Automatismos Elctricos, Neumticos e Hidrulicos. Rev: 3.1

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Ud 3:Introduccin a electricidad y electro-neumtica.

Circuitos elctricos sencillos.

Seguramente el circuito elctrico ms sencillo y comnmente conocido es el de una lampara conectada

a una pila o acumulador elctrico y controlada por un interruptor que abre o

cierra el circuito, apagando o encendiendo la lmpara en consecuencia.

Este sencillo circuito se puede encontrar, por ejemplo, en una linterna.

En automtica utilizaremos tambin circuitos elctricos, solo que con una

representacin especifica y normalizada, al igual que la ya estudiada para la

representacin de circuitos neumticos.

El circuito anterior segn la normalizacin citada, quedara segn se recoge en la figura

15, como se puede apreciar en este no se representa la batera o fuente de energa, sino

nicamente los puntos de conexin a ella y la tensin suministrada, la representamos por

los crculos de arriba y abajo, ambos a la izquierda, etiquetados con +24V y 0V

respectivamente, lo que indica que la fuente a la que estamos conectados mantiene en sus

bornes una diferencia de potencial de 24 voltios.

En la lnea vertical se representa, empezando por abajo, una lampara y sobre ella el

interruptor que controla su encendido y apagado; siempre respetaremos este orden en los

elementos del circuito, los elementos activos ( consumen energa y realizan acciones ) en

la parte inferior sobre la lnea de 0 V y los contactos ( controlan el paso de la corriente )

sobre ellos hasta alcanzar la lnea de 24 V.

Siguiendo con las analogas a los circuitos neumticos, podramos decir que este (Figura 15) es un

circuito de mando directo; tambin podemos dibujar el correspondiente

circuito de mando indirecto, en el cual aparece un rel KA1, cuya bobina se

dibuja abajo de la lnea 1 por ser el elemento activo, y encima de ella el

pulsador S1 que la controla, en la lnea 2 encontramos igualmente, en la parte

baja el smbolo de una lampara que ser el elemento activo o de consumo y

sobre el un contacto, que por llevar la indicacin KA1, sabemos que

corresponde a los accionados por la bobina de mismo nombre; por todo ello

podemos decir que la lampara esta controlada por el pulsador S1

indirectamente a travs del rel KA1.

La utilizacin de rels en los circuitos elctricos se debe a varias razones,

entre ellas podemos citar algunas comunes al mando indirecto en neumtica

como sera el hecho de controlar actuadores u otros elementos con elevado

consumo y por tanto intensidad (en este caso se utilizar generalmente su

hermano mayor el contactor), o cuando queramos controlar desde una distancia importante algn

dispositivo de cierta potencia, reduciendo los conductores de control al tamao mnimo posible.

Adems de estas utilizaciones que perduran, durante muchos aos los rels tuvieron una gran difusin

en los sistemas automticos para la realizacin de mandos elctricos secuenciales que controlaban muy

variados dispositivos y tareas, esta situacin se prolongo hasta finales del pasado siglo, siendo

rpidamente sustituidos por los autmatas programables o PLCs con muchas y grandes ventajas por parte

de estos nuevos dispositivos electrnicos.

Figura 14 - Circuito elctrico

+24V

0V

1

Figura 15

+24V

S1

13

14

0V

KA1

A1

A2

KA1

13

14

1 2

2

Figura 16 - Mando con Rel

Juan Manuel Pomeda Iglesias

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Elementos principales: el Rel.

El elemento bsico de los automatismos cableados es el rel y su hermano mayor el contactor ya que

ambos realizan bsicamente la misma funcin. El rel es un elemento electromagntico, su nombre deriva

del francs relais que podramos traducir por revelador, si bien el trmino ms comnmente utilizado y

admitido es el de rel.

Podramos definirlo como un componente elctrico que al recibir excitacin en su bobina acta

abriendo o cerrando sus contactos, estos a su vez pueden controlar otro componente o circuito elctrico.

Un rel se compone bsicamente de una bobina con

un ncleo magntico y unos contactos unidos

mecnicamente a una armadura mvil. Al recibir

tensin suficiente, la bobina crea un campo magntico

en el ncleo, este atrae a la armadura de material

ferromagntico que al moverse arrastra consigo a los

contactos de forma que los abiertos se cierren y los

cerrados se abren.

Generalmente los rels suelen tener varios contactos

con una borna comn, siendo la mitad normalmente

cerrados NC, y la otra mitad normalmente abiertos NA

(en ingles NC y NO); los contactores funcionan con el

mismo principio, salvo que el diseo de estos es mucho ms robusto pudiendo soportar tensiones

superiores y corrientes mayores en sus contactos, hay diversas construcciones en cuanto a la cantidad y

tipo de contactos (NA o NC) si bien, en el caso de los contactores, no suelen compartir bornas entre ellos;

en muchos casos son modulares de forma que sobre un contactor base se pueden aadir mdulos con

nuevos contactos, temporizadores, rels trmicos, etc.

En los esquemas elctricos las bobinas y los contactos de los rels se representan por separado

marcandolos por una misma etiqueta o identificador que nos permite saber que pertenecen al mismo

dispositivo fsico.

Al igual que los circuitos neumticos, los circuitos elctricos estn normalizados para que cualquiera

que conozca esta normalizacin pueda entenderlos sin ningn problema, constan de una serie de smbolos

que representan los distintos dispositivos que pueden formar parte de los circuitos elctricos reales, que

adems han de dibujarse segn unas reglas estrictas que ya hemos citado en parte.

Figura 17 - Representacin y partes de un rel.

Automatismos Elctricos, Neumticos e Hidrulicos. Rev: 3.1

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Simbologa elctrica.

Los smbolos elctricos ms utilizados en circuitos automticos son los siguientes:

Un ejemplo de circuito elctrico en el que se recogen varios de los smbolos anteriores sera este:

Normalmente abierto NA-NO Normalmente cerrado NC Conmutado

Interruptores biestables o con enclavamiento

Normalmente abierto NA-NO Normalmente cerrado NC Conmutado

Contactos de rel o contactor

Normalmente abierto NA-NO Normalmente cerrado NC Conmutado

Bobinas de rel o contactor

Accionamiento normal Temporizado a la conexin Temp. a la desconexin55

Interruptores monoestables (pulsadores)

Alimentacin 0 V

Alimentacin y sealizacin

0V +24VAlimentacin 24 V Lmpara (piloto) Zumbador

1 2

3 4

5 6

7 8 9

10 11

Figura 18 - Simbologa elctrica bsica

+24V

S1

13

14

KA1

A1

A2

S2

11

12

KA2

A1

A2

KA3 2

A1

A2

S3

13

14

S4

13

14

0V

KA1

13

14

KA1

21

22

X1

X2

X1

X2

X1

X2

X1

X2

X1

X2

KA2

13

14

KA3

17

18

KA4

17

18

KA4 2

A1

A2

1 2 3 4 5 6 7 8 9

56 7 8 9

Figura 19 - Circuito elctrico con referencias alfanumricas de todos sus componentes y los bornes de estos.

Juan Manuel Pomeda Iglesias

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En este circuito podemos apreciar varias normas a las que nos referamos, empezando por la utilizacin

de los smbolos estudiados, ademas vemos que todos los smbolos estn identificados con una referencia

alfanumrica cuyas letras nos indican la funcin de ese smbolo ( S para los pulsadores, KA para los rels

y H para las lmparas y otros dispositivos indicadores como zumbadores, etc) y un nmero de orden

correlativo (1, 2, 3, 4...) para smbolos con igual funcin.

Asimismo se recogen designaciones alfanumricas sobre los bornes de conexin de los elementos que

forman el circuito:

- Los de las bobinas de rels y contactores se referencian siempre con A1 y A2 (para rels y

contactores de dos bobinas la segunda se referencia con B1 y B2).

- Los bornes de las lamparas piloto se referencian con X1 y X2.

- Los bornes de contactos (de pulsadores, interruptores, rels, etc...) se referencian con dos cifras

numricas la primera de las cuales es un nmero de orden de los contactos de un mismo elemento y la

segunda indica el tipo de contacto segn se detalla a continuacin:

# 1 y 2 para contactos normalmente cerrados o de apertura.

# 3 y 4 para contactos normalmente abiertos o de cierre.

# 5 y 6 para contactos de apertura de funcionamiento especial (temporizado, trmico, etc)

# 7 y 8 para contactos de cierre de funcionamiento especial (temporizado, trmico, etc)

As por ejemplo para un contacto de apertura o NC que ocupe la segunda posicin en un rel como

sera el contacto de KA1 representado en el anterior esquema se referencia con los nmeros 21 en el borne

superior y 22 en el inferior, siendo la primera cifra por la izquierda 2 indicando que es el segundo

contacto de ese rel, y las segundas cifras 1 y 2 que indican que es un contacto de apertura o normalmente

cerrado.

Tambin apreciamos que en la parte superior del circuito se colocan nmeros sucesivos a razn de uno

por cada lnea vertical del circuito, estos sirven precisamente para identificar linea a lnea y poder situar

los elementos que en ellas se encuentran, en especial los utilizamos para referenciar los contactos de cada

rel bajo su bobina, as podemos apreciar que bajo la bobina KA1 aparece una tabla con dos columnas,

sobre la de la izquierda aparece el smbolo de un contacto NC y bajo este el nmero 6 que nos sita un

contacto de ese tipo y de ese rel en la lnea 6, el segundo ya que sus bornes tienen las referencias 21 y 22,

en el lado derecho de la tabla aparece el smbolo de contacto NA y bajo el un 5, efectivamente

comprobamos que en dicha lnea se encuentra el primer contacto del rel KA1 cuyos bornes son 13 y 14.

Los contactos pertenecientes a los rels KA3 y KA4 como vemos se indican con las cifras 17 y 18 ya

que tienen un funcionamiento especial por ser temporizados.

Los contactos de interruptores y pulsadores siguen estas mismas reglas en cuanto a la designacin de

sus bornes.

Circuitos electro-neumticos sencillos.

Nos faltara ahora unir ambas tecnologas ( elctrica y neumtica ) para realizar los circuitos de mayor

utilizacin hoy en da: los electro-neumticos; en ellos combinamos lo mejor de ambas tecnologas

utilizando la sencillez y versatilidad de los accionamientos neumticos con la potencia del control

elctrico-electrnico, as como la facilidad y versatilidad de transmisin de las seales elctricas.

Automatismos Elctricos, Neumticos e Hidrulicos. Rev: 3.1

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Veamos pues un sencillo ejemplo:

En el aparece un elemento nuevo referenciado como

Y2 ( la Y indica bobinas de electrovlvulas ), que es

comn tanto a la parte elctrica del circuito (bobina),

como a la parte neumtica (accionamiento de la vlvula

neumtica), siendo por tanto, una vlvula neumtica 3/2

con accionamiento elctrico; como en el caso de los rels

y contactores, dos partes de un mismo elemento se

dibujan separadas en los circuitos ( la vlvula y la bobina

que la acciona ), ocurriendo en este caso que se dibujan

adems en esquemas separados (elctrico y neumtico).

Como ya hemos apuntado el vinculo de unin entre

ambos esquemas es la designacin Y2 que vincula ambas

partes de un mismo elemento (la electrovlvula as

designada) de forma que cuando la parte elctrica recibe corriente, la neumtica cambia su posicin.

As pues el funcionamiento del circuito es muy sencillo, el cilindro neumtico permanece en su

posicin, replegado dentro de la camisa hasta que pulsemos sobre S2, en cuyo caso iniciar el avance que

se mantendr mientras contine pulsado el botn, si llega al final del recorrido se mantendr all hasta que

soltemos el citado pulsador, en cuyo caso retroceder.

Para controlar un cilindro de doble efecto, un circuito sencillo podra ser el que se recoge abajo:

En la parte neumtica del circuito aparece

un cilindro de DE controlado por una vlvula

5/2 biestable de accionamiento elctrico en

ambos sentidos, para controlar esta vlvula

necesitamos el correspondiente circuito

elctrico que se representa en la parte

izquierda. En el se aprecian sendos pulsadores

S3 y S4, S3 activa directamente la bobina 1Y2

que desplaza la vlvula a su posicin

izquierda, el aire sale por la va 4 haciendo

avanzar el vstago fuera del cilindro y S4

activa la bobina 1Y1 que coloca la vlvula en

la posicin derecha, el aire sale por la va 2, haciendo replegarse el vstago dentro del cilindro.

Como podemos apreciar todos los bornes de los elementos elctricos llevan la correspondiente

designacin numrica que, en el caso de las bobinas de las vlvulas es similar a la de las bobinas de los

contactores.

Asimismo se recoge la designacin numrica de las vas de la vlvula neumtica.

+24V

0V

S2

13

14

Y2

A1

A2

2

1 3

Y2

1

Figura 20 - Mando elctrico para cilindro de SE.

4 2

5

1

3

1Y2 1Y1

+24V

0V

S3

13

14

1Y2

A1

A2

S4

13

14

1Y1

B1

B2

1 2

Figura 21 - Cilindro DE controlado por circuito elctrico.

Juan Manuel Pomeda Iglesias

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Circuitos elctricos con auto-enclavamiento

Los circuitos abajo representados se llaman de auto-enclavamiento elctrico ya que consiguen

funcionar como una memoria, de forma que

podemos establecer el valor de 1

(encendido) con el botn S1 o el valor de 0

(apagado) con el botn S2; la diferencia

entre ambos circuitos radica en lo que

ocurre en el caso de presionar ambos

botones simultneamente.

En el circuito de la figura 23 el rel no se

activar ni lucir la lampara, mientras que

en el de la figura 22, en iguales condiciones,

se activar el rel y lucir la lmpara piloto.

Como veremos ms adelante este

circuito de enclavamiento ha constituido

durante mucho tiempo la base de los

automatismos elctricos empleados en

variedad de aplicaciones industriales,

permite implantar automatismos secuenciales mediante lgica cableada, as llamada por que la

programacin se estableca mediante la disposicin de las interconexiones entre los distintos elementos,

como veremos ms adelante en este mismo curso.

+24V

S1

13

14

0V

KA1

A1

A2

KA1

13

14

S2

11

12

KA1

13

14

1 2 3

23

Figura 22 - Auto-enclavamientocon prioridad a la activacin.

+24V

S1

13

14

0V

KA1

A1

A2

KA1

13

14

S2

11

12

KA1

13

14

1 2 3

23

Figura 23 - Auto-enclavamientocon prioridad a la desactivacin.

Automatismos Elctricos, Neumticos e Hidrulicos. Rev: 3.1

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Ejercicios

3.1- Nombrar los elemento elctricos siguientes:

3.2- Dibujar un circuito con un rel activado por un interruptor de pulsador NA, que controla a su vez

una lampara piloto a travs de un contacto NC del rel. Colocar las referencias necesarias en bornes y

elementos.

3.3- Dibuja esquemticamente un rel y su smbolo, describe sus partes y funcionamiento.

3.4- Dibujar los circuitos elctrico y neumtico para comandar un cilindro de SE con muelle de

retorno, controlado por una vlvula 3/2 monoestable NC activada por solenoide; el circuito elctrico

activar el solenoide de la vlvula mediante un interruptor con pulsador de forma que, por defecto, est

activada y se desactive al pulsar el botn.

3.5- Dibujar los circuitos elctrico y neumtico para un cilindro de DE controlado por una vlvula 4/2

de accionamiento elctrico por ambos lados; el correspondiente circuito elctrico estar diseado de tal

manera que ambos solenoides se activen con un nico pulsador, uno al pulsar y otro al soltar, este sistema

asegura que nunca se activarn ambos solenoides a la vez.

3.6- Dibujar un circuito elctrico con enclavamiento de forma que controle una lmpara, esta se

encender con un botn S1, permanecer encendida y se apagar con otro S2.

En caso de pulsar los dos botones a la vez, la lmpara permanecer apagada.

3.7- Dibujar los circuitos elctrico y neumtico para un cilindro de SE con muelle de retorno,

controlado por una vlvula 3/2 monoestable NC activada por solenoide; el circuito elctrico ser tal que

al pulsar un botn S1 el cilindro avance y permanezca as ( a pesar de soltar el botn ), para que retroceda

se debe pulsar un nuevo botn S2.

5

1

2 3

4 5

6 7

Juan Manuel Pomeda Iglesias

20

3.8- Dibujar un circuito elctrico en el que una lampara H1 se encienda al pulsar un botn S1, al

soltarlo la lmpara se apaga; en el mismo circuito otra lmpara H2 se encender al pulsar un botn S2 y

permanecer encendida hasta pulsarlo de nuevo por tener dicho botn enclavamiento.

3.9- Dibujar un circuito elctrico en el que mediante una autoretencin o realimentacin de un rel

podamos encender una lmpara con un botn S1 y apagarla con otro S2, siendo ambos sin enclavamiento.

Si pulsamos simultneamente ambos pulsadores, la lmpara permanecer apagada.

3.10- Dibujar un circuito elctrico en el que mediante una autoretencin o realimentacin de un rel

podamos encender una lmpara con un botn S1 y apagarla con otro S2, siendo ambos sin enclavamiento.

Si pulsamos simultneamente ambos pulsadores, la lmpara permanecer encendida.

3.11- Disear y dibujar los circuitos elctrico y neumtico para controlar un cilindro de simple efecto

mediante una vlvula 3/2 monoestable de accionamiento elctrico de forma que al pulsar un botn el

cilindro avance y al soltarlo retroceda.

3.12- Disear y dibujar los circuitos elctricos y neumticos para controlar un cilindro de simple efecto

mediante una vlvula 3/2 monoestable de accionamiento elctrico de forma que al pulsar un botn el

cilindro avance y permanezca desplegado hasta que pulsemos un segundo botn. Ambos pulsadores son

monoestables o sin enclavamiento.

3.13- Disear y dibujar un circuito neumtico con un cilindro de doble efecto controlado por vlvula

biestable de accionamiento elctrico, as como el circuito elctrico necesario para que el cilindro avance al

pulsar un botn y retroceda al pulsar otro. Debemos asegurar que nunca se activen los dos solenoides de la

vlvula simultneamente incluso aunque se pulsen ambos botones a la vez.