REPRESENTACIÓN DE CIRCUITOS HIDRÁULICOS
Al finalizar esta unidad el estudiante desarrollará las siguientes competencias y estará en capacidad de:
Comprender los fundamentos de diseño, criterios de selección y operación de los sistemas hidráulicos y electrohidráulicos con aplicación en la industria.
Montar y diseñar sistemas de control hidráulico, seleccionando técnicamente los componentes y siguiendo las normas de seguridad en el campo eléctrico.
Identificar fallas verificando continuamente el estado del equipo, con el objeto de acometer labores de mantenimiento.
Corregir las averías mecánicas o eléctricas de los equipos aplicando técnicas adecuadas para reestablecer una función específica.
Fomentar el trabajo en equipo y la armonía entre las personas con las que interactúa permanentemente, propiciando la conciliación de los conflictos que se presenten.
Actuar de acuerdo con los principios éticos, morales y de seguridad necesarios para el correcto desempeño profesional en la empresa.
Actividad: ver
video de explicativo “SIMULACIÓN CIRCUITO HIDRÁULICO PRENSA”
https://youtu.be/tCclET2bwSE
Introducción a la técnica de mando hidráulico
La técnica de mando se ha hecho imprescindible en nuestra sociedad industrializada. Sin esta tecnología no seria posible el estado actual de automatización. Ninguna rama de la industria puede desechar esta disciplina.
Para una colaboración entre los distintos especialistas (neumática, hidráulica, electricidad, electrónica) es indispensable el hablar un lenguaje uniforme. Es decir que deben existir definiciones exactas de términos y bases de validez general.
Los fundamentos de la técnica de mando, aquí tratados, rigen en general para la totalidad de esta tecnología, siendo independientes de la energía de mando o de trabajo utilizada y de la ejecución técnica de los elementos del automatismo
Mandar, mando (definición DIN 19 226)
Mandar o controlar es aquel suceso en un sistema, en el cual Influyen uno o varios parámetros, considerados de entrada, en otros parámetros, considerados de salida, en virtud de leyes propias del sistema.
La característica para el mando es el desarrollo abierto de la acción a través del órgano individual de transferencia o a través de la cadena de mando.
La denominación mando se utiliza a menudo no sólo para el acto de controlar, sino también para la instalación de conjunto, en la que tiene lugar el mando.
Posibilidades de representación del desarrollo secuencial de los movimientos y de los estados de conmutación
Con objeto de facilitar un reconocimiento rápido y seguro de los desarrollos del movimiento y de los estados de conmutación es preciso encontrar una forma de representación adecuada para los movimientos y estados de conmutación.
Dichas formas de representación sustituyen o complementan a la descripción verbal de un sistema de mando.
Estas formas de representación por otra parte han de facilitar un mejor entendimiento entre los profesionales de la construcción de máquinas, la electrotécnica y la electrónica.
En base a un ejemplo de la práctica se pasa a exponer las diferentes formas de representación.
Ejemplo: Dispositivo de doblar.
Con el útil de doblar se doblan chapas. La chapa es colocada a mano. Una vez accionado el botón de arranque, el cilindro A sujeta la pieza. El útil del cilindro B efectúa un doblado previo de la pieza y retrocede, el útil del cilindro C acaba doblado. Cuan¬do el útil del cilindro C vuelve a estar en la posición final trasera, el cilindro A suelta la pieza.
3.2.1 Croquis de la situación:
Descripción de las fases en orden cronológico
Elementos de trabajo Fases de trabajo
Cilindro A La pieza de chapa es sujetada
Cilindro B La pieza de chapa es redoblada.
Cilindro B Retorno a la posición inicial
Cilindro C La pieza de chapa es acabada de doblar
Cilindro C Retorno a la posición inicial
Cilindro A La pieza de chapa es soltada
3.2.2 Representación simbólica de los movimientos
En esta representación hay que prestar atención a la coordinación de los movimientos de salida y entrada.
Designación para Carrera de avance con +
Carrera de retroceso con --
La representación simbólica describe los movimientos de los elementos en orden al desarrollo:
A +, B +, B- , C +, C- , A-
Representación gráfica (en forma de diagrama)
En la representación de determinadas fases secuénciales de máquinas o Instalaciones se emplean diferentes tipos de diagramas
La directriz VOl 3260 habla de diagramas de funcionamiento, quedando subdivididos éstos en diagramas de recorridos o espacios y diagramas de estados o fases.
En el diagrama de recorridos ha de representarse los recorridos de un elemento de trabajo (cilindros).
En el diagrama de estados se representará la acción de conjunto de varios elementos de trabajo con otras unidades de mando y unidades combinatorias.
Ambos diagramas se conocen bajo las definiciones
• Diagrama de movimientos
• Diagrama de mandos
Diagramas de movimiento
3.2.3 Diagramas espacio-fase
Los diagramas desplazamiento/fase deben representar de forma gráfica el orden en que se efectúa el mando y la regulación de los elementos. Pueden reemplazar a la descripción del funcionamiento.
Aquí queda representada la operación que realiza un elemento de trabajo, es decir en función de las respectivas fases (fase: cambio de estado de cualquier subunidad) queda trazado el espacio recorrido. Cuando para un mando existen varios elementos de trabajo, quedarán representados éstos de la misma manera y trazados uno bajo el otro. La concurrencia en el desarrollo queda establecida por las fases.
El diagrama desplazamiento - fase se dibuja sobre dos coordenadas (líneas). En una de las coordenadas se registran las diversas fases de una serie de trabajos y en la otra, el estado correspondiente (desplazamiento). Los movimientos de los elementos de trabajo y de mando se representan con líneas funcionales (rectas).
Los diagramas desplazamiento/fase facilitan la descripción del funcionamiento de instalaciones hidráulicas y son un auxiliar excelente en la planificación, la construcción, las reparaciones y la localización de averías.
Para el ejemplo del dispositivo de doblar resulta el diagrama espacio-fase siguiente:
Recomendaciones para la disposición gráfica:
• Los pasos (fases) deberían quedar trazados horizontalmente y con Idénticas distancias.
• El recorrido (espacio) no se trazará a escala, sino de modo Idéntico para todas las subunidades.
• Existiendo varias unidades, no debería escogerse demasiado pequeña la distancia vertical entre los recorridos (1/2 - 1 paso)).
• Cuando durante el movimiento no se modifica el estado de la instalación, p. ej. por accionamiento de un pulsador final en la posición central del cilindro o por modificación de la velocidad de avance, pueden quedar introducidos pasos intermedios.
• La numeración de los pasos es a elección.
• La designación del estado también es a elección. Puede tener lugar como en el ejemplo por indicación de la posición del cilindro (detrás-delante, arriba-abajo, etc.) o por cifras (p. ej. O para la posición final trasera y 1 para la posición final delantera).
• A la izquierda del diagrama se anotará la denominación de la unidad respectiva, p. ej. cilindro A.
3.2.4 Diagrama espacio-tiempo
El espacio recorrido por la subunidad es aplicado en función del tiempo. En contraposición al diagrama espacio-fase, es aplicado aquí el tiempo t a escala y establecida la unión cronológica en el desarrollo entre la unidad individual.
Para el ejemplo del dispositivo de doblar resulta el diagrama espacio-tiempo siguiente:
Para la representación gráfica rige aproximadamente lo mismo que como para el diagrama espacio-fase. La relación con el diagrama espacio-fase queda de manifiesto por las líneas de unión (líneas de fases), cuyas distancias corresponden ahora sin embargo al tiempo respectivamente necesario y a la escala de tiempo elegida
El diagrama espacio-fase ofrece una melar visualidad de las correlaciones, en cambio en el diagrama espacio-tiempo pueden representarse con más claridad las interferencias y las diferentes velocidades de trabajo.
Se recomienda lo siguiente:
Los diagramas espacio-fase deberían quedar empleados preferentemente para el proyecto y la representación de mandos por recorrido (mandos secuenciales en función del proceso), puesto que juega el tiempo un papel secundario.
Los diagramas espacio-tiempo deberían quedar empleados preferentemente para el proyecto y presentación de mandos por tiempo (mandos secuenciales en función del tiempo), puesto que en el diagrama está claramente representada la dependencia temporal de la secuencia del programa.
Cuando han de establecerse diagramas para elementos rotativos de trabajo (p. ej. motores eléctrico neumáticos), se emplearán las mismas formas básicas. Sin embargo no se tendrá en cuenta el curso temporal de la modificación de estado, es decir en el diagrama espacio-fase una modificación de estado (p ej. conexión de un motor eléctrico) no transcurrirá a lo largo de toda una fase, sino que se aplicará directamente sobre la línea de fases.
3.2.5 Diagrama de mando
En el diagrama de mando quedan aplicados sobre las fases los estados de conmutación de los elementos de entrada z de procesamiento de señales, no considerándose en esto los tiempos de conmutación.
La posición base de los elementos reviste importancia en ello y se considerará en el diagrama de mando, p. ej. Abierto, cerrado, estado de señala 0 ó 1.
Transmisor de señales
En el ejemplo de arriba, un final de carrera cierra en la fase 2 (señal 1) y vuelve a abrir en la fase 3 (señal 2).
Se recomienda lo siguiente:
El diagrama de mando debería quedar trazado en combinación con el diagrama de movimiento.
Las fases o los tiempos deberían quedar aplicados horizontalmente.
La distancia vertical de las líneas de movimiento es a voluntad, pero conviene mantenerla clara.
Ambos diagramas, diagrama de movimiento y diagrama de mando en correlación, se califican de diagrama de funcionamiento.
En la línea de abajo está representado el diagrama de funcionamiento para el ejemplo del dispositivo de do¬blar
La aplicación de los finales de carrera en el diagrama de movimiento constituye una ampliación y muestra con más claridad las correlaciones.
Para este caso todos los finales de carrera se consideraron (NA).
El diagrama de funcionamiento explicado permite la identificación y la verificación de las fases secuenciales (movimiento de los cilindros). Por lo demás se desprende de él la posición de los finales de carrera y los estados de conmutación de éstos.
3.2.6 Esquema funcional (Según DIN 40 719, 6ª parte, edición Marzo 1977)
Nota: En este apartado quedan explicados los símbolos gráficos y las directrices de representación más importantes, hasta donde es necesario para la comprensión de los esquemas funcionales reseñados en este libro.
Al lector, que desee profundizar más en esta materia, se le recomienda el estudio de las normas DIN 40700, 14ª parte y DIN 40 719, 6ª parte.
Objeto del esquema funcional
El esquema funcional es una representación orientada al proceso de un problema de mando, independiente de su realización, p. ej. de los utillajes empleados, del tendido de las líneas o del lugar de incorporación. Este sustituye o complementa la descripción verbal del problema de mando.
El esquema funcional sirve como medio de entendimiento entre fabricante y usuario. Facilita la acción de conjunto de diferentes disciplinas técnicas, p. ej., Construcción de máquinas, neumática, hidráulica, técnica de procesos, electricidad, electrónica, etc.
El esquema funcional representa en forma sinóptica un problema de mando con sus características esenciales (estructura ordinaria) o con los detalles precisos para el caso respectivo de aplicación (estructura pormenorizada). Es un tipo de esquema independiente y un complemento del material documental de circuito.
Ejemplo
En un formulario, como el que se enseña aquí de muestra, se anotan los elementos hidráulicos con su número, designación, denominación y función. En el diagrama de «funciones» que sigue a continuación se dibujan luego las señales según su orden (en fases).
En las columnas tituladas «Nº de elemento» y «Denominación» se anotan los números y denominaciones de los elementos que se encuentran en el respectivo esquema. Además de la fuente de energía hay que anotar única¬mente los elementos que determinan el funcionamiento, como válvulas y cilindros.
En la columna «Movimiento» y «Función» resultan
Para el motor eléctrico ----------------- conversión de energía
Para la bomba hidráulica ----------------- conversión de energía
Para las válvulas distribuidoras --------- mando
Antes del punto «O», los elementos de la instalación están dibujados en posición inicial. Con la señal de puesta en marcha 
en «O» tiene lugar la conexión del motor eléctrico. Como consecuencia, la bomba hidráulica impulsa el líquido. En el diagrama, para la bomba hidráulica al igual que para el motor eléctrico hay que anotar en el punto «O» la fase de «des¬conectado» a «conectado».
Al accionar la válvula 4/2 debe salir el vástago del émbolo del cilindro de doble efecto; al dejar de actuar la presión, debe volver a entrar. Para lo cual se necesita una válvula limitadora de presión, para evitar que las presiones suba demasiado. La magnitud de la presión ajustada debe leerse en un manómetro.
Actividad: Buscar en la Web y analizar el siguiente Video que simula el Estudio de caso Carretilla elevador http://www.youtube.com/watch?v=e6AKF5S1pgw
