Hidráulica Electrohidráulica
Festo en el mundo
Argentina Festo S.A. Edison 2392 (1640) Martínez Prov. Buenos Aires Tel. +54 (011) 4717 82 00, Fax +54 (011) 47 17 82 82 E-mail:
[email protected] Australia Festo Pty. Ltd. Head Office (Melbourne) 179-187 Browns Road P.O. Box 261 Noble Park Vic. 3174 Tel. +61(0)3 97 95 95 55, Fax +61(0)3 97 95 97 87 E-mail:
[email protected] Austria Festo Gesellschaft m.b.H. Linzer Straße 227 1140 Wien Tel. +43 (0)1 910 75-0, Fax +43 (0)1 910 75-250 E-mail:
[email protected] Bélgica Festo Belgium sa Rue Colonel Bourg 101 1030 Bruxelles Tel. +32 (0)2 702 32 11, Fax +32 (0)2 702 32 09 E-mail:
[email protected] Bélgica Festo Belgium nv Kolonel Bourgstraat 101 1030 Brussel Tel. +32 (0)2 702 32 11, Fax +32 (0)2 702 32 09 E-mail:
[email protected] Bielorrusia IP Festo Masherov avenue, 78 220035 Minsk Tel. +375 (0)17 204 85 58, Fax +375 (0)17 204 85 59 E-mail:
[email protected] Brasil Festo Brasil Ltda Rua Guiseppe Crespi, 76 Jd. Santa Emília 04183-080 São Paulo / SP -Brasil Tel. +55 (11) 5013-1600, Fax +55 (11) 5013-1801 E-mail:
[email protected] Bulgaria Festo EOOD 1592 Sofia Bul. Christophor Kolumb 9 Tel. +359 (0)2 960 07 12, Fax +359 (0)2 960 07 13 E-mail:
[email protected] Canadá Festo Inc. 5300 Explorer Drive Mississauga, Ontario L4W 5G4 Tel. +1 (0)905 624 90 00, Fax +1 (0)905 624 90 01 E-mail:
[email protected] Chile Festo S.A. Avenida Américo Vespucio, 760 Pudahuel Santiago Tel. +56 2 690 28 00, Fax +56 2 690 28 60 E-mail:
[email protected] China Festo (China) Ltd. 1156 Yunqiao Road, Jinqiao Export Processing Zone, Pudong, Shanghai 201206 Tel. +86 21 60 81 51 00, Fax +86 21 58 54 03 00 E-mail:
[email protected] Colombia Festo Ltda. Autopista Bogotá - Medellín Km 6 (costado sur) Tenjo, Cundinamarca Tel. +57 (1) 865 7729, Fax +57 (1) 865 7729 Ext. 287 E-mail:
[email protected] Croacia Festo d.o.o. Nova Cesta 181 10000 Zagreb Tel. +385 (0)1 619 19 69, Fax +385 (0)1 619 18 18 E-mail:
[email protected]
Eslovaquia Festo spol. s r.o. Gavlovicová ul. 1 83103 Bratislava 3 Tel. +421 (0)2 49 10 49 10, Fax +421 (0)2 49 10 49 11 E-mail:
[email protected] Eslovenia Festo d.o.o. Ljubljana IC Trzin, Blatnica 8 1236 Trzin Tel. +386 (0)1 530 21 00, Fax +386 (0)1 530 21 25 E-mail:
[email protected] España Festo Pneumatic, S.A.U. Avenida Granvia, 159 Distrito Económico Granvia L'H 08908 Hospitalet de Llobregat Barcelona Tel. +34 901243660, Fax +34 902243660 E-mail:
[email protected] Estados Unidos Festo Corporation (New York) 395 Moreland Road P.O. Box 18023 Hauppauge, NY 11788 Call Toll-free 800/993 3786 Fax Toll-free 800/963 3786 Tel. +1(631) 435 08 00, Fax +1(631) 435 80 26 E-mail:
[email protected] Estonia Festo OY AB Eesti Filiaal A.H. Tammsaare tee 118B 12918 Tallinn Tel. +372 666 1560, Fax +372 666 15 6 E-mail:
[email protected] Filipinas Festo Inc. KM 18, West Service Road South Super Highway 1700 Paranaque City Metro Manila Tel. +63 (2) 77 66 888, Fax +63 (2) 82 34 220/21 E-mail:
[email protected] Finlandia Festo Oy Mäkituvantie 9 PL 86 01511 Vantaa Tel. +358 (09) 87 06 51, Fax +358 (09) 87 06 52 00 E-mail: info_fi@festo.com Francia Festo Eurl ZA des Maisons Rouges 8 rue du clos sainte Catherine 94360 Bry-sur-Marne Tel. +33 (0) 820 20 46 40 (numéro indigo), Fax +33 (0) 820 20 46 41 E-mail:
[email protected] Gran Bretaña Festo Limited Applied Automation Centre Caswell Road Brackmills Trading Estate Northampton NN4 7PY Tel. ++44 (0)1604 / 66 70 00, Fax ++44 (0)1604 / 66 70 01 E-mail:
[email protected] Grecia Festo Ltd. 40 Hamosternas Ave. P.C. 11853 Athens Tel. +30 210 341 29 00, Fax +30 210 341 29 05 E-mail:
[email protected] Holanda Festo B.V. Schieweg 62 2627 AN Delft Tel. +31 (0)15 251 88 99, Fax +31 (0)15 251 88 67 E-mail:
[email protected] Hong Kong Festo Ltd. 6/F New Timely Factory Building, 497 Castle Peak Road, Kowloon, Hong Kong Tel. + 852 27 43 83 79, Fax + 852 27 86 21 73 E-mail:
[email protected] Hungría Festo Kft. Csillaghegyi út 32-34. 1037 Budapest Hotline +36 1 436 51 00 Tel. +36 1 436 51 11, Fax +36 1 436 51 01 E-mail:
[email protected] India Festo Controls Private Ltd. Festo Controls Pvt. Ltd. 35/3, Shamanna Garden Bannerghatta Road Bangalore 560 030 Tel. +91 (0)1800 425 0036, Fax +91 (0)1800 121 0036 E-mail:
[email protected]
Indonesia PT. Festo Jl. Tekno V Blok A/1 Sektor XI Kawasan Industri BSD Serpong -Tangerang 15314 Banten - Indonesia Tel. +62 (0) 21 27 50 79 00, Fax +62 (0) 21 27 50 79 98 E-mail:
[email protected] Irán Festo Pneumatic S.K. # 2, 6th street, 16th avenue, Km 8, Special Karaj Road P.O.Box 15815-1485 Teheran 1389793761 Tel. +98 (0)21 44 52 24 09, Fax +98 (0)21 44 52 24 08 E-mail:
[email protected] Irlanda Festo Limited Unit 5 Sandyford Park Sandyford Industrial Estate Dublin 18 Tel. +353 (0)1 295 49 55, Fax +353 (0)1 295 56 80 E-mail:
[email protected] Israel Festo Pneumatic Israel Ltd. P.O. Box 1076 Ha'atzma'ut Road 48 Yehud 56100 Tel. +972 (0)3 632 22 66, Fax +972 (0)3 632 22 77 E-mail:
[email protected] Italia Festo SpA Via Enrico Fermi 36/38 20090 Assago (MI) Tel. +39 02 45 78 81, Fax +39 02 488 06 20 E-mail:
[email protected] Japón Festo K.K. 1-26-10 Hayabuchi Tsuzuki-ku Yokohama 224-0025 Tel. +81 (0)45 593 5610 / -5611, Fax +81 (0)45 593 5678 E-mail:
[email protected] Letonia Festo SIA A. Deglava iela 60 1035 Riga Tel. +371 67 57 78 64, Fax +371 67 57 79 46 E-mail:
[email protected] Lituania Festo, UAB Partizanų 63M 50306 Kaunas Lietuva Tel. +370 (8)7 32 13 14, Fax +370 (8)7 32 13 15 E-mail:
[email protected] Malasia Festo Sdn. Berhad 10 Persiaran Industri Bandar Sri Damansara Wilayah Persekutuan 52200 Kuala Lumpur Tel. +60 (0)3 62 86 80 00, Fax +60 (0)3 62 75 64 11 E-mail:
[email protected] México Festo Pneumatic, S.A. Av. Ceylán 3, Col. Tequesquináhuac 54020 Tlalnepantla Estado de México Tel. +52 (01)55 53 21 66 00, Fax +52 (01)55 53 21 66 55 E-mail:
[email protected] Nigeria Festo Automation Ltd. Motorways Centre, First Floor, Block C Alausa, Ikeja, Lagos Tel. +234 (0)1 794 78 20, Fax +234 (0)1 555 78 94 E-mail:
[email protected] Noruega Festo AS Ole Deviks vei 2 0666 Oslo Tel. +47 22 72 89 50, Fax +47 22 72 89 51 E-mail:
[email protected] Nueva Zelanda Festo Ltd. 20 Fisher Crescent Mount Wellington Auckland Tel. +64 (0)9 574 10 94, Fax +64 (0)9 574 10 99 E-mail:
[email protected] Perú Festo S.R.L. Amador Merino Reyna 480 San Isidro Lima Tel. +51 (1) 219 69 60, Fax +51 (1) 219 69 71 E-mail:
[email protected] Polonia Festo Sp. z o.o. Janki k/Warszawy ul. Mszczonowska 7 05090 Raszyn Tel. +48 (0)22 711 41 00, Fax +48 (0)22 711 41 02 E-mail:
[email protected]
Portugal Festo – Automação, Unipessoal, Lda. Rua Manuel Pinto De Azevedo, 567 Apartado 8013 P-4109601 Porto Contact Center: 707 20 20 43 Tel. +351 22 615 61 50, Fax +351 22 615 61 89 E-mail:
[email protected]
Fundamentos
República Checa Festo, s.r.o. Modřanská 543/76 147 00 Praha 4 Tel. +420 261 09 96 11, Fax +420 241 77 33 84 E-mail:
[email protected] República de Corea Festo Korea Co., Ltd. Gasan Digital 1-ro Geumcheon-gu Seoul #153-803 Tel. +82 1666 0202, Fax +82 (0)2 864 70 40 E-mail:
[email protected]
Manual de estudio
República Sudafricana Festo (Pty) Ltd. 22-26 Electron Avenue P.O. Box 255 Isando 1600 Tel. +27 (0)11 971 55 00, Fax +27 (0)11 974 21 57 E-mail:
[email protected] Rumania Festo S.R.L. St. Constantin 17 010217 Bucuresti Tel. +40(0)21 403 95 00, Fax +40 (0)21 310 24 09 E-mail:
[email protected] Rusia OOO Festo-RF Michurinskiy prosp., 49 119607 Moscow Tel. +7 495 737 34 00, Fax +7 495 737 34 01 E-mail:
[email protected] Singapur Festo Pte. Ltd. 6 Kian Teck Way Singapore 628754 Tel. +65 62 64 01 52, Fax +65 62 61 10 26 E-mail:
[email protected]
M1
Suecia Festo AB Stillmansgatan 1 Box 21038 200 21 Malmö Tel. +46 (0)20 38 38 40, Fax +46 (0)40 38 38 10 E-mail:
[email protected]
A
B
P
T
M2
Suiza Festo AG Moosmattstrasse 24 8953 Dietikon ZH Tel. +41 (0)44 744 55 44, Fax +41 (0)44 744 55 00 E-mail:
[email protected] Tailandia Festo Ltd. Viranuvat Building, 6th - 7th Floor. 1250 Bangna - Trad Road (Soi 34) Bangna, Bangkok 10260 Tel. +66 2746-8700, Fax +66 2746-8370 E-mail:
[email protected] Taiwán Festo Co., Ltd. Head Office 9, Kung 8th Road Linkou 2nd Industrial Zone Linkou Dist., New Taipei City 24450 Taiwan, R.O.C. Tel. +886 (0)2 26 01-92 81, Fax +886 (0)2 26 01 92 86-7 E-mail:
[email protected] Turquía Festo San. ve Tic. A.S. Tuzla Mermerciler Organize Sanayi Bölgesi 6/18 34956 Tuzla - Istanbul/TR Tel. +90 (0)216 585 00 85, Fax +90 (0)216 585 00 50 E-mail:
[email protected] Ucrania DP Festo ul. Borisoglebskaya,11 04070, Kiev Tel. +380 (0)44 233 6451, Fax +380 (0)44 463 70 96 E-mail:
[email protected] Venezuela Festo C.A. Av. 23 esquina con calle 71 N° 22-62, Edif. Festo. Sector Paraíso Maracaibo - Venezuela Tel. +58 (261) 759 11 20/759 41 20/759 44 38, Fax +58 (261) 759 04 55 E-mail:
[email protected] Vietnam Festo Co Ltd (Cong Ty TNHH FESTO) No. 1515 – 1516 Van Dai Dong Street Ward An Phu, District 2 Ho Chi Minh City Tel. +84 (8) 62 81 44 53 – 4454, Fax +84 (8) 62 81 4442 E-mail:
[email protected]
Manual de estudio
Alemania Festo AG & Co. KG Postfach 73726 Esslingen Ruiter Straße 82 73734 Esslingen Tel. +49 (0) 711 347 0, Fax +49 (0) 711 347 2628 E-mail:
[email protected]
Dinamarca Festo A/S Islevdalvej 180 2610 Rødovre Tel. +45 70 21 10 90, Fax +45 44 88 81 10 E-mail:
[email protected]
Hidráulica Electrohidráulica, Fundamentos
Alemania Festo Didactic GmbH & Co. KG Rechbergstr. 3 73770 Denkendorf Germany Tel. +49 (0)711 346 70, Fax +49 (0)711 34 75 48 85 00 E-mail:
[email protected]
T
B
P
A
Festo Didactic 574182 es
Nº de artículo: Actualización: Autores: Redacción Gráficos: Layout:
574182 08/2013 Renate Aheimer, Christine Löffler, Dieter Merkle, Georg Prede, Klaus Rupp, Dieter Scholz, Burkhard Schrader Frank Ebel Doris Schwarzenberger 10/2013, Frank Ebel
© Festo Didactic GmbH & Co. KG, D-73770 Denkendorf, Alemania, 2013 Internet: www.festo-didactic.com E-Mail:
[email protected]
Sin nuestra expresa autorización, queda terminantemente prohibida la reproducción total o parcial de este documento, así como su uso indebido y/o su exhibición o comunicación a terceros. De los infractores se exigirá el correspondiente resarcimiento de daños y perjuicios. Quedan reservados todos los derechos inherentes, en especial los de patentes, de modelos registrados y estéticos.
Contenido Prólogo ________________________________________________________________________________ 10 1
Funciones de un equipo hidráulico ___________________________________________________ 11
1.1 1.2 1.3 1.4
¿Qué significa hidráulica? __________________________________________________________ Sistemas hidráulicos estacionarios ___________________________________________________ Sistemas hidráulicos móviles________________________________________________________ Características de la hidráulica ______________________________________________________
2
Fundamentos físicos de la hidráulica _________________________________________________ 15
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 2.10 2.11 2.12 2.13 2.13.1 2.13.2 2.14 2.15
Presión _________________________________________________________________________ Propagación de la presión __________________________________________________________ Propagación de la fuerza ___________________________________________________________ Multiplicador de recorrido __________________________________________________________ Multiplicador de presión ___________________________________________________________ Caudal __________________________________________________________________________ Ecuación de continuidad ___________________________________________________________ Medición de la presión _____________________________________________________________ Medición de temperatura ___________________________________________________________ Medición del caudal _______________________________________________________________ Tipos de flujo ____________________________________________________________________ Fricción, calor, caída de presión______________________________________________________ Energía y potencia ________________________________________________________________ Energía _________________________________________________________________________ Potencia ________________________________________________________________________ Cavitación _______________________________________________________________________ Zonas de estrangulación ___________________________________________________________
11 11 12 13
15 18 19 20 21 22 22 23 24 24 25 27 31 31 34 37 38
3
Fluidos a presión _________________________________________________________________ 40
3.1 3.2 3.3 3.4
Funciones de los fluidos a presión____________________________________________________ Tipos de fluidos a presión __________________________________________________________ Propiedades y requisitos ___________________________________________________________ Viscosidad _______________________________________________________________________
4
Componentes de un alimentador de energía ___________________________________________ 47
4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.5.1
Accionamiento ___________________________________________________________________ Bomba __________________________________________________________________________ Acoplamiento ____________________________________________________________________ Depósito ________________________________________________________________________ Filtro ___________________________________________________________________________ Filtro de retorno __________________________________________________________________
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574182
40 41 42 43
47 48 55 55 57 59
3
Índice
4
4.5.2 4.5.3 4.5.4 4.5.5 4.5.6 4.5.7 4.6 4.7 4.8 4.8.1 4.8.2 4.8.3 4.8.4 4.8.5 4.8.6
Filtro de aspiración ________________________________________________________________ Filtro de presión __________________________________________________________________ Lugar de montaje de los filtros ______________________________________________________ Filtración en caudal secundario ______________________________________________________ Indicadores de saturación __________________________________________________________ Determinación de la presión diferencial de un filtro de presión ____________________________ Unidad de refrigeración ____________________________________________________________ Calefacción ______________________________________________________________________ Acumulador hidráulico _____________________________________________________________ Construcción y funcionamiento ______________________________________________________ Acumulador de émbolo ____________________________________________________________ Acumulador de diafragma __________________________________________________________ Acumulador de vejiga ______________________________________________________________ Normas de seguridad ______________________________________________________________ Sistemas de seguridad _____________________________________________________________
59 60 60 63 63 64 65 66 67 67 69 70 71 72 73
5
Actuadores ______________________________________________________________________ 74
5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.1.4 5.1.5 5.1.6 5.1.7 5.1.8 5.1.9 5.2
Cilindro hidráulico ________________________________________________________________ Cilindros de simple efecto __________________________________________________________ Cilindros de doble efecto ___________________________________________________________ Amortiguación en las posiciones finales _______________________________________________ Juntas __________________________________________________________________________ Tipos de montaje _________________________________________________________________ Escape __________________________________________________________________________ Datos característicos ______________________________________________________________ Resistencia al pandeo _____________________________________________________________ Selección de un cilindro ____________________________________________________________ Motores hidráulicos _______________________________________________________________
6
Tipos y valores característicos de válvulas hidráulicas __________________________________ 88
6.1 6.2 6.3 6.3.1 6.3.2 6.4 6.5
Valores característicos de válvulas ___________________________________________________ Fuerza de accionamiento ___________________________________________________________ Construcción de cilindros de simple efecto _____________________________________________ Válvulas de asiento _______________________________________________________________ Válvulas de corredera ______________________________________________________________ Solapamiento de conmutación ______________________________________________________ Flancos de mando _________________________________________________________________
7
Válvulas reguladoras de presión ____________________________________________________ 95
7.1 7.2
Válvulas limitadoras de presión______________________________________________________ 95 Válvulas reductoras de presión ______________________________________________________ 97
74 74 75 78 79 80 80 80 82 84 85
88 89 89 90 91 92 94
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574182
Índice
8
Válvulas distribuidoras ___________________________________________________________ 100
8.1 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.4 8.4.1 8.5 8.5.1 8.6 8.6.1 8.6.2 8.6.3 8.7 8.7.1 8.7.2 8.8 8.8.1 8.8.2
Funciones ______________________________________________________________________ Tipos __________________________________________________________________________ Tipos de válvulas distribuidoras ____________________________________________________ Tipos de conexiones de válvulas distribuidoras ________________________________________ Datos de rendimiento de electroválvulas de 4/3 vías ___________________________________ Tipos de accionamiento de válvulas distribuidoras _____________________________________ Válvulas distribuidoras de accionamiento manual y mecánico ____________________________ Válvulas de vías accionadas eléctricamente ___________________________________________ Interrupción de la alimentación de energía y rotura de cables en válvulas distribuidoras accionadas eléctricamente _________________________________________________________ Válvulas de 2/2 vías ______________________________________________________________ Válvula de leva de 2/2 vías ________________________________________________________ Válvulas de 3/2 vías ______________________________________________________________ Electroválvula de 3/2 vías de accionamiento directo, con reposición por muelle _____________ Válvula de 4/2 vías _______________________________________________________________ Posiciones intermedias ___________________________________________________________ Válvula de 4/2 vías de palanca, con reposición por muelle _______________________________ Electroválvula biestable de 4/2 vías, con enclavamiento ________________________________ Válvula de 4/3 vías _______________________________________________________________ Electroválvula de 4/3 vías, centrado por muelle, centro cerrado __________________________ Significado de la posición central ___________________________________________________ Servopilotaje de una válvula distribuidora ____________________________________________ Electroválvula servopilotada de 4/3 vías _____________________________________________ Comparación entre electroválvulas servopilotadas y electroválvulas de accionamiento directo _
9
Válvulas de antirretorno __________________________________________________________ 119
9.1 9.2 9.3
Válvula de antirretorno simple______________________________________________________ 119 Válvula de antirretorno desbloqueable _______________________________________________ 120 Válvula de antirretorno doble desbloqueable__________________________________________ 122
100 100 100 102 103 103 104 105 105 106 106 107 108 109 110 110 111 112 113 115 116 116 118
10
Válvulas de caudal _______________________________________________________________ 123
10.1 10.2 10.3
Válvulas con tramos o puntos de estrangulación _______________________________________ 123 Válvula de estrangulación y antirretorno _____________________________________________ 126 Válvulas reguladoras de caudal _____________________________________________________ 127
11
Válvulas proporcionales __________________________________________________________ 132
11.1 11.1.1 11.1.2 11.1.3
Construcción y funcionamiento de un electroimán proporcional___________________________ Construcción de un electroimán proporcional _________________________________________ Funcionamiento de un electroimán proporcional _______________________________________ Accionamiento de válvulas reguladoras de presión, válvulas reguladoras de caudal y válvulas distribuidoras. ___________________________________________________________ 11.1.4 Regulación de la posición del inducido _______________________________________________
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574182
132 132 132 133 134
5
Índice
11.2 11.2.1 11.2.2 11.3 11.3.1 11.3.2 11.3.3 11.3.4 11.4
6
Construcción y funcionamiento de válvulas proporcionales reguladoras de presión___________ Válvula limitadora de presión ______________________________________________________ Válvula reductora de presión _______________________________________________________ Construcción y funcionamiento de válvulas proporcionales reguladoras de caudal y de válvulas distribuidoras _________________________________________________________ Válvulas proporcionales, reguladoras de caudal _______________________________________ Válvula posicionadora, de accionamiento directo ______________________________________ Válvula posicionadora servopilotada ________________________________________________ Ventajas y desventajas de válvulas proporcionales servopilotadas ________________________ Tipos de válvulas proporcionales ___________________________________________________
135 135 136 137 137 137 138 139 140
12
Accesorios______________________________________________________________________ 141
12.1 12.1.1 12.1.2 12.2 12.3 12.4 12.4.1 12.4.2 12.4.3 12.5 12.6 12.6.1
Tubos flexibles y rígidos ___________________________________________________________ Tuberías flexibles ________________________________________________________________ Tubos rígidos ___________________________________________________________________ Placas base _____________________________________________________________________ Válvulas de escape _______________________________________________________________ Manómetros ____________________________________________________________________ Manómetro con resorte tubular (manómetro de Bourdon) _______________________________ Manómetros de cápsula o de membrana _____________________________________________ Manómetro de émbolo ____________________________________________________________ Sensores de presión ______________________________________________________________ Caudalímetros ___________________________________________________________________ Caudalímetro ___________________________________________________________________
13
Fundamentos de electrotécnica ____________________________________________________ 155
13.1 13.2 13.2.1 13.2.2 13.2.3 13.3 13.4 13.4.1 13.4.2 13.4.3 13.4.4 13.5 13.6
Corriente continua y corriente alterna ________________________________________________ Ley de Ohm _____________________________________________________________________ Conductor eléctrico_______________________________________________________________ Resistencia eléctrica ______________________________________________________________ Tensión en la fuente ______________________________________________________________ Potencia eléctrica ________________________________________________________________ Funcionamiento de un electroimán __________________________________________________ Construcción de un electroimán ____________________________________________________ Utilización de electroimanes _______________________________________________________ Resistencia inductiva con tensión alterna _____________________________________________ Resistencia inductiva con tensión continua ___________________________________________ Funcionamiento de un condensador eléctrico _________________________________________ Funcionamiento de un diodo _______________________________________________________
141 142 147 149 150 151 151 152 152 153 153 153
155 156 156 156 157 157 158 158 158 159 159 159 160
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574182
Índice
13.7 13.7.1 13.7.2 13.7.3 13.7.4 13.7.5 13.7.6 13.7.7
Mediciones en un circuito eléctrico __________________________________________________ Definición: medir ________________________________________________________________ Indicaciones de seguridad _________________________________________________________ Forma de proceder al efectuar mediciones en un circuito eléctrico_________________________ Medición de tensión ______________________________________________________________ Medición de intensidad ___________________________________________________________ Medición de resistencia ___________________________________________________________ Fuentes de errores en mediciones realizadas en un circuito eléctrico ______________________
14
Componentes eléctricos __________________________________________________________ 165
14.1 14.2 14.2.1 14.2.2 14.2.3 14.3 14.3.1 14.3.2 14.3.3 14.4 14.4.1 14.4.2 14.5 14.5.1 14.6 14.7 14.8
Unidad de conexión a la red ________________________________________________________ Unidades eléctricas de entrada _____________________________________________________ Contacto normalmente abierto _____________________________________________________ Contacto normalmente cerrado _____________________________________________________ Contacto de conmutación__________________________________________________________ Sensores _______________________________________________________________________ Interruptores de posición final ______________________________________________________ Detectores de proximidad _________________________________________________________ Presostato ______________________________________________________________________ Relé y contactor _________________________________________________________________ Relé ___________________________________________________________________________ Contactor _______________________________________________________________________ Control lógico programable ________________________________________________________ Construcción y funcionamiento de un PLC ____________________________________________ Estructura completa de la unidad de mando por señales ________________________________ Electroimanes ___________________________________________________________________ Supresión de arco en electroválvulas ________________________________________________
15
Descripción de secuencias de trabajo de máquinas y equipos ___________________________ 180
15.1 15.1.1 15.1.2 15.2 15.2.1 15.2.2 15.2.3 15.2.4 15.2.5 15.2.6 15.2.7
Diagramas de funciones. __________________________________________________________ Ámbito de aplicación del diagrama de funciones _______________________________________ Diagrama espacio-pasos __________________________________________________________ Descripción de secuencias mediante GRAFCET según EN 60848___________________________ Principio básico de GRAFCET _______________________________________________________ Pasos __________________________________________________________________________ Condición de transición ___________________________________________________________ Acciones _______________________________________________________________________ Selección de secuencias___________________________________________________________ Retornos y saltos ________________________________________________________________ Estructuración de esquemas GRAFCET _______________________________________________
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574182
161 161 161 162 162 163 163 164
165 165 166 166 166 167 167 167 171 172 173 174 175 176 176 177 179
180 180 181 182 182 182 183 184 187 188 188
7
Índice
8
16
Estructura de los esquemas de circuitos _____________________________________________ 189
16.1 16.1.1 16.1.2 16.1.3 16.1.4 16.2 16.2.1 16.2.2 16.2.3 16.2.4 16.3 16.3.1 16.3.2
Esquema de distribución hidráulico _________________________________________________ Distribución de los símbolos en un esquema de distribución hidráulico ____________________ Posición de cilindros y de válvulas distribuidoras ______________________________________ Código de identificación de componentes ____________________________________________ Informaciones técnicas____________________________________________________________ Esquema eléctrico _______________________________________________________________ Esquema de circuitos eléctricos de un sistema de control electrohidráulico _________________ Identificación de componentes _____________________________________________________ Tabla de elementos de conmutación _________________________________________________ Contactos y sensores activados _____________________________________________________ Esquema de conexión de bornes ____________________________________________________ Estructura de un esquema de conexiones mediante bornes ______________________________ Cableado de un sistema de control electrohidráulico ___________________________________
189 189 191 191 193 194 195 196 197 198 198 201 203
17
Medidas de seguridad en los mandos electrohidráulicos _______________________________ 204
17.1 17.2 17.2.1 17.2.2 17.2.3 17.3 17.3.1 17.3.2 17.3.3 17.4 17.4.1 17.4.2 17.4.3 17.5 17.5.1 17.6 17.6.1 17.6.2 17.6.3
Peligros y medidas de protección ___________________________________________________ El efecto de la corriente eléctrica en seres humanos ____________________________________ El efecto de la corriente eléctrica ____________________________________________________ La resistencia eléctrica del ser humano ______________________________________________ Factores que inciden en el peligro de accidentes _______________________________________ Medidas de protección contra accidentes ocasionados por corriente eléctrica_______________ Protección contra contacto directo __________________________________________________ Conexión a tierra _________________________________________________________________ Bajo voltaje de protección _________________________________________________________ Panel de mando y sistemas de aviso ________________________________________________ Interruptor de red ________________________________________________________________ Parada de emergencia ____________________________________________________________ Elementos de mando de un sistema de control electrohidráulico __________________________ Protección de sistemas eléctricos frente a influencias del entorno _________________________ Identificación de los tipos de protección ______________________________________________ Principios de seguridad para instalaciones electrohidráulicas ____________________________ Configuración de un sistema de control electrohidráulico ________________________________ Puesta en funcionamiento de un sistema electrohidráulico ______________________________ Mantenimiento y reparación de un sistema electrohidráulico _____________________________
204 205 205 206 207 208 208 208 208 209 209 209 210 212 213 214 214 215 215
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574182
Índice
18
Símbolos _______________________________________________________________________ 216
18.1 Símbolos de componentes hidráulicos _______________________________________________ 18.1.1 Símbolos de bombas y motores hidráulicos ___________________________________________ 18.1.2 Símbolos de válvulas _____________________________________________________________ 18.1.3 Símbolos de válvulas distribuidoras _________________________________________________ 18.1.4 Símbolos de tipos de accionamiento _________________________________________________ 18.1.5 Símbolos de válvulas de presión ____________________________________________________ 18.1.6 Símbolos de válvulas de caudal_____________________________________________________ 18.1.7 Símbolos de válvulas de antirretorno y cierre__________________________________________ 18.1.8 Símbolos de cilindros _____________________________________________________________ 18.1.9 Símbolos de otros componentes ____________________________________________________ 18.1.10 Aparatos de medición _____________________________________________________________ 18.2 Símbolos de componentes eléctricos ________________________________________________ 18.2.1 Símbolos correspondientes a funciones básicas _______________________________________ 18.2.2 Símbolos de actuadores electromecánicos ____________________________________________ 18.2.3 Símbolos de relés y contactores ____________________________________________________ 18.2.4 Símbolos de sensores ____________________________________________________________
216 216 217 217 219 220 220 221 221 222 223 223 223 225 226 226
Normas _______________________________________________________________________________ 227 Índice de conceptos _____________________________________________________________________ 228
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574182
9
Prólogo La hidráulica es la rama de la física que se encarga del estudio de las propiedades de los fluidos. El tema central del presente manual es la generación de fuerzas y movimientos mediante fluidos. Los fluidos son el medio transmisor. La hidráulica industrial, que es la que tratamos aquí, también se conoce como oleohidráulica. En numerosos sectores de la automatización industrial se aprovecha con mucho éxito la hidráulica y electrohidráulica. Por ejemplo, en todo el mundo se utilizan máquinas de procesamiento de madera, máquinas herramienta, equipos de procesos continuos, prensas, máquinas de procesamiento de materiales sintéticos y sistemas de transporte que funcionan con sistemas de control electrohidráulicos. Pero también los equipos hidráulicos móviles con sistemas de control electrohidráulicos tienen múltiples usos, por ejemplo en vehículos agrarios, vehículos utilizados para la construcción de carreteras o vehículos municipales. En el presente manual se explican, a modo de introducción al tema, la construcción y el funcionamiento de los componentes utilizados en sistemas hidráulicos y electrohidráulicos. En los próximos capítulos se describen procesos, se explica la estructura de esquemas de distribución y se hace hincapié en medidas de protección y seguridad. Además, el progreso tecnológico y las exigencias más estrictas han tenido como consecuencia una evidente modificación de los sistemas de control. Buenos ejemplos de ello son las redes de bus y la hidráulica proporcional. La estrecha relación existente entre la técnica de fluidos, la microelectrónica, la técnica de sensores y la informática redunda en numerosas soluciones innovadoras en el sector de los actuadores y sistemas de control hidráulicos. Invitamos a todos los lectores del presente manual a expresar sugerencias y críticas, con el fin de mejorar o completar su contenido. Por favor, dirija los comentarios correspondientes a
[email protected] o, por correo normal, a Festo Didactic GmbH & Co. KG, Postfach 10 07 10, D-73707 Esslingen, Alemania.
Los autores
10
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574182
1
Funciones de un equipo hidráulico
1.1
¿Qué significa hidráulica?
Los sistemas hidráulicos se utilizan en centros de producción y fabricación modernos. Por hidráulica se entiende la generación de fuerzas y movimientos mediante fluidos sometidos a presión. Se entiende que los fluidos a presión hacen las veces de medio de transmisión de energía.
Las múltiples aplicaciones de la hidráulica en sistemas automatizados demuestran su gran importancia. Básicamente se distingue entre Sistemas hidráulicos estacionarios sistemas hidráulicos móviles. Los sistemas hidráulicos móviles pueden transportarse (por ejemplo, sobre ruedas o cadenas), a diferencia de los sistemas hidráulicos estacionarios, instalados fijamente en un determinado lugar. Los sistemas hidráulicos móviles se caracterizan usualmente por el hecho de tener válvulas que se accionan manualmente. En el caso de los sistemas hidráulicos estacionarios, las válvulas por lo general son de accionamiento electromagnético. Cabe mencionar además los sectores de la hidráulica utilizada en barcos, en la minería y en aeroplanos. La hidráulica en la aeronáutica tiene características muy especiales, pues deben considerarse numerosos criterios de seguridad de gran importancia. En las próximas páginas se ofrecen algunos ejemplos de aplicaciones típicas, con el fin de explicar las tareas que pueden asumir los sistemas hidráulicos.
1.2
Sistemas hidráulicos estacionarios
Los sistemas hidráulicos estacionarios tienen especial importancia en los siguientes sectores: • Máquinas de producción y máquinas de montaje • Máquinas de fundición por inyección • Líneas de transporte • Líneas de laminación • Equipos elevadores y de transporte • Ascensores • Prensas Una de las aplicaciones típicas de los sistemas hidráulicos estacionarios es el sector de fabricación de máquinas herramienta.
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574182
11
1 Funciones de un equipo hidráulico
Fig. 1.1: torno y prensa con depósito superior
En las modernas máquinas de control numérico (CNC), las herramientas y las piezas se fijan y sujetan hidráulicamente. También los movimientos de avance y del husillo de accionamiento pueden controlarse de modo hidráulico.
1.3
Sistemas hidráulicos móviles
Aplicaciones de sistemas hidráulicos móviles: Máquinas de construcción Volquetes, brazos mecánicos, plataformas de carga Máquinas elevadoras y transportadoras Máquinas del sector agrario La hidráulica se utiliza de muchas maneras en el sector de las máquinas utilizadas en obras de construcción. Por ejemplo, en el caso de las excavadoras, todos los movimientos funcionales (elevar, sujetar, girar, etc.) son hidráulicos y, además, también su motor suele ser hidráulico. La ejecución de los movimientos rectos está a cargo de actuadores lineales (cilindros), mientras que los movimientos giratorios se realizan con unidades de accionamiento giratorio (motores, actuadores giratorios).
12
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574182
1 Funciones de un equipo hidráulico
Fig. 1.2: sistema de hidráulica móvil, excavadora
1.4
Características de la hidráulica
Ventajas de la hidráulica
Desventajas de la hidráulica
Transmisión de grandes fuerzas mediante componentes pequeños. Es decir, alto rendimiento relativo.
Contaminación ambiental debido a fugas de aceite (peligro de incendio, peligro de accidente).
Posicionamiento preciso.
Sensibilidad frente a la suciedad.
Avance desde cero con máxima carga.
Peligro de presiones muy elevadas (chorro cortante).
Funcionamiento suave y conmutación suave.
Sensible a cambios de temperatura (cambios de viscosidad).
Buenas cualidades de control y regulación.
Rendimiento desfavorable.
Buena capacidad de disipación térmica. Movimientos homogéneos, independientes de la carga, ya que los líquidos apenas se comprimen.
Tabla 1.1: hidráulica – ventajas y desventajas
Además de la hidráulica, existen otras tecnologías que se utilizan para generar movimientos y señales aprovechados en la técnica de control: Mecánica Electricidad Neumática
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574182
13
1 Funciones de un equipo hidráulico
Debe tenerse en cuenta que cada tecnología ofrece ventajas en determinadas aplicaciones. En la Tabla 1.2 se ofrece una comparación entre datos típicos correspondientes a las tres tecnologías más difundidas (electricidad, neumática e hidráulica). Electricidad
Hidráulica
Neumática
Fugas
—
Suciedad
Sin desventajas, exceptuando la pérdida de energía
Influencias medioambientales
Peligro de explosión en
Sensible a cambios de
A prueba de explosiones,
determinadas zonas; sensible a temperatura, peligro de cambios de temperatura incendio en caso de fugas
sensible a cambios de temperatura
Difícil, únicamente en
Limitada, con ayuda de gases
Sencilla
Ilimitado, con pérdida de energía
Hasta 100 m
Hasta 1000 m
Velocidad de flujo: v = 2 hasta 6 m/s
Velocidad de flujo: v = 20 hasta 40 m/s
Velocidad de trabajo
—
v = 0,5 m/s
v = 1,5 m/s
Coste energético
Bajo
Alto
Muy alto
Movimiento lineal
Complicado y costoso,
Sencillo mediante cilindros,
Sencillo mediante cilindro,
pequeñas fuerzas, complicada regulación de la velocidad
buena regulación de la fuerzas limitadas, la velocidad velocidad, fuerzas muy grandes depende considerablemente de la carga
Movimiento giratorio
Sencillo y de alto rendimiento
Sencillo, grandes momentos de giro, bajas revoluciones
Precisión de posicionamiento
Precisión de ±0,05 mm o
Dependiendo de la sofisticación Sin cambios de carga, posible
superior
del sistema, posibilidad de
Acumulación de energía
cantidades pequeñas con baterías Transporte de energía
Sencillo, bajo rendimiento, altas revoluciones
hasta ±0.1 mm
alcanzar niveles de precisión de ±0,05 mm Rigidez
Posibilidad de obtener muy
Gran rigidez, ya que el aceite casi no se comprime
Deficiente, porque el aire se comprime
No admite sobrecargas,
Resistente a sobrecargas; con
Resistente a sobrecargas; la
deficiente grado de eficiencia
altas presiones de hasta
presión del aire y el diámetro
debido a componentes
600 bar en el sistema, es
mecánicos conectados detrás,
posible obtener fuerzas muy grandes (F < 3000 kN)
del cilindro limitan la fuerza (F < 30 kN hasta 6 bar)
buenos valores de rigidez mediante módulos mecánicos intermedios Fuerzas
posibilidad de obtener grandes fuerzas
Tabla 1.2: comparación entre electricidad, hidráulica y neumática
14
© Festo Didactic GmbH & Co. KG 574182