Material de apoyo “Sistemas Tecnológicos” (Nueva Versión)

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Material de apoyo Sistemas Tecnológicos (Versión Borrador)

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Índice: Enfoque Sistémico………....Pág. 3

Sistemas Estáticos…………Pág. 15

Sistemas Mecánicos……….Pág. 21

Sistemas Eléctricos………..Pág. 56

Sistemas Neumáticos……...Pág. 115

Sistemas Informáticos……..Pag.192

Sistemas Técnicos………….Pág. 209

Sistemas de Control………...Pág. 214 • • •

Sistemas de Control con Lógica Digital…….Pág. 244 Aplicaciones de los Sistemas de Control….Pág. 265 Instalaciones Domóticas con Autómatas programables…Pág. 287

Recomendaciones básicas de seguridad e higiene en el aula taller….Pág. 359

2 Profesor: Castiñeira Néstor Horacio

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Enfoque Sistémico


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www.tecnologia-tecnica.com.ar El enfoque sistémico El enfoque sistémico considera a todo objeto como un sistema o como componente de un sistema, entendiendo por sistema un conjunto de partes entre las que se establece alguna forma de relación que las articule en la unidad que es precisamente el sistema. Sistema El concepto de sistema es muy amplio y abarca tanto sistemas estáticos como sistemas dinámicos. Un recipiente con agua, en el que no entra ni sale líquido (y como consecuencia el nivel permanece constante) es, en principio, un sistema estático, otros sistemas estáticos podrían ser la estructura de un edificio, una piedra, etc. Un depósito en el que entra y sale agua es un sistema dinámico, otros sistemas dinámicos son, por ejemplo, el sistema circulatorio sanguíneo, una célula viva, el motor de un automóvil funcionando, etc. En el enfoque sistémico se centra el análisis en los sistemas dinámicos, y desde esta óptica se plantea que:

Un sistema es una agrupación de elementos en interacción dinámica organizados en función de un objetivo.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Los elementos de un sistema forman un todo y pueden ser conceptos, objetos o sujetos; estos elementos pueden ser vivientes, no vivientes o ambos simultáneamente, así como también ideas, sean éstas del campo del conocimiento ordinario, científico, técnico o humanístico, las que no pueden concebirse como sueltas o independientes del contexto o sistema en el que están insertas. La interacción entre los elementos y la organización de los mismos es lo que posibilita el funcionamiento del sistema.

Los sistemas tienen una finalidad (sirven para algo), en otras palabras cumplen una función, tanto los naturales como los diseñados por el hombre. Todo sistema forma o puede formar parte de un sistema más grande que podemos llamar supersistema, metasistema, etc. (es decir es, o puede ser, un subsistema) o estar compuesto de subsistemas, éstos no son otra cosa que sistemas más pequeños, los que a su vez pueden estar compuestos de otros más pequeños aún, y así podríamos seguir hasta llegar a los componentes más elementales de todo lo que existe en el universo. El concepto de sistema es válido desde una célula hasta el universo considerado como un sistema de sistemas. Los sistemas pueden estar asociados o ser sustento de procesos, entendiendo por proceso un conjunto de acciones que tienden hacia un fin determinado. Estos procesos implican producción, transformación y/o transporte de materia, energía y/o información y tienen por resultado un producto (material o inmaterial).

Los diagramas de bloques Los sistemas se suelen representar simbólicamente por medio de diagrama de bloques. En un diagrama de bloques se presenta de manera esquemática, “las unidades” o “las fases del proceso” (Producción, transformación, transporte y/o almacenamiento), del cual el sistema es un sustento, por medio de bloques rectangulares o símbolos similares.


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En estos diagramas se indican mediante flechas las interrelaciones que hay entre los bloques.

Las flechas representan los flujos, que pueden ser de materia, de energía o de información. Para una mejor comprensión de los diagramas de bloques se suelen señalar de forma diferente las flechas correspondientes a los flujos de materia, de energía y de información.

Los flujos de materia se representan gráficamente con flechas negras.

Los flujos de energía se representan con líneas dobles.

Los flujos de información se representan con flechas de líneas entrecortadas.

Los flujos de materia y energía (asociados) se representan con flechas negras gruesas. Por ejemplo, el caso de combustibles sólidos o líquidos (Materia más energía química).


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Las ventajas de representar un sistema mediante un diagrama de bloques son entre otras: La facilidad de representar el sistema total simplemente colocando los bloques de los elementos componentes acorde al camino de los flujos, y la posibilidad de evaluar la contribución de cada unidad al funcionamiento global del sistema. En general se puede ver más fácilmente el funcionamiento de un sistema analizando el diagrama de bloques que analizando el sistema en sí. Un diagrama de bloques tiene la ventaja de mostrar en forma fácil (por medio de flechas que indican las entradas y las salidas de cada unidad) los flujos a través del sistema real, y permite poner en evidencia los aspectos que interesan, con independencia de la forma en que se materialicen. Los flujos (de materia, energía e información) que llegan a cada bloque (las entradas) se indican con flechas entrantes, mientras que los flujos que salen (las salidas) se indican con flechas salientes del bloque.

Sistemas abiertos y sistemas cerrados Desde el punto de vista de su vinculación con el entorno podemos clasificar a los sistemas en abiertos y cerrados. Los sistemas abiertos son los que están en relación con su entorno (con su medio), con el que mantienen un permanente intercambio, este intercambio puede ser tanto de energía, de materia, de información, etc., como de residuos, de contaminación, de desorden, etc. En sistemas abiertos podemos hablar de entradas y de salidas.


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Un sistema cerrado es aquél que está totalmente aislado del mundo exterior, con en consecuencia, no tiene ningún tipo de intercambio. Un sistema cerrado es sistema que no tiene medio externo. Ahora bien, un sistema cerrado es una abstracción que no tiene vigencia en la vida real, pero que debido a la simplificación que significa manejarse con datos que están limitados dentro del sistema ha permitido establecer leyes generales de la ciencia.

Características de los sistemas

Ejemplo de enfoque sistémico:

Si ahora, en el diagrama anterior consideramos como sistema un motor de combustión (Interna o externa), tendremos:


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Si ampliamos el límite superior del sistema, y consideramos el motor como formando parte de un medio de transporte tenemos:

Hasta ahora hemos analizado solo los flujos de energía. Si ahora tenemos en cuenta (en un medio de transporte, también flujos de materia y de información, tendremos:


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Otro ejemplo de flujo de energía e información en un medio de transporte es el siguiente:

El enfoque sistémico es una herramienta para la comprensión global de acciones, procesos y artefactos, y no debe reducirse a la aplicación rutinaria de esquemas de representación, sino que debe explorarse en su potencialidad, analizando las interacciones que se producen en un sistema. 10 Profesor: Castiñeira Néstor Horacio

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Análisis técnico En el estudio de sistemas técnicos, es interesante analizar y sistematizar, mediante una organización lógica de la información, los datos que se pueden tener u obtener. Son útiles para esto los grafos de árbol (o los diagramas de Venn) que permite una rápida visualización global del tema, y como complemento tablas, que podemos considerar como una primera síntesis del análisis. Grafo de árbol

Sistema

Subsistema o Parte

Función

Principio de

Material y/o

funcionamiento

Características

Material Tamaño Costo Peso Precisión Duración Seguridad Confiabilidad Facilidad de montaje Facilidad de mantenimiento Contaminación Ruido; etc.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Tipos de sistemas Los sistemas, conjunto de elementos en interacción organizados en función de un objetivo, pueden ser naturales (una célula, el cuerpo humano, etc.) o hechos por el hombre. Los hechos por el hombre, con fines utilitarios, podemos denominarlos "Sistemas técnicos". Este nombre abarca un espectro muy amplio de sistemas; en nuestro análisis nos centraremos en algunos, nominándolos en función de la técnica o de la energía vinculada a los mismos. Tenemos así: • • • • • • • • •

Sistemas Estáticos Sistemas Mecánicos Sistemas Eléctricos Sistemas Neumáticos Sistemas Hidráulicos Sistemas de Gestión Sistemas informáticos Sistemas Lógicos Etc.

La clasificación de “Sistemas Técnicos” responde, entre otras, a las siguientes razones: 1.Estos sistemas están asociados a campos de conocimientos que, en cada caso, son propios de la técnica involucrada, por lo que, tanto para su diseño como para su montaje, se requieren conocimientos y capacidades específicas. 2.Cada uno de estos sistemas, como totalidad, tiene propiedades características que dependen de la naturaleza de la fuente de energía que lo motoriza. El funcionamiento de los sistemas depende de sus componentes y de la interacción entre los mismos, así como de causas que producen cambios en las magnitudes en juego. Entre las causas podemos reconocer:

La Fuerza en los Sistemas Mecánicos La Tensión en los Sistemas Electicos La Presión en los Sistemas Hidráulicos y Neumáticos


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Podemos decir que hay una analogía entre estas tres magnitudes; por ejemplo, la tensión, que produce una circulación (flujo) de corriente en un circuito eléctrico, es análoga a la presión que provoca un flujo de líquido o de gas en una tubería, o a la fuerza que produce un desplazamiento. Esta analogía permite, que los sistemas en que están involucradas estas magnitudes puedan representarse mediante un mismo modelo, en otras palabras son sistemas análogos, aunque sean diferentes físicamente. Como hemos planteado en estos cuatro sistemas hay flujos (o desplazamiento), aunque de características distintas en cada caso.

• En los sistemas mecánicos hay desplazamiento de elementos sólidos. • En los sistemas eléctricos, circulación de corriente. • En los sistemas hidráulicos y neumáticos flujo de fluido (líquido en los primeros y gas en los segundos).

Sistemas Mecánicos Los Sistemas mecánicos, son sistemas de transmisión de fuerzas y/o movimiento. Con referencia al movimiento de los cuerpos es interesante plantear algunos aspectos vinculados al tema. Un cuerpo se mueve, con movimiento acelerado, cuando actúa sobre él una fuerza que lo impulsa; al desaparecer la fuerza, el cuerpo tiende, por inercia, a continuar su movimiento, y teóricamente no se debería detener si no actúa sobre él una fuerza, en sentido contrario, que equilibre su fuerza de inercia. Un ejemplo cotidiano de la materialización de este fenómeno es el efecto a que está sometido nuestro cuerpo cuando el vehículo en el que nos desplazamos sufre una brusca disminución de velocidad, o su detención. En el caso del automóvil esto explica la importancia del uso del cinturón de seguridad, y la existencia de los air-bags; ambos disminuyen los riesgos de lesión. Pero la experiencia muestra que todo cuerpo en movimiento, sobre el que no actúa fuerza alguna, excepto la fuerza de inercia, termina deteniéndose, la razón de esta detención es el rozamiento o fricción entre el cuerpo, y la superficie sobre la que se desplaza, o el medio que lo rodea. Es decir que la fricción genera una fuerza que actúa en sentido contrario al movimiento.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Análisis técnico de un sistema mecánico Tomaremos como ejemplo una máquina muy corriente y conocida: la bicicleta. En el sistema bicicleta podemos identificar diversos sistemas, por ejemplo: el sistema de transmisión de la energía (del pedal al piñón), el sistema de control (sistema de dirección y sistema de frenado), el sistema estructural, el sistema de protección (guardabarros), el sistema eléctrico, etc. A continuación planteamos un grafo de árbol parcial del sistema bicicleta. Se han seleccionado el sistema de transmisión de la energía y el sistema de control, porque abarcan aspectos sustantivos de la bicicleta como vehículo de transporte.

A continuación desarrollamos una tabla del sistema de transmisión de la energía.

Parte

Función

Material y/o Características

Plato manivela Pedal Transforman energía muscular De acero en energía cinética Cadena

Cromado; rígido; etc.

Transmite la energía cinética De acero del plato al piñón

Piñón

Flexible; resistente; etc.

Solidario a la rueda trasera, De acero; resistente; etc. transmite a ésta su movimiento


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Sistemas Estáticos


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Principios y elementos de los sistemas mecánicos estáticos Esfuerzo Cuando un cuerpo se encuentra bajo la acción de fuerzas externas, aunque no se mueva (a simple vista), es evidente que no se encuentra en las mismas condiciones que cuando no está sometido a dichas fuerzas. Las fuerzas externas provocan en el interior del cuerpo reacciones (a las que llamamos esfuerzos). En estos casos se dice que el cuerpo está sometido a esfuerzos.

Esfuerzo de tracción Esfuerzo al que está sometido un cuerpo cuando las fuerzas externas tienden a estirarlo o alargar las fibras.

Esfuerzo de compresión Esfuerzo al que está sometido un cuerpo cuando las fuerzas externas tienden a acortarlo o a comprimir las fibras.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Esfuerzo de flexión Esfuerzo al que está sometido un cuerpo cuando fuerzas externas tienden a curvarlo. Como consecuencia hay tracciones y compresiones de las fibras, en la zona externa e interna de la curvatura.

Esfuerzo de torsión Esfuerzo al que está sometido un cuerpo cuando las fuerzas externas tienden a girar una sección de la pieza respecto a la otra, en otras palabras cuando dos secciones de la pieza giran en sentido contrario.

Esfuerzo de corte Esfuerzo al que está sometido un cuerpo cuando las fuerzas externas tienden a deslizar una parte con respecto a otra según un plano que corta el cuerpo.


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Estructuras

Llamamos estructura a un conjunto de elementos capaces de aguantar pesos y cargas sin romperse y sin apenas deformarse. A la hora de diseñar una estructura esta debe de cumplir tres propiedades principales: ser resistente, rígida y estable.

Resistente para que soporte sin romperse el efecto de las fuerzas a las que se encuentra sometida.

Rígida para que lo haga sin deformarse.

Estable para que se mantenga en equilibrio sin volcarse ni caerse.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Pilares Elementos resistentes dispuestos en posición vertical, que soportan el peso de los elementos que se apoyan sobre ellos. Cuando presentan forma cilíndrica se les denomina columnas.

Vigas Elementos colocados normalmente en posición horizontal que soportan la carga de la estructura y la transmiten hacia los pilares. Están constituidas por uno o más perfiles

Perfiles Los perfiles son las formas comerciales en que se suele suministrar el acero u otros materiales. El tipo de perfil viene dado por la forma de su sección.


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Tensor

Elemento que sirve para tensar o mantener tenso (Ejemplo: Cable (de hilos acero), cuerda, etc.). Resiste únicamente esfuerzos de tracción, suele ser de acero (Ejemplo: Cables de acero de un puente colgante). Estructuras reticulares Una de las características de las estructuras es que normalmente están construidas de varios elementos unidos entre sí. Para que una estructura sea efectiva debe ser rígida, es decir no deformarse cuando está sometida a cargas. Algunas formas geométricas se adaptan particularmente para realizar estructuras resistentes una de ellas es el triangulo. Si unimos entre sí tres varillas (de madera, hierro, etc.), veremos que se obtiene una estructura relativamente rígida, que tiene gran resistencia a la deformación.


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A menudo nos encontramos estructuras que se hayan formadas por un conjunto de perfiles agrupados geométricamente formando una red de triángulos. Las vemos en construcciones industriales, grúas, gradas metálicas, postes eléctricos, etc.


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Sistemas Mecánicos


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Maquinas Maquina es todo artefacto químico capaz de transformar energía en trabajo. En las maquinas se pueden distinguir tres características que definen su comportamiento, alguna de las cuales o todas están presentes en cualquier maquina. Estas características son:

•

Generadoras de movimiento.

•

Capases de transformar y aprovechar fuentes de energía de manera que sean utilizables para efectuar trabajo.

•

Cierto grado de autonomía que permite realizar operaciones por si misma.

Maquinas simples En el campo de la mecánica se denominan maquinas simples a la de una sola pieza Las maquinas simples básicas son dos, la palanca y el plano inclinado y de estas derivan otras, de la palanca deriva la rueda (y de esta la polea y el torno), del plano inclinado derivan la cuña y el tornillo. Las maquinas simples permiten disminuir el esfuerzo para realizar un trabajo, pero toda disminución de la fuerza necesaria para realizar un trabajo va acompañado por un aumento reciproco de la distancia que recorre el punto de aplicación de la fuerza.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Palanca Desde el punto de vista técnico, la palanca es una barra rígida que oscila sobre un punto de apoyo (fulcro) debido a la acción de dos fuerzas contrapuestas (potencia y resistencia).En los proyectos de tecnología la palanca puede emplearse para dos finalidades: vencer fuerzas u obtener desplazamientos.

• •

•

•

Potencia (P), fuerza que tenemos que aplicar. Resistencia (R), fuerza que tengamos que vencer; es la que hace la palanca como consecuencia de haber aplicado nosotros la potencia. Brazo de potencia (BP), distancia entre el punto en el que aplicamos la potencia y el punto de apoyo (fulcro). Brazo de resistencia (BR), distancia entre el punto en el que aplicamos la resistencia y el punto de apoyo o (fulcro).

Las palancas de primer grado Las palancas de primer grado (genero) tienen el punto de apoyo (fulcro) entre la fuerza aplicada F y la resistencia R. La ventaja de las palancas de primer grado es mayor


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www.tecnologia-tecnica.com.ar mientras más próximo éste el punto de apoyo del punto donde actúa la resistencia. Son ejemplos de palanca de primer grado las tijeras y las tenazas.

Las palancas de segundo grado En las palancas de segundo grado (Genero) el punto donde actúa la resistencia se encuentra entre el punto de aplicación de la fuerza (F) y el punto de apoyo. Son ejemplos de las palancas de segundo grado, el rompenueces, la carretilla, etc.

Palanca de tercer grado En las palancas de tercer grado (Genero) la fuerza (F) se aplica entre el apoyo y el punto donde actúa la fuerza resistente. Son ejemplos de palanca de tercer género las pinzas de depilar, las pinzas para mover brasas en las parrillas etc.


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Plano inclinado Es una maquina simple que se utiliza para reducir el esfuerzo necesario para levantar un cuerpo. Ejemplo la rampa.

Cuña Se llama cuña a un cuerpo solido, de forma prismática de sección triangular. La cara menor del prisma se llama cabeza, las laterales simplemente caras, y la arista opuesta a la cabeza filo.

La cuña es un amplificador de fuerzas (tiene ganancia mecánica). Su forma de actuar es muy simple: transforma una fuerza aplicada en dirección al ángulo agudo (F) en dos


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www.tecnologia-tecnica.com.ar fuerzas perpendiculares a los planos que forman la arista afilada (F1 y F2); la suma vectorial de estas fuerzas es igual a la fuerza aplicada.

Utilidad La cuña es sumamente versátil y forma parte de multitud de mecanismo de uso cotidiano. Algunas de sus utilidades prácticas son:

Tornillo

El tornillo es un operador que deriva directamente del plano inclinado y siempre trabaja asociado a un orificio roscado.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Básicamente puede definirse como un plano inclinado enrollado sobre un cilindro, o lo que es más realista, un surco helicoidal tallado en la superficie de un cilindro (si está tallado sobre un cilindro afilado o un cono tendremos un tirafondo). Partes de un tornillo En él se distinguen tres partes básicas: cabeza, cuello y rosca:

Polea Se llama polea a una rueda que puede girar libremente alrededor de su eje (montado en una horquilla o armadura), y en cuyo contorno se adapta una cuerda flexible (correa, cable, cadena, etc.). Cuando este dispositivo esta fijo hablamos de polea fija, cuando este dispositivo se desplaza soportado por la cuerda hablamos de polea móvil.

En toda polea se distinguen tres partes: cuerpo, cubo y garganta.


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Las poleas empleadas para tracción y elevación de cargas tienen el perímetro acanalado en forma de semicírculo (para alojar cuerdas), mientras que las empleadas para la transmisión de movimientos entre ejes suelen tenerlo trapezoidal o plano (en automoción también se emplean correas estriadas y dentadas).

Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Polipasto Para disminuir aun más el esfuerzo frente a la resistencia, se utilizan combinaciones de poleas, cada par de poleas (una fija y otra móvil) posibilita dividir por dos el esfuerzo necesario para equilibrar o vencer la resistencia. Este dispositivo se llama polipasto. El número máximo de poleas que se acostumbra utilizar es de ocho.

Torno Consiste esencialmente en un cilindro alrededor del cual se arrolla una cuerda cable o cadena en cuyo extremo actúa la resistencia, solidaria al cilindro, hay una manivela. Como el brazo de palanca (brazo de la manivela) es mayor que el brazo de resistencia (radio del cilindro) este dispositivo permite elevar grandes pesos con menor esfuerzo del que seria necesario si se lo elevara directamente.


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Mecanismos de transmisión y transformación de movimientos

Entendemos por mecanismos un conjunto de elementos, vinculados entre si, capaces de transmitir un movimiento o transformarlo en otro, modificando la trayectoria y/o la velocidad. Los movimientos pueden ser de rotación o de traslación (existen mecanismos que permiten pasar de uno al otro), en ambos casos continuos o alternativos, o combinados de rotación y de translación).

En el movimiento de rotación los diferentes los diferentes puntos del cuerpo que se mueve describen circunferencias cuyos centros se encuentran sobre una línea recta llamada árbol o eje de rotación. Los movimientos de rotación generan trayectorias circulares (excepto en el eje de rotación).

En el movimiento de traslación los diferentes puntos del cuerpo que se mueven describen trayectorias paralelas entre si y de igual longitud. Los movimientos de traslación describen trayectorias lineales.

Los mecanismos o dispositivos para transmitir movimiento pueden clasificarse en: de contacto directo o de órganos intermedios, flexibles o rígidos.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar En el siguiente grafico se indican alguno de ellos:

Transmisión por contacto directo Rueda de fricción Permite transmitir un movimiento giratorio entre dos ejes paralelos o perpendiculares, modificando las características de velocidad y/o sentido de giro. Sus aplicaciones prácticas son muy limitadas debido a que no puede transmitir grandes esfuerzos entre los ejes, pues todo su funcionamiento se basa en la fricción que se produce entre las dos ruedas.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Ruedas dentadas La rueda dentada (engranaje, piñón) es, básicamente, una rueda con el perímetro totalmente cubierto de dientes. El tipo más común de rueda dentada lleva los dientes rectos (longitudinales) aunque también las hay con los dientes curvos, oblicuos, etc. Para conseguir un funcionamiento correcto, este operador suele girar solidario con su eje, por lo que ambos se ligan mediante una unión desmontable que emplea otro operador denominado chaveta.

Dos ruedas dentadas engranadas entre sí constituyen un mecanismo elemental llamado engranaje.

Transmisión mediante órganos intermedios flexibles Correas y cadenas


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Cuando el árbol conductor o motriz y el árbol conducido están a una cierta distancia que no favorece el uso de ruedas de contacto directo, se suele usar órganos flexibles como correas o cadenas. Las correas se caracterizan por ser silenciosas y no requerir lubricación, pero presentan el problema que no permiten transmitir grandes potencias debido al deslizamiento en la superficie de contacto de las correas con las poleas. Para disminuir el deslizamiento, en vez de usar correas planas se usan correas de sección circular o trapezoidal (de tela o de goma), en este caso la polea tiene una cavidad en donde va alojada la correa.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar A diferencia de las ruedas de fricción y de los engranajes, en este caso las dos poleas vinculadas mediante la correa giran en el mismo sentido, si se quiere que gire en sentido contrario es necesario cruzar la polea.

Cuando se quiere evitar totalmente el deslizamiento se utilizan cadenas acopladas a ruedas dentadas. En este caso las cadenas son de características especiales. Un ejemplo típico del uso de esta transmisión es la bicicleta (la cadena de la bicicleta).

Transmisión mediante órganos intermedios rígidos Biela Consiste en una barra rígida diseñada para establecer uniones articuladas en sus extremos. Permite la unión de dos operadores transformando el movimiento rotativo de uno en el lineal alternativo del otro, o viceversa.


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Este operador suele estar asociado siempre a una manivela (o también a una excéntrica o a un cigüeñal). Desde el punto de vista técnico se distinguen tres partes básicas: cabeza, pie y cuerpo.

• La cabeza de biela es el extremo que realiza el movimiento rotativo. Está unida mediante una articulación a un operador excéntrico (excéntrica, manivela, cigüeñal...) dotado de movimiento giratorio. • El pie de biela es el extremo que realiza el movimiento alternativo. El hecho de que suela estar unida a otros elementos (normalmente un émbolo) hace que también necesite de un sistema de unión articulado. • El cuerpo de biela es la parte que une la cabeza con el pie. Está sometida a esfuerzos de tracción y compresión y su forma depende de las características de la máquina a la que pertenezca.

Utilidad Desde el punto de vista tecnológico, una de las principales aplicaciones de la biela consiste en convertir un movimiento giratorio continuo en uno lineal alternativo, o viceversa. La amplitud del movimiento lineal alternativo depende de la excentricidad del operador al que esté unido.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar La biela se emplea en multitud de máquinas que precisan de la conversión entre movimiento giratorio continuo y lineal alternativo. Son ejemplos claros: trenes con máquina de vapor, motores de combustión interna (empleados en automóviles, motos o barcos); máquinas movidas mediante el pie (máquinas de coser, ruecas, piedras de afilar), bombas de agua... Las empleadas en aplicaciones industriales suelen fabricarse en acero forjado y la forma se adaptará a las características de funcionamiento. En las máquinas antiguas solía tomar forma de “S” o “C” y sección constante. En las actuales suele ser rectilínea con sección variable, dependiendo de los esfuerzos a realizar. Émbolo. Descripción. El émbolo es una barra cuyos movimientos se encuentran limitados a una sola dirección como consecuencia de emplear una guía. Utilidad Si analizáramos el desplazamiento de la biela en un mecanismo biela-manivela observaríamos que su pie sigue un movimiento lineal alternativo, pero la orientación de su cuerpo varía constantemente dependiendo de la posición adoptada. Para conseguir un movimiento lineal alternativo más perfecto se recurre al émbolo. El émbolo también se emplea en multitud de mecanismos que trabajan con fluidos a presión. Ejemplos simples pueden ser: las bombas manuales para inflar pelotas (Infladores) o las jeringas.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Actividades Practica I Indica para cada caso hacia dónde se inclina la balanza, hacia la derecha, hacia la izquierda o si está equilibrada. Fabrica una palanca y ensaya las posiciones y relaciones de las cargas. Razona y explica tu conclusión.

Conclusión


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Practica II ¿Qué mecanismos se pueden emplear si tengo que subir un piano de cola hasta un sexto piso para que entre por la ventana? Haz un esquema. Componentes

Esquema del montaje:

Posibles aplicaciones del montaje:

CUESTIONES: 1.- ¿Qué función cada elemento?


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Practica III Explica las diferencias de un sistema de transmisión por cadena y de otro de transmisión por correa. ¿Qué ventajas e inconvenientes tiene cada uno de ellos? Haz un dibujo de cada sistema. Componentes

Esquema del montaje

Posibles aplicaciones de los montajes

CUESTIONES: 1.- ¿Qué función cada elemento? 2.- Ventajas y desventajas


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Practica IV Analiza los siguientes trenes de mecanismos e indica con una flecha en qué sentido giran y qué elemento gira más despacio.

Fundamenta

Componentes Practica V


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Observa el sistema de transmisión de la figura y contesta:

1) Cómo se llama el sistema formado por 1 y 2. 2) Cómo se llama el sistema formado por 3 y 4, 3) Si 1 gira a la derecha, indica con una flecha en qué dirección gira cada elemento. 4) Si 1 da 6 vueltas, ¿cuántas vueltas da 2?


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica VI Rodea con un círculo la respuesta correcta y fundamenta tu elección:

Fundamentación


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica VII Analizar las transmisiones con dos y tres engranajes de la figura y razonar que el B sólo incide en el sentido de giro del C y no en la relación entre el número de vueltas que dan el A y el C. Explica con tus palabras lo que crees que sucede en estas transmisiones.

Explicación


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica VIII Observa los dibujos siguientes y atrévete a indicar el sentido de giro de la última polea. Ayúdate para ello de flechas. Indica además la reducción o amplificación de cada una de las poleas.

Explicación

Práctica X Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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¿Estás de acuerdo con estas afirmaciones? Tanto si es que sí como si es que no razona y fundamenta tu respuesta. 1) La transmisión por correas permite transmitir el movimiento entre ejes que se encuentran alejados, reduciéndose de esta forma el tamaño de las poleas. 2) Las correas transmiten el movimiento sin apenas hacer ruido y absorben los cambios bruscos de movimientos (frenazos, acelerones, etc.) 3) Un dato a tener en cuenta es que las correas deben tener una tensión apropiada para que no patinen, siendo esta tensión, en muchos casos, uno de los parámetros más importantes a la hora de sacar rendimiento a una transmisión.

Respuesta


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica XI En el sistema de engranajes de la figura. ¿Hacia dónde se mueve el engranaje G? Razona y fundamenta tu respuesta.

Fundamentación


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Practica XII Un tornillo de Arquímedes es un dispositivo para elevar el agua desde ríos y canales, en lugares de poca altitud. Investiga cómo es este invento, cómo funciona y qué otros usos tiene.

Otras aplicaciones


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Practica XIII En las imágenes siguientes, y suponiendo que la polea motriz sea la polea A, indica (en cada una de las poleas) si se consigue una multiplicación, reducción o simplemente una transmisión de movimiento. Razona y fundamenta tu respuesta

Respuesta


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica XIV Rellena las casillas (huecos) con las partes de la máquina de vapor. Explica que función cumple cada una de ellas.

Explicación


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica XV Consigue poleas de plástico o metal (juguetes en desuso) y hace un sistema de poleas para elevar una carga. Grafica y construye el dispositivo. Componentes




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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica XVI Consigue engranajes de plástico o metal (juguetes en desuso) y hace un sistema de poleas para elevar una carga. Grafica y construye el dispositivo. Componentes




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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica XVII El siguiente mecanismo representa una barrera de paso a nivel

Indica el nombre de cada uno de los operadores empleados.

Explicar el funcionamiento del mecanismo.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica XVIII El siguiente dibujo representa una transmisión por correa-polea. Indicar sobre cada polea el sentido de giro que le corresponda si “A” (que es la conductora) lo hace en el sentido de las agujas del reloj.

Práctica XIX En el dibujo podemos ver un sistema de poleas escalonadas perteneciente a un taladro sensitivo. Según la combinación de poleas que elijamos podemos obtener diferentes velocidades en el eje que mueve la broca.

¿En qué posición tendremos que colocar la correa para obtener la máxima velocidad de giro en la broca? Fundamenta tu elección.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Practica XX Indicar en el cuadro siguiente el tipo de palanca (1º, 2º ó 3er grado) al que pertenece cada uno de los mecanismos o máquinas citados. Téngase en cuenta que algunos/as son una combinación de diferentes tipos de palancas.

Fundamenta tu elección.


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Sistemas Eléctricos


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Sistemas eléctricos

INTRODUCCIÓN

La electricidad es la forma de energía más utilizada por el hombre. Gracias a ella, se puede hacer que funcionen las lámparas eléctricas, las maquinarias, los electrodomésticos, las herramientas, los ordenadores, etc. Pero, ¿qué es la electricidad?, ¿cómo se produce?, ¿cómo se transporta?, ¿De qué manera se controla?, ¿cómo se calcula?. A lo largo de este curso, se darán las respuestas adecuadas a estas y otras interrogantes relacionadas con las aplicaciones eléctricas.

Producción de la Energía Eléctrica. Centrales eléctricas

La energía no se crea, está en la naturaleza y se puede transformar para sacar un rendimiento útil. El hombre ha evolucionado en bienestar conforme encontraba utilidades a la energía; pero el gran salto se consiguió al transformar las distintas clases de energías primarias en electricidad. Un ejemplo: Antes, para poder aprovechar la fuerza del agua de un río, se utilizaba la noria y hacer que se moviera la piedra del molino. Esta noria debía de estar necesariamente en la orilla del río. La electricidad permite cambiar la noria por un motor, y colocarlo a muchos kilómetros del río donde se genera la fuerza necesaria para moverlo. Por tanto, el descubrimiento de poder transportar la energía a través de unos conductores, es lo que hace que la “energía eléctrica” sea la más interesante de todas las formas que aparecen en la naturaleza, unido esto a la posibilidad de almacenamiento en acumuladores adecuados, la hace que, además, sea una de las formas más económicas en transfórmala en otra clase de energía.


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Las centrales eléctricas, son “fábricas” de producción de Energía eléctrica. Donde se transforma una Energía primaria en Energía eléctrica.

Según el tipo de Energía Primaria a transformar, las Central eléctrica recibe diferente denominación: Central Hidráulica


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Las centrales hidroeléctricas se instalan en ríos, junto a represas capaces de embalsar suficiente cantidad de agua. En el fondo de la represa se abren unas tuberías que canalizan el agua a presión hasta las turbinas. El chorro de agua a presión hace girar la turbina y esta hace girar el rotor del generador, produciendo energía eléctrica. La potencia de este tipo de centrales depende del desnivel de agua existente entre la represa y el caudal que atraviesa la turbina.

Central Térmica


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www.tecnologia-tecnica.com.ar La central térmica de combustión es una instalación que utiliza un combustible (Carbón, gas, o petróleo), para calentar agua que circula por la caldera donde se transforma en vapor de agua. La energía cinética del vapor de agua se transfiere a la turbina, haciéndola girar. Finalmente, esta energía, se convierte en energía eléctrica en el generador.

Central nuclear


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www.tecnologia-tecnica.com.ar La central térmica nuclear tiene un principio de funcionamiento similar a las otras centrales térmicas. La diferencia consiste en que el calor necesario para calentar el agua en la caldera proviene de la fisión nuclear de un mineral radiactivo. Esta reacción se produce en el reactor de la central, una estructura de hormigón armado revestida de plomo y aislado del resto del sistema y del exterior.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Central Mareomotriz La energía mareomotriz se debe a las fuerzas de atracción gravitatoria entre la Luna, la Tierra y el Sol. La energía mareomotriz es la que resulta de aprovechar las mareas, es decir, la diferencia de altura media de los mares según la posición relativa de la Tierra y la Luna, y que resulta de la atracción gravitatoria de esta última y del Sol sobre las masas de agua de los mares. Esta diferencia de alturas puede aprovecharse interponiendo partes móviles al movimiento natural de ascenso o descenso de las aguas, junto con mecanismos de canalización y depósito, para obtener movimiento en un eje. Mediante su acoplamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más útil y aprovechable. Es un tipo de energía renovable limpia. La energía mareomotriz tiene la cualidad de ser renovable, en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación, y es limpia, ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos. Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios actuales y el costo económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han impedido una proliferación notable de este tipo de energía.

Central solar La central solar fotovoltaica esta formada por paneles fotovoltaicos que transforman la energía radiante del sol en energía eléctrica. Cada panel fotovoltaico es un conjunto de 30 o 40 celdas fotovoltaicas conectadas entre si y colocadas dentro de una caja de vidrio o Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar cubierta transparente. Cuando los rayos del sol inciden sobre los paneles fotovoltaicos, la energía se absorbe en las celdas y se produce corriente continua en las terminales de cada una de ellas. Finalmente los inversores transforman esta corriente en corriente alterna. El sistema posee acumuladores que sirven para almacenar energía eléctrica.

Central solar térmica En la central solar térmica la luz del sol incide en un conjunto de espejos metálicos orientables - helióstatos – que la reflejan hacia una caldera ubicada en la parte superior de la torre. En la caldera y la torre existen cañerías por donde circula un fluido que, al calentarse en la caldera, se almacena produciéndole vapor necesario para mover un turboalternador y generar energía eléctrica.

Central eólica La central eólica o “granja eólica” consta de un conjunto de aerogeneradores (1), distribuidos de tal manera que puedan aprovechar con eficacia la fuerza y la dirección de los vientos, y de un sistema de control eléctrico encargado de conectar la central con la


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www.tecnologia-tecnica.com.ar red de distribución eléctrica. Los aerogeneradores transforman la energía del viento en energía eléctrica, esta energía se carga en las baterías (2) y luego sale hacia la red. El sistema posee acumuladores (3) que sirven para almacenar energía en épocas de escaso viento.

Generadores eléctricos Los generadores eléctricos son “máquinas” que cuando se les proporciona un movimiento, estas lo transforman en Energía Eléctrica. Se basan en el “Efecto Faraday” que se resume así: “Cuando se mueve un conductor metálico dentro de un campo magnético, sea un imán o un electroimán, se engendra en dicho conductor una corriente eléctrica y al contrario, si se mueve el imán, o el electroimán, y se fija el conductor, también se produce en el conductor dicha corriente”. Los sistemas eléctricos, basados en circuitos eléctricos (y circulación de corriente), se utilizan para transmitir señales y/o energía. En los circuitos eléctricos podemos identificar magnitudes, entre las que podemos mencionar: • la tensión (volt), que como hemos dicho es análoga a la presión en los sistemas hidráulicos y neumáticos; • la corriente (amperé) análoga al flujo del fluido en los sistemas hidráulicos y neumáticos; • la resistencia (ohm). La resistencia de un conductor es proporcional a su longitud, e inversamente proporcional a su sección transversal. La resistencia aumenta con la longitud del conductor y con la disminución de su sección. • la potencia (watt), igual a la tensión por la corriente. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar • le energía (watt-hora), la potencia por el tiempo.

Como fuente de energía la electricidad ofrece muchas ventajas, es fácilmente transportable, se puede transformar cómodamente en otras formas de energía (mecánica, térmica, luminosa, química, etc.), es cómoda, es limpia, etc., pero requiere tener en cuenta condiciones de seguridad. La tensión para uso familiar en argentina es de 220 V (corriente alterna monofásica) y para uso industrial de 380 V (corriente alterna trifásica). En los automóviles normalmente es de 12 V (corriente continua). Para disminuir las pérdidas, en transmisiones a gran distancia, se eleva la tensión a varios miles de volt (13.200; 33.000; 66.000; 132.000 V, etc.), la razón es que siendo la potencia puesta en juego igual al producto de la tensión por la corriente, al aumentar la tensión disminuye el valor de la corriente circulante y como consecuencia las pérdidas en la línea bajo forma de calor.

Modelo de circuito eléctrico de una casa

Análisis técnico de un sistema eléctrico Podemos tomar como ejemplo el sistema de distribución de la energía eléctrica de una casa y hacer el correspondiente grafo de árbol.


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A continuación desarrollamos una tabla de análisis técnico de un: Sistema de distribución de la energía eléctrica de una casa.

El átomo


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Generalidades de los cuerpos:

Naturaleza: Llámese naturaleza al conjunto de los seres que nos rodean, y a los agentes que actúan sobre ellos. Dichos seres se dividen en tres grupos, que forman los tres reinos: El animal, el vegetal y el mineral. A nosotros no interesa este último (El mineral), que agrupa todos los cuerpos inorgánicos, o carentes de vida. Materia: Es todo lo que ocupa lugar en el espacio y que impresiona a nuestros sentidos. Por ejemplo: el agua, el aire, el hierro, etc. La materia, se puede transformar, pero no es posible, crearla ni destruirla. Cuerpo: Es toda cantidad limitada de materia.

Constitución de la materia:

La experiencia diaria, nos demuestra la propiedad fundamental de la materia: la divisibilidad. Sin esta propiedad, seria imposible aserrar, limar, trabajar los materiales, etc. Las partes mas pequeñas obtenidas por estos medios mecánicos reciben el nombre de partículas. Estas están formadas, por las llamadas moléculas que son la menor parte del cuerpo que puede existir en estado libre y en equilibrio, en condiciones normales. Las moléculas, a su vez, están constituidas por partes más pequeñas llamadas átomos. El átomo es como un “sistema solar”, en cuyo centro estaría el núcleo atómico, y orbitando a su alrededor los electrones. El núcleo atómico está formado, por protones y neutrones. Los electrones tienen carga eléctrica negativa, los protones tienen carga eléctrica positiva, y los neutrones tienen carga eléctrica neutra. Inicialmente los átomos tienen carga eléctrica neutra.


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Las cargas del mismo signo se repelen y las cargas de distinto signo se atraen.

En los conductores, sus átomos tienen electrones en las orbitas mas externas que necesitan poca energía para salir de ellas. De hecho, estos átomos “comparten” estos electrones con átomos cercanos, con lo que forma la llamada “nube electrónica" de los metales.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar En los materiales aislantes, los electrones están fuertemente ligados a su órbita, siendo imposible sacarlos de ella.

Si imaginamos un conductor formado por una hilera de átomos, podemos ver como se mueven los electrones por el conductor.

Los electrones de la última capa van pasando de un átomo al continuo. Se define como Corriente Eléctrica al movimiento de electrones por un material conductor.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Circuitos eléctricos Para definir el concepto de de un circuito eléctrico primero tenemos que distinguir sus componentes fundamentales, que son: Una fuente de alimentación o generador (Pilas, baterías, dinamos, etc.), un material conductor (Cables o alambres); un interruptor (Llaves de un punto, de combinación, etc.); y un receptor (Lámparas, motores, planchas, resistencias, electrodomésticos en general, etc.). Fuente de energía Transforman un tipo de energía determinado en energía eléctrica. Pueden ser, pilas, baterías, generadores, etc.

Conductor Permiten la circulación de cargas eléctricas, son cables generalmente de cobre (Cu). Está formado por un “alma” conductora que puede ser de cable “Haz de hilos” o de alambre “un solo hilo” y en su exterior una capa de material aislante que puede ser de goma, plástico, etc.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Receptor Transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía, (lámparas, resistencias, motores, etc.).

Interruptor La función de estos elementos es cortar o interrumpir el paso de la corriente eléctrica, y pueden ser para exteriores o de embutir. Los hay de uno, de dos y de tres puntos, es decir, unipolares, bipolares y tripolares.

El circuito básico Los electrones (-) se concentran en el polo negativo, mientras que en el polo positivo, se concentran los protones (+). Las cargas positivas van “absorbiendo” los electrones de los átomos próximos del conductor, a estos átomos se les pasa los electrones de los anteriores, y así sucesivamente hasta llegar a las proximidades del polo, que es quien “inyecta” los electrones que faltan, ya que se los queda el polo positivo. El sentido que llevan los electrones en su movimiento es del polo (-) al polo (+) y se lo denomina sentido real de la corriente eléctrica.


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El sentido convencional de la corriente eléctrica, es el sentido que se ha tomado como “oficial” por motivos históricos y es con el que vamos a trabajar.

Tensión El generador es una “maquina” que transforma un tipo de energía determinado en energía eléctrica. Lo que realmente sucede en su interior es que recibe los electrones en su polo positivo y les aplica una fuerza para mandarlos al polo negativo y “despegarlos” de las cargas positivas que son las que los retienen por atracción. De este modo se consigue crear una diferencia de cargas entre los polos positivo y negativo. Pues bien, a la fuerza necesaria para trasladar los electrones se la denomina FUERZA ELECTROMOTRIZ. Y a la diferencia de cargas existentes entre el polo positivo y el negativo se lo denomina DIFERENCIA DE POTENCIAL o TENSIÓN.


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Por lo tanto, se denomina Tensión a la fuerza o empuje que provoca el movimiento de cargas eléctricas a través de un material conductor. Se simboliza con la letra (E), su unidad es el Volt (V) y se mide con un instrumento llamado Voltímetro.

V Los múltiplos y submúltiplos más importantes del voltio son: Múltiplos Kilovolt (KV): 1Kv = 1.000 V Submúltiplos Milivolt (mV): 1mV= 0,001 V Conexión del voltímetro: El Voltímetro es el aparato que como dijimos se utiliza para medir la tensión y se conecta en paralelo con el circuito.


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El receptor Lo habíamos definido anteriormente, como un elemento que transforma la energía eléctrica en otro tipo de energía (calórica, lumínica, etc.). Como receptores y de manera básica, se suelen usar elementos llamados resistencias (R), que son elementos que se oponen al paso de la corriente eléctrica. Estos receptores transforman fundamentalmente la energía eléctrica, en calor, aunque en el caso de las lámparas, a pesar de que producen calor, su misión es esencialmente producir energía lumínica.

La resistencia eléctrica se simboliza con la letra (R) y su unidad de medida es el ohm (Ω). Los múltiplos y submúltiplos más importantes son: Múltiplos: Kilohm (k Ω): 1 K Ω= 1.000 Ω Megaohm (M Ω): 1 M Ω= 1.000.000 Ω Submúltiplos:


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Miliohm (m Ω): 1 m Ω= 0,001 Ω El aparato de medida utilizado para medir resistencia eléctrica es el óhmetro, y se conecta en paralelo al elemento que se quiere medir.

Corriente eléctrica Se denomina corriente eléctrica al movimiento de electrones por un material conductor. Ahora bien, se define carga eléctrica (Q) o cantidad de electricidad al exceso de carga negativa o falta de carga positiva (electrones) de un cuerpo. Puesto que la carga del electrón es muy pequeña, no se toma a esta como unidad de medida de la carga eléctrica, sino que se toma a un conjunto de ellos que se denomina CULOMBIO (C), y que equivale a la carga de un total de 6,3 trillones de electrones ( 1C= 6,3 x 1018 Electrones). Entonces, vamos a hablar a partir de ahora, no de electrones, sino de (bolsitas) que contienen 6,3 trillones de electrones, es decir “bolsitas” de 1C de carga eléctrica cada una.

Intensidad de corriente eléctrica (I) Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Se define intensidad de corriente (I) como la cantidad de electricidad (o carga eléctrica) que circula en la unidad de tiempo (Seg). Se mide en amperes (A).

Medida de la intensidad de corriente eléctrica Como dijimos anteriormente, la unidad de la corriente eléctrica es el ampere. Sus múltiplos y submúltiplos son: Múltiplos: Kiloampere (kA)= 1kA = 1.000 A Submúltiplos: Miliampere (mA) = 1 mA = 0,001 A Microampere (µA) = 1 µA = 0,0000001 A El aparato de medida utilizado para medir esta magnitud se denomina Amperímetro, y se conecta en serie al elemento que se quiere medir la intensidad.


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77

www.tecnologia-tecnica.com.ar Ley de Ohm En el circuito anterior vemos que con una tensión de 27 volt en el generador y una resistencia de 9 ohmios, el amperímetro marcaba una intensidad de 3 Amperios, existe una relación entre la intensidad, la tensión y la resistencia, llamada LEY DE OHM, cuyo enunciado dice que “la intensidad de corriente que circula por un circuito eléctrico es directamente proporcional a la tensión aplicada e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica”, o dicho de otra forma, a mas tensión y a mas resistencia menos intensidad.

Trabajando con las tres variables podemos obtener tres posibilidades de actuación con esta ley:


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Tipos de corriente eléctrica

Corriente continua (CC) Producida por, baterías, pilas o por generadores de corriente continua (Dinamos). Se caracteriza por que los electrones en su recorrido no cambian de sentido, es decir la tensión es constante al valor de su polaridad.


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Corriente Alterna (CA)

Producida por generadores de corriente alterna (Alternadores). Se caracteriza porque los electrones cambian su sentido constantemente, es decir, la tensión varia en valor y polaridad.

Aislantes y conductores Anteriormente vimos que los átomos de un aislante poseen los electrones muy ligados a sus orbitas, mientras que los conductores no, y por lo tanto, dichos electrones son “compartidos” por átomos cercanos permitiéndoles una movilidad que facilitara la creación de una corriente eléctrica. Ambos son fundamentales en un circuito eléctrico. Los conductores permitirán la circulación de electrones, y por lo tanto, que haya corriente eléctrica. Los aislantes impedirán que los electrones circulen, y por lo tanto se fuguen por caminos no deseados.

Ejemplos de aislantes: Plástico, goma, papel, algodón, porcelana, seda, etc.

Ejemplo de conductores: Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Platino, plata y oro (Son caros y empleados en sitios muy puntuales, como por ejemplo, en pequeños contactos), cobre, aluminio (empleados en instalaciones domiciliarias y líneas de alta tensión), estaño, zinc, mercurio, etc.

Resistividad y conductividad Se puede definir resistencia eléctrica como la mayor o menor oposición que ofrecen los cuerpos conductores al paso de la corriente eléctrica. Como ya vimos su unidad es el ohm (Ω) y se mide con un instrumento llamado óhmetro. Esta mayor o menor oposición depende de factores como, la longitud, la sección (área de su corte transversal) del cable y una constante que es característica de cada tipo de material, denominada RESISTIVIDAD (ρ), cuya unidad de medida es:

A veces, en la resistividad se da otro dato que es la CONDUCTIVIDAD (σ), que es inverso a la resistividad, es decir:


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81

www.tecnologia-tecnica.com.ar La Resistividad es un dato que se obtiene en laboratorios, y por tanto viene dado en tablas. Así se muestra a continuación la resistividad de varios elementos:

Resistencia de un conductor Como dijimos, la resistencia eléctrica depende de la sección, la longitud y la resistividad y existe una relación entre ellas que está dada por la siguiente formula, teniendo en cuenta que la longitud se da en metros (m) y la sección en milímetros cuadrados (mm2). La Resistencia depende de la naturaleza del conductor, de su longitud y de su sección, de tal modo que: • •

A mayor Longitud, mayor Resistencia. A mayor Sección, menor Resistencia

Ejemplo: Utilizando la formula anterior con diferentes materiales conductores, y modificando la longitud y la sección del conductor:


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Cobre


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Aluminio


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Influencia de la temperatura sobre la resistividad Anteriormente afirmamos que la resistividad es una CONSTANTE que depende de cada material, dijimos algo que es una "verdad a medias". La resistividad es efectivamente una constante que depende de cada material, es decir, un valor que no cambia, pero esto es verdad SI LA TEMPERATURA NO CAMBIA. Si se produce un cambio de la temperatura, dicho valor de resistividad cambia, haciendo que aumente o disminuya, (esto también depende de cada material) la resistencia del mismo. El cambio de valor de la resistividad con la temperatura es otra constante, denominada coeficiente de temperatura (α). Algunos de estos coeficientes son los que se muestran a continuación:


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85

www.tecnologia-tecnica.com.ar La relación entre el coeficiente de temperatura, la temperatura y la resistencia es la siguiente:

Siendo:

Ejemplo:

Vamos a suponer que tenemos un conductor de 250 m de longitud y 0,75 mm2 de sección, comprobemos como varia su resistencia cambiando la temperatura y el tipo de material.

Cobre (Cu)


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Aluminio (Al)

Estaño (Sn)

Resistencia de los aislantes. La rigidez dieléctrica. Ya dijimos al principio de esta Unidad que los materiales aislantes o dieléctricos evitaban el paso de electrones por zonas no deseadas evitando accidentes de esa manera, y protegiendo a personas e instalaciones eléctricas. Su resistencia es de varios millones de ohmios y su resistividad altísima. Pero ésta se ve modificada enormemente por cambios de temperatura o de humedad, de manera que en vez de dar la resistencia de un aislante en ohmios, se suele dar otro dato denominado RIGIDEZ DIELÉCTRICA, que no es otra cosa que la tensión capaz de perforar al material aislante. Lo que sucede tras esta perforación suele ser la destrucción del aislante, debido a las altas temperaturas que se alcanzan al pasar la intensidad de corriente por él. No se mide en ohmios, sino en kV/mm (kilovoltios por milímetro de espesor del aislante). Este dato depende de la temperatura, humedad, tiempo de aplicación de esa tensión y otros muchos factores. Por lo tanto, podemos decir que no es un dato constante. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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87

www.tecnologia-tecnica.com.ar Un ejemplo claro de esto son las tormentas. El aire es aislante. Cuando una nube pasa con una diferencia de cargas respecto a la tierra tan alta, que la diferencia de potencial entre nube y tierra supera la rigidez dieléctrica del aire, se produce la ruptura del aislante (aire) en forma de lo que conocemos como rayo. A continuación viene el trueno, que no es más que el sonido producido por el aire al expandirse repentinamente debido al calentamiento producido precisamente por la energía que ha liberado el rayo.

Potencia eléctrica En física se define Potencia como el trabajo realizado en la unidad de tiempo, es decir, trabajo partido tiempo. Puesto que trabajo y energía son lo mismo, diremos pues que la Potencia es la energía consumida o liberada en la unidad de tiempo. Cuando decimos que es energía consumida o liberada (o cedida) en la unidad de tiempo, es porque hay dos elementos que realizan las operaciones opuestas, es decir, uno cede y el otro consume. Es lógico, puesto que la energía sabemos que no se crea ni se destruye solo se transforma, y por lo tanto, si un elemento consume es porque hay otro que suministra o cede.


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88

www.tecnologia-tecnica.com.ar Bien, pues el elemento que cede potencia eléctrica es el generador (pila, alternador, dinamo...),

y

el

elemento

que consume potencia eléctrica es el receptor (las

resistencias). Así, la expresión de la potencia es P = V x I y su unidad es el Watt (W). Esta expresión la podemos interpretar como: Potencia cedida que es igual a la tensión del generador por la intensidad; o como Potencia consumida que es igual a la tensión de la resistencia por la intensidad que circula por ella. Jugando con la ley de ohm, podemos obtener dos expresiones más: •

Como V = R x I, sustituimos, de manera que P = R x I x I = Rxl2. Interpretación: la potencia que consume una resistencia es igual al valor óhmico de la misma por la intensidad que circula por ella al cuadrado.

•

También sabemos que I = V / R. y al sustituir tenemos que P = V x V / R = V 2 / R Interpretación: la potencia que consume una resistencia es igual a la tensión que tiene la misma al cuadrado partido por el valor óhmico. Ejemplo: Podemos comprobar lo visto hasta ahora, modificando los valores de tensión del generador y el valor de la resistencia del circuito:


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Múltiplos y submúltiplos El watt o vatio, posee múltiplos y submúltiplos que veremos a continuación. Múltiplos Kilowatt = 1kW= 1000W Megawatt= 1MW = 1.000.000W Submúltiplos: Miliwatt= 1MW= 0,001W El aparato de medida empleado para medir esta magnitud se denomina watimetro. Por explicarlo de manera breve, internamente consta de un voltímetro y un amperímetro que realizan la multiplicación V x l y hacen que la aguja indique la potencia. Por tanto, tiene cuatro bornes de conexión: •

Dos para el voltímetro. Se conectan en PARALELO

•

Dos para el amperímetro. Se conectan en SERIE

Normalmente, tanto en los bornes del voltímetro como en las del amperímetro, una de ellas suele ir marcada con un punto, asterisco o algún otro tipo de marca. Este borne corresponde al POSITIVO del aparato correspondiente. Se puentean los dos, conectándolos tal y como se ve en las figuras:


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Energía Eléctrica Cuando vimos la Potencia Eléctrica, una de las cosas que dijimos fue que la Potencia es la Energía en la unidad de tiempo, es decir, P = E/I. Si despejamos esta expresión, obtendremos que E = P x t. es decir, la Energía es la Potencia (en vatios) consumida a lo largo del tiempo (en segundos). Se mide en JULIOS (J), aunque existen otras unidades más conocidas. Así: •

Si la potencia la ponemos en Kw y el tiempo en horas (E = k\V x h) obtendremos las energía en KILOVATIO-HORA (Kw-h)

•

Si multiplicamos por 0,24, es decir, E =0,24 x P x t, obtendremos la energía en CALORÍAS (Cal). Caballo vapor La potencia que desarrolla una máquina en un segundo se mide en caballos de vapor (CV). La relación que existe entre un caballo de vapor y el vatio es la misma que en mecánica:


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Ejemplo de cálculo

El problema más común es el de averiguar qué cantidad de corriente consume un motor de determinados caballos.


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Los conductores pueden agruparse entre sí en serie, en paralelo, o en montaje mixto (que es la combinación de serie y paralelo a la vez). Resistencias en serie Se llama montaje en serie cuando las resistencias se disponen unas a continuación de otras, de tal modo, que todas sean recorridas por la misma corriente, donde se observan las siguientes particularidades:


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En un circuito serie la intensidad de corriente I es constante, ya que los electrones no tienen otro camino por recorrer.

Si en los extremos de este circuito se aplica una diferencia de potencial de V voltios, la corriente en este circuito y, por consiguiente, en cada conductor es:

La diferencia de potencial entre los extremos de cada conductor es de:


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Resistencias en paralelo Cuando todos los principios de las resistencias están todos unidos en un solo punto y todos los finales están todos unido en otro, se dice que están agrupados en paralelo o derivación.


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Hallar el valor del conjunto de resistencias conectadas en paralelo, equivale a encontrar el valor de una resistencia que sustituya a todo el conjunto por otra de similar valor.


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RT tiene un valor equivalente al conjunto R1 R2 y R3 La corriente en un circuito paralelo La corriente al llegar al punto A se reparte entre todas las resistencias R1, R2, R3 de modo que cada conductor será recorrido por corriente I1, I2, I3 de tal modo que la suma de ellas es igual a la corriente total que llega al punto A.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Dos resistencias en paralelo


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La resistencia de dos resistencias en derivación es igual al producto de las resistencias, dividido por su suma.


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Ejemplos de actividades en sistemas Eléctricos: 1)

Conexión de una llave de un punto con una lámpara. Al accionar el interruptor la lámpara se encenderá.

2) Conexión de una llave de un punto con dos lámparas una a continuación de la otra. (Circuito serie). En este circuito al accionar el interruptor las lámpara se enciende pero su poder lumínico disminuye (Caída de tención)

Al accionar el interruptor las lámparas se encenderán con una caída de tención.

3)

Conexión de una llave de un punto con dos lámparas paralelas entre sí. (Circuito Paralelo). En este circuito al accionar el interruptor las lámparas se encenderán con todo su poder lumínico, la corriente al llegar al punto “A” (Nudo o nodo) se derivara y pasara por cada lámpara para encontrarse en el punto “B”.

Al accionar el interruptor las lámparas se encenderá ya que la corriente al llegar al punto “a” se derivara y pasara por cada lámpara.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar 4)

Conexión de dos interruptores de un punto uno a continuación del otro (En serie) con una lámpara.

Para que la lámpara encienda se deberá accionar el interruptor “A” y el interruptor “B”.

5)

Conexión de dos interruptores de un punto uno paralelo al otro (En paralelo) con una lámpara. Para que la lámpara encienda se deberá accionar el interruptor “A” o el interruptor “B”.

6)

Conexión de una llave de un punto con una lámpara y paralelo a esta conexión un tomacorriente.

Al accionar el interruptor la lámpara se encenderá. Paralelamente a esto, si conectamos algún artefacto al toma corriente, este funcionara.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar 7)

Conexión de dos tomacorrientes en paralelo con cable a tierra.

En la conexión de dos tomacorrientes en paralelo, cada tomacorriente es independiente del otro. El cable a tierra es una medida de seguridad obligatoria en las instalaciones elecricas.

8)

Conexión de dos llaves de combinación con una lámpara. Al accionar el interruptor “A” la lámpara se encenderá, y se podrá apagar con el interruptor “B”. Dicha acción se podrá hacer de forma viceversa, encendiendo la lámpara con “B” y apagándola con “A”.

Al accionar el interruptor de combinación “A” la lámpara se encenderá y se podrá apagar desde el interruptor “B”.

9)

Conexión de un tubo fluorescente para 15-20-30-40-y 60 watt Al accionar el interruptor se enciende el tubo fluorescente. A: Balastro - B: Tubo - C: Arrancador


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www.tecnologia-tecnica.com.ar 10) Conexión de dos porta tubos simples un porta arrancador y una reactancia simple. Al accionar el interruptor se enciende el tubo fluorescente.

11) Conexión de un tubo fluorescente de 105 watt

Al accionar el interruptor se encenderá el tubo fluorescente. A: Balastro – B Tubo

12) Circuito de conexión de tanque.

En la instalación de llave flotante, la bomba encenderá cuando el tanque lo requiera.


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103

www.tecnologia-tecnica.com.ar 13) Circuito conexión cisterna. En la instalación de llave flotante, la bomba encenderá cuando el tanque cisterna lo requiera.

14) Circuito conexión tanque y cisterna combinados.

15) Conexión de una campanilla de botón pulsador y un transformador.

Al accionar el pulsador se encenderá la campanilla y al soltarlo, la misma se apagara. A: Transformador – B campanilla – C: Pulsador


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104

www.tecnologia-tecnica.com.ar 16) Campanilla 220 volt

Al accionar el pulsador se encenderá la campanilla y al soltarlo, la misma se apagara. A campanilla – B: Pulsador

17) Conexión de una lámpara con una llave de cuatro vías.

En este circuito la lámpara será comandada por cualquiera de los interruptores de combinación.

18) Foto control para lámparas de hasta 1500 Watt.

En la instalación de Foto Control, la lámpara encenderá cuando el sensor se active por falta de luz.


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105

www.tecnologia-tecnica.com.ar Actividades Practica I Mando directo de una lámpara de a través de un interruptor de un punto. (Al accionar el interruptor la lámpara se encenderá y al accionarlo nuevamente la lámpara se apagara).

Componentes e instrumentación:



CUESTIONES: 1.- ¿Cuál es la función qué realiza el interruptor? 2.- ¿Qué pasará si en vez de una lámpara en su lugar colocamos un motor?


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Practica II Mando directo de tres lámpara de a través de tres interruptores de un punto. (Al pulsar cada interruptor las lámparas que comandan cada uno se encenderá y al pulsarlos nuevamente las lámparas se apagaran).


Esquema del montaje


Cuestiones 1.- ¿Cuál es la función qué realiza cada interruptor? 2.- ¿Qué pasará si se accionan los tres interruptores a la vez?


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Practica III Conexión de dos llaves de combinación con una lámpara. Componentes e instrumentación

Esquema del montaje

Posibles aplicaciones del montaje

Cuestiones 1.- ¿Cuál es la función qué realiza cada interruptor? 2.- ¿Qué pasará si se accionan los dos interruptores a la vez?


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Practica IV Conexión de un interruptor que comande una lámpara y un tomacorriente en paralelo a este circuito (Interruptor – lámpara). Componentes e instrumentación

Esquema del montaje


Cuestiones 1.- ¿Cuál es la función qué realiza el interruptor? 2.- ¿Cuál es la función qué realiza el tomacorriente?


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Practica V Conexión de dos lámparas con dos interruptores de un punto y un tomacorriente en paralelo a estos. (Los interruptores comandaran las lámparas y el tomacorriente estará en paralelo con el circuito) Componentes e instrumentación

Esquema del montaje


Cuestiones 1.- ¿Cuál es la función qué realiza el interruptor? 2.- ¿Cuál es la función qué realiza el tomacorriente?


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica VI Conexión de dos lámparas en paralelo, con dos interruptores de combinación y un tomacorriente en paralelo a estos. Componentes e instrumentación

Esquema del montaje


Cuestiones 1.- ¿Cuál es la función qué realizan los interruptores? 2.- ¿Cuál es la función qué realiza el tomacorriente? 3.- ¿Qué sucede si accionas los dos interruptores a la vez?


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica VII Crear un sistema de llenado de tanque, en el cual la bomba se encenderá, cuando el tanque lo requiera y con la condición de que sea de noche. Componentes e instrumentación

Esquema del montaje


Cuestiones

1.- ¿Cuál es la función qué realizan cada uno de los componentes del sistema?


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica VIII Crear un sistema de llenado de tanque, en el cual la bomba se encenderá, cuando el tanque lo requiera y con la condición de que sea de noche. En dicho sistema al llenarse el tanque, deberá sonar una alarma avisando de este hecho. Componentes e instrumentación

Esquema del montaje


Cuestiones



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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica VII Diseñar un sistema de alarma con los componentes anteriormente vistos. Componentes e instrumentación

Esquema del montaje


Cuestiones



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Sistemas Neumáticos e S

Hidráulicos


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Sistemas Neumáticos Los sistemas neumáticos son sistemas que utilizan el aire u otro gas como medio para la transmisión de señales y/o potencia. Dentro del campo de la neumática la tecnología se ocupa, sobre todo, de la aplicación del aire comprimido en la automatización industrial (ensamblado, empaquetado, etc.) Los sistemas neumáticos se usan mucho en la automatización de máquinas y en el campo de los controladores automáticos. Los circuitos neumáticos que convierten la energía del aire comprimido en energía mecánica tienen un amplio campo de aplicación (martillos y herramientas neumáticas, dedos de robots, etc.) por la velocidad de reacción de los actuadores y por no necesitar un circuito de retorno del aire. En los sistemas neumáticos, el movimiento del émbolo de los cilindros de los actuadores es más rápido que en los mecanismos hidráulicos. (Por ejemplo, el taladro y el martillo neumático, responden muy bien a las exigencias requeridas en estos casos). Un circuito neumático básico puede representarse mediante el siguiente diagrama funcional.

Los circuitos neumáticos utilizan aire sometido a presión como medio para transmitir fuerza. Este aire se obtiene directamente de la atmósfera, se comprime y se prepara para poder ser utilizado en los circuitos.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Válvula 3/2


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Válvula 5/2

Los actuadores neumáticos, dispositivos que convierten energía neumática en energía mecánica, pueden ser de dos tipos: cilindro neumático (para movimientos lineales) y motor neumático (para movimiento rotatorio continuo). Válvulas neumáticas Los mandos neumáticos están constituidos por elementos de señalización, elementos de mando y un aporte de trabajo. Los elementos de señalización y mando modulan las fases de trabajo de los elementos de trabajo y se denominan válvulas. Los sistemas neumáticos e hidráulicos están constituidos por: •

Elementos de información.

•

Órganos de mando.

•

Elementos de trabajo.

Para el tratamiento de la información de mando es preciso emplear aparatos que controlen y dirijan el fluido de forma preestablecida, lo que obliga a disponer de una serie de elementos que efectúen las funciones deseadas relativas al control y dirección del flujo del aire comprimido. En los principios de la automatización, los elementos rediseñados se mandan manual o mecánicamente. Cuando por necesidades de trabajo se precisaba efectuar el mando a distancia, se utilizan elementos de comando por símbolo neumático (cuervo). Actualmente, además de los mandos manuales para la actuación de estos elementos, se emplean para el comando procedimientos servo-neumáticos, electro-neumáticos y Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar automáticos que efectúan en su totalidad el tratamiento de la información y de la amplificación de señales. La gran evolución de la neumática y la hidráulica han hecho, a su vez, evolucionar los procesos para el tratamiento y amplificación de señales, y por tanto, hoy en día se dispone de una gama muy extensa de válvulas y distribuidores que nos permiten elegir el sistema que mejor se adapte a las necesidades. Hay veces que el comando se realiza manualmente, y otras nos obliga a recurrir a la electricidad (para automatizar) por razones diversas, sobre todo cuando las distancias son importantes y no existen circunstancias adversas. Las válvulas en términos generales, tienen las siguientes misiones: •

Distribuir el fluido

•

Regular caudal

•

Regular presión

Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido enviado por el compresor o almacenado en un depósito. Según su función las válvulas se subdividen en 5 grupos:

1.

Válvulas de vías o distribuidoras

2.

Válvulas de bloqueo

3.

Válvulas de presión

4.

Válvulas de caudal

5.

Válvulas de cierre


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Circuitos Hidráulicos Hay dos tipos de circuitos neumáticos. 1.

Circuito de anillo cerrado: Aquel cuyo final de circuito vuelve al origen evitando brincos por fluctuaciones y ofrecen mayor velocidad de recuperación ante las fugas, ya que el flujo llega por dos lados.

2.

Circuito de anillo abierto: Aquel cuya distribución se forma por ramificaciones las cuales no retornan al origen, es más económica esta instalación pero hace trabajar más a los compresores cuando hay mucha demanda o fugas en el sistema. Estos circuitos a su vez se pueden dividir en cuatro tipos de sub-sistemas neumáticos:

1.

Sistema manual

2.

Sistemas semiautomáticos

3.

Sistemas automáticos

4.

Sistemas lógicos

Sistemas Hidráulicos Los fluidos, ya sean líquidos o gases son importantes medios para transmitir señales y/o potencias, y tienen un amplio campo de aplicación en las estructuras productivas. Los sistemas en el que el fluido puesto en juego es un líquido se llaman sistemas hidráulicos. El líquido puede ser, agua, aceites, o substancias no oxidantes y lubricantes, para evitar problemas de oxidación y facilitar el desplazamiento de las piezas en movimiento. Los sistemas hidráulicos tienen un amplio campo de aplicación, podemos mencionar, además de la prensa hidráulica, el sistema hidráulico de accionamiento de los frenos, elevadores hidráulicos, el gato hidráulico, los comandos de máquinas herramientas o de los sistemas mecánicos de los aviones, etc., en estos casos el líquido es aceite. Estos mecanismos constan de una bomba con pistón de diámetro relativamente pequeño, que al trabajar genera una presión en el líquido, la que al actuar sobre un pistón de diámetro mucho mayor produce una fuerza mayor que la aplicada al pistón chico, y que es la fuerza utilizable.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Los circuitos hidráulicos básicos están formados por cuatro componentes: un depósito para guardar el fluido hidráulico, una bomba para forzar el fluido a través del circuito, válvulas para controlar la presión del fluido y su flujo, y uno o más actuadores que convierten la energía hidráulica en mecánica. Los actuadores realizan la función opuesta a la de las bombas. El depósito, la bomba, las válvulas de control y los actuado-res son dispositivos mecánicos.

En los circuitos hidráulicos el fluido es un líquido, que es capaz de transmitir presión a lo largo de un circuito cerrado (En los circuitos hidráulicos el liquido retorna al depósito después de realizar un trabajo).


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Este es un ejemplo de elevador hidráulico:

Ventajas y desventajas de los sistemas hidráulicos Algunas ventajas: • El fluido hidráulico actúa como lubricante y además puede transportar el calor generado hacia un intercambiador. • Los actuadores, aun pequeños, pueden desarrollar grandes fuerzas o pares.; operar en forma continua sin dañarse; etc. Algunas desventajas: • La potencia hidráulica no es tan fácilmente disponible, en comparación con l potencia eléctrica. • El costo de un sistema hidráulico en general es mayor que el de un sistema eléctrico semejante que cumpla la misma función; etc. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Ampliación conceptual de sistemas Neumáticos e Hidráulicos Introducción Una de las aportaciones a la automatización de los procesos industriales más recientes lo han supuesto la neumática y la hidráulica, que consisten en la aportación de presión sobre un fluido (aire o un líquido, normalmente aceites especiales) y, a través de la energía acumulada sobre ellos, efectuar un trabajo útil. A tú alrededor puedes ver muchos ejemplos en los que se emplean sistemas neumáticos o hidráulicos: las puertas de algunos autobuses y trenes se accionan con aire comprimido, y algunos camiones, autobuses y otros vehículos grandes tienen frenos accionados por aire comprimido, así como las atracciones de feria, etc. Incluso se puede oír el aire que se está usando cuando estos

sistemas están

ejecutándose.

Autobús con puertas accionadas automáticamente

En la industria, los sistemas neumáticos tienen muchas aplicaciones. Hoy se emplean muchas herramientas de ese tipo, incluidas el taladro del dentista, y la muy conocida (y ruidosa) perforadora neumática, maquinas para ajustar las tuercas de las ruedas, etc.

Destornillador neumático


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Maquina neumática para ajustar las tuercas de las ruedas

Perforadora neumática

Los sistemas neumáticos e hidráulicos tienen los mismos elementos que cualquier otro tipo de circuito, como por ejemplo los eléctricos. En estos, la pila suministra la energía, que es conducida por los cables, y controlada por los interruptores hasta llegar al elemento receptor o consumidor.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar En el siguiente cuadro puedes ver la equivalencia entre los elementos de un circuito eléctrico y uno neumático o hidráulico.

El circuito neumático Los circuitos neumáticos están formados por una serie de elementos que tienen por misión la creación de aire comprimido, su distribución y control para efectuar un trabajo útil por medio de unos elementos actuadores llamados «cilindros». Como acabamos de decir, el elemento fundamental es el aire comprimido, que acumula energía en la compresión y la libera para efectuar trabajo. El aire empleado está tomado de la atmósfera, pero, antes de su uso, es preciso aumentar la presión por medio los compresores y acondicionarlo. Los compresores Tiene por misión tomar aire de la atmósfera y acumular energía en forma de presión

sobre

él

para

convertirla

con

posterioridad

en

energía

útil

como

consecuencia de la expansión de ese aire.

Compresor y deposito

El sistema está formado por un motor, alimentado normalmente por electricidad, o combustibles líquidos (Nafta o Gasoil), según el tipo de motor que acciona el compresor, y Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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126

www.tecnologia-tecnica.com.ar dependiendo del sistema utilizado para comprimir el aire, los compresores pueden ser rotativos y alternos. La utilización de un tipo u otro depende de las necesidades de caudal y presión requeridas por la instalación. Al igual que en los circuitos eléctricos, en neumática se utiliza una serie de símbolos para simplificar su representación y los compresores se identifican como puedes ver en la siguiente ilustración.

Compresores Rotativos

El eje del motor está acoplado a un elemento giratorio que provoca la compresión de un determinado volumen de aire de forma intermitente. Según el elemento giratorio, pueden ser de paletas o de husillo. En los primeros, la compresión se efectúa como consecuencia de la disminución de volumen provocada por el giro de una excéntrica provista de paletas radiales extensibles que se ajustan sobre el cuerpo del compresor, según se aprecia en la figura. Son compresores que suministran un caudal discontinuo a presiones medias. Los compresores de husillo, también llamados Roots, emplean un doble husillo de forma que toman el aire de la zona de aspiración y comprimido al reducirse el volumen de la cámara creada entre ellos y el cuerpo del compresor, según se observa en la figura. El suministro de aire es intermitente, como los anteriores, pero la presión es mucho mayor,

aunque,

debido

al

elevado

coste

de

este

sistema,

su

utilización

está muy restringida.

Compresor rotativo de paletas


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Compresor Rotativo Roots

Compresores Alternos

Este tipo de compresores tiene un sistema de funcionamiento muy similar al de los motores de explosión interna. Disponen de uno o varios émbolos acoplados a un mecanismo de biela y manivela accionado éste por medio de un motor eléctrico o de explosión. En la culata del compresor se disponen de las válvulas de admisión y escape del aire que, al igual que los motores, están sincronizadas por un sistema de levas y seguidor. El aire entra en la cámara de compresión en la «carrera de ida» estando la válvula de admisión abierta y la de escape cerrada. Cuando el émbolo inicia la «carrera de vuelta», las válvulas de admisión se cierran, mientras que las de escape se abren para permitir la salida del aire comprimido. En la ilustración puedes observar una secuencia del funcionamiento. Este tipo de compresor suministra un caudal discontinuo, pero, como contrapartida, las presiones son elevadas, pudiéndose lograr mayores cifras situando los compresores en serie y procediendo al enfriamiento del aire comprimido entre dos fases de compresión.

Secuencia de un compresor de embolo


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www.tecnologia-tecnica.com.ar La unidad de mantenimiento La primera operación que se efectúa con el aire, es pasarlo por un filtro para eliminar las posibles impurezas solidas que puedan arrastrar y con ello dañar el ajuste entre las diferentes piezas (Válvulas, cilindros, etc.). Posteriormente, el aire pasa por un regulador de presión (se verá a continuación) para controlar que esta no sea superior a la necesaria en la instalación. Por último, el aire pasa por un lubricador cuya misión es que este adquiera una determinada cantidad de aceite lubricante para disminuir el rozamiento entre los diferentes elementos móviles del circuito. Al conjunto formado por estos elementos, incluido el manómetro que suelen llevar para controlar la presión de salida, se lo denomina unidad de mantenimiento y en las siguientes ilustraciones puedes observar una fotografía de la unidad, su simbología, y la abreviada, que usaras cuando representes gráficamente los circuitos.

Las tuberías Son las encargadas de transportar el aire comprimido por toda la instalación y se construyen con acero, latón o cobre para las de mayor diámetro y de nailon, caucho reforzado o poliuretano para las de menor. Al igual que en los circuitos eléctricos, se representan por medio de líneas continuas. En la ilustración puedes ver la representación de una derivación y de un cruce de tuberías.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Elementos Actuadores

Cilindros

Son los elementos que reciben el aire a presión y efectúan el trabajo útil. Están formados por un cuerpo cilíndrico hueco por el que se puede desplazar un émbolo unido a un vástago; en los extremos va provisto de sendas tapas con los orificios de entrada y salida del aire a presión. El émbolo divide el cuerpo en dos cámaras: la anterior y la posterior, que es donde se encuentra el vástago.

Dependiendo de por dónde entre el aire a la cámara, así se desplazará el émbolo en una dirección u otra. Según el esquema que veras a continuación, si el aire entra por la Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar izquierda, el émbolo se desplazará hacia la derecha, efectuando la carrera de avance. Si el aire entra por el orificio de la derecha, se desplazará hacia el lado contrario, haciendo la carrera de retroceso. Aunque en el mercado existe gran variedad de émbolos, los más importantes son los denominados de simple efecto y de doble efecto. Vamos a ver cómo son.

Cilindros de doble efecto

En el cilindro que hemos visto anteriormente avanza o retrocede en función de la forma de entrar el aire comprimido en su cámara y puede hacer trabajo útil en las dos direcciones; ésta es la razón por la que se le llama cilindro de doble efecto. La forma de representarlo simbólicamente es la siguiente:


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Cilindros de simple efecto Cuando entra el aire comprimido hacia la cámara anterior, se efectúa la carrera de avance, pero la de retroceso se produce como consecuencia de un muelle instalado en el interior del cuerpo del cilindro. Los cilindros de simple efecto se representan como puedes ver en la figura siguiente:

La fuerza de un cilindro Una de las cuestiones más importantes de los circuitos neumáticos es comprobar la fuerza que es capaz de efectuar el vástago de un cilindro. Para ello debes tener en cuenta lo siguiente:

Como el área sobre la que actúa el aire comprimido es el embolo y su sección es normalmente circular, si llamamos R al radio de este, podemos decir que la fuerza que ejerce el vástago del cilindro es:


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De esta expresión podemos deducir que obtendremos mayor fuerza cuanto mayor sea la presión y el radio del émbolo. Esto que acabamos de ver es cierto cuando el aire comprimido entra hacia la cámara anterior, pero, en el caso de los cilindros de doble efecto y cuando el aire penetra hacia la cámara posterior, no se cumple, ya que el área sobre la que actúa el aire es menor al tener que deducir la dedicada al vástago. En la carrera de retroceso de los cilindros de doble efecto, llamando “r” al radio del vástago, debemos aplicar la siguiente expresión:

Ejemplo: Vamos a suponer que tenemos un compresor que suministra aire comprimido a una presión de 5 kg/cm2 y que alimenta un cilindro de doble efecto en el que los diámetros son de 3 cm en el embolo y 1 cm en el vástago. La fuerza que desarrolla en las dos carreras será:

Carrera de avance:

F= 5 x π x 32 = 141,3 Kp

Carrera de retroceso: F= 5 x π x (32 x 12) = 125,6 Kp


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Los elementos de control Son la parte más importante de los circuitos neumáticos. Se conocen con el nombre genérico de válvulas y se pueden dividir en dos grandes grupos: Las válvulas de accionamiento y las válvulas de regulación.

Válvulas de accionamiento Estas válvulas, son las que regulan el aire, que entra directamente en las cámaras y, dependiendo del tipo de cilindro a gobernar, así se emplean unas u otras. Aunque existen gran variedad de ellas, únicamente estudiaremos las más importantes y dejaremos para años posteriores su profundización.

Los parámetros fundamentales para definir las válvulas de accionamiento son:

A) El número de orificios llamados vías, por donde puede entrar o salir el aire. B) El numero de posiciones que puede adoptar. C) El tipo de mando que la acciona. Si decimos “Válvula 3/2, manual por palanca” significa que la válvula, dispone de tres vías, puede tomar dos posiciones y esta accionada manualmente por medio de una palanca. La representación esquemática de las válvulas entraña cierta dificultad, por lo que iremos haciéndolo poco a poco. La forma de mostrar las vías y las posiciones las puedes ver en la siguiente ilustración.

Como puedes deducir en el análisis de esta figura, cada posición que tome la válvula se representa por un cuadro, mientras que las vías lo hacen por medio de trazos. Observa también que únicamente se representan las vías en una e las posiciones. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar En el interior de cada cuadro se señala la dirección, por medio de una flecha, que tiene el aire comprimido por dentro de la válvula, o si la vía esta obturada. En la ilustración siguiente puedes ver un ejemplo de cómo se representa una vía en la que el aire circula de abajo hacia arriba y de otra obturada.

En la siguiente figura se ha invertido la dirección y, ahora, la vía obturada es la que anteriormente era de entrada.

Los accionamientos Los accionamientos se representan en los laterales derecho e izquierdo del cuerpo de la válvula y, aunque hay muchos tipos, con los de la siguiente figura se pueden hacer multitud de circuitos.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar En la siguiente figura puedes ver el esquema completo de una válvula 3/2 accionada manualmente por botón y retorno por muelle.

Por último en la siguiente ilustración puedes ver los símbolos que se emplean para representar la toma de presión y el escape del aire comprimido.

En la siguiente figura puedes ver una válvula 3/2, seccionada para que observes su funcionamiento:

Dependiendo de la posición en reposo en que se encuentre la válvula, las de tres vías pueden ser “normalmente Abiertas” (NA) o “Normalmente Cerradas” (NC). En las


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www.tecnologia-tecnica.com.ar primeras (NA), se debe interpretar que en la posición inicial, el aire comprimido está pasando hacia el cilindro, mientras que en las (NC) está bloqueada la entrada.

Válvulas de regulación Son las válvulas que se encargan de regular el flujo del aire comprimido que circula por todo el circuito. Las más importantes son las válvulas reguladoras de presión y flujo.

Válvulas reguladoras A) Válvulas limitadoras de presión: Se suelen situar en los depocitos de los compresores o en determinadas partes del circuito con el fin de que nunca exceda de una presión determinada con anterioridad. Si la válvula va asociada a un interruptor que corta la corriente del motor del compresor se denomina presostato. B) Válvulas de presión: Se encargan de regular la presión de salida del compresor o de alguna parte del circuito a la de trabajo.

Válvulas de regulación de flujo

Se utilizan para controlar la cantidad de aire a presión que circula por la tubería que llega al cilindro y, por lo tanto, también la velocidad de salida o de entrada de éste. Pueden ser bidireccionales o unidireccionales. Las primeras regulan el flujo del aire en las dos direcciones y están formadas por un tornillo que estrangula la sección del tubo. Su esquema y simbología las puedes ver en la siguiente ilustración.


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Las válvulas de regulación de flujo unidireccionales únicamente regulan la circulación del aire en un sentido, dejando libre el contrario. En el siguiente dibujo puedes ver un esquema de esta válvula y su símbolo.

Válvulas lógicas Cumplen las mismas misiones que las puertas lógicas. Las más importantes son: A) Válvula “O”. También llamada selectora o de doble efecto. Se utiliza cuando se debe accionar un cilindro desde dos posiciones, de forma indistinta. En el siguiente esquema se puede ver su representación simbólica y su funcionamiento interior: Al entrar el aire por “X”, el pistón flotante se desplaza hacia la derecha y bloquea la entrada “Y” obligando a salir el aire por “A”.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar La secuencia de funcionamiento es la siguiente: Cuando se pulsa sobre el botón de la válvula 1.1, el cilindro inicia la carrera activa y cuando deja de pulsarse, la válvula vuelve a la posición de reposo y el cilindro retrocede. El cilindro hace la misma función cuando se pulsa sobre la válvula 1.2.

B) Válvula “Y”. También llamada de simultaneidad. Se utiliza cuando un cilindro es accionado entre dos puntos diferentes al mismo tiempo. Se suele usar como sistema de seguridad para evitar que los operarios se atrapen las manos por una mala manipulación. En la ilustración puedes ver su funcionamiento y simbología.


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139

www.tecnologia-tecnica.com.ar Si el aire comprimido entra únicamente por la vía “X”, el pistón deslizante se desplaza a la derecha y obtura la entrada. De la misma forma, si el aire entra por “Y”, el pistón se desplaza a la izquierda y también tapa la entrada. La única forma de que el aire salga por la vía “A” es que exista presión a ambos lados del pistón y este se situé en una posición intermedia.

El mismo efecto se puede lograr poniendo dos válvulas en serie como en la siguiente ilustración. Si lo analizas, el efecto es el mismo.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Los circuitos neumáticos En el aula taller, los sistemas neumáticos nos pueden ofrecer una multitud de soluciones útiles en la construcción de dispositivos. Veamos algunos ejemplos: Circuito para accionar un cilindro de simple efecto. Para comenzar el estudio de circuitos neumáticos, tomemos un ejemplo muy sencillo. En el dibujo puedes ver a una alumna que ha construido un circuito neumático en una maqueta que simula una maquina de estampado. El circuito está formado por un cilindro de simple efecto gobernado por una válvula 3/2. Cuando se pulsa el botón de la válvula, esta deja pasar el aire comprimido desde “P” hacia el cilindro por la vía “A” y se inicia la carrera de avance. En la ilustración puedes ver cómo funciona el conjunto.

En el momento que se deja de pulsar el botón de la válvula 3/2, el muelle recupera la posición inicial, provocando el escape de aire desde la vía “A” hacia el exterior por “R”. En la siguiente ilustración puedes ver el esquema simbólico del circuito en las dos posiciones, en reposo y con el botón pulsado.


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Si montaste algún circuito neumático, con el kit educativo montado en el aula taller, te abras dado cuenta que a pesar de ser un material específicamente dedicado a la enseñanza, la fuerza que ejerce el cilindro es suficiente para poder causar una lección. La maqueta de la compactadora se ha perfeccionado montando otra válvula 3/2 en serie, con accionamiento por rodillo, formando una puerta “Y“ con el fin de que, cuando el cilindro efectué la carrera activa, sea preciso pulsar con una mano el botón de accionamiento, y con la otra, cerrar la jaula de protección.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Circuito para accionar un cilindro de doble efecto Los circuitos estudiados hasta ahora, funcionan con válvulas 3/2 y gobiernan cilindros de simple efecto. Cara construir circuitos con cilindros de doble efecto, es preciso emplear válvulas 5/2, esto es, de cinco vías y dos posiciones. En la imagen que esta a continuación puedes ver el esquema de montaje.

El funcionamiento del circuito es el siguiente: Cuando el aire comprimido entra a la 5/2 por “P”, lo atraviesa y sale por “B” hacia la cámara posterior, mientras que la anterior está vacía. Cuando se activa el botón, la válvula cambia el sentido de alimentación y el aire ahora pasa desde “P” a “A”, dirigiéndolo hacia la cámara anterior; la cámara posterior se vacía por “B” hacia “R”. En la siguiente ilustración puedes ver el movimiento dentro de 5/2 y la circulación de aire.


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143

www.tecnologia-tecnica.com.ar Mando de un cilindro se simple efecto por electroválvula 3/2 Una electroválvula es una válvula que se acciona por medio de un electroimán, de gorma que, cuando se activa un interruptor, la corriente pasa por una bobina que atrae un núcleo y mueve el distribuidor. En las figuras siguientes se muestran un esquema de la válvula y un cilindro.

Regulación de la velocidad de salida del vástago del cilindro En ocasiones resulta necesario disminuir la velocidad de salida del vástago del cilindro si se quieren efectuar determinadas operaciones. Para ello es suficiente con intercalar una válvula de regulación de flujo unidireccional en el tubo de alimentación del cilindro. En la siguiente figura puedes ver una aplicación en un cilindro de simple efecto.


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144

www.tecnologia-tecnica.com.ar También se puede hacer lo mismo con los cilindros de doble efecto. En este caso se deberán colocar sendas válvulas de regulación unidireccional de flujo en las dos tuberías de alimentación del cilindro. En el circuito de la siguiente figura puedes observar cómo se regula la velocidad de salida en la carrera activa y en el retroceso.

Ejemplo de aplicación Como aplicación de este circuito vamos a diseñar un mecanismo para recoger objetos del suelo, levantarlos y volverlos a dejar cuando sea necesario. La secuencia seria la siguiente:

El circuito neumático se representa más a continuación. Cuando pulsamos la válvula, los cilindros comienzan la carrera activa, pero en el de la derecha se ha puesto una válvula unidireccional de regulación de flujo, por lo que se desplazará a menor velocidad. El cilindro de la izquierda llegara primero al final, situándose frente a la bola y la introduce en el soporte. La carrera de retroceso la efectúan los dos cilindros a la vez al no estar regulados.


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Pilotaje neumático de un cilindro de doble efecto La presión de trabajo de los circuitos neumáticos empleados en la industria puede llegar a ser muy elevada y, si algún tubo no está bien insertado en la vía, puede desencajarse y empezar a dar latigazos, produciendo lecciones a las personas cercanas a la instalación. Para evitar este riesgo, es frecuente recurrir a dos circuitos de aire diferente, uno de alta presión para el funcionamiento de los cilindros y otro, de menor presión, para el control de las válvulas de trabajo. El siguiente circuito que vamos a analizar está formado por un cilindro de doble efecto, gobernado por una válvula 5/2 neumática, que es alimentado por una tubería de alta presión, que a su vez, esta piloteada por una válvula 3/2 “NC” de botón. Su esquema seria:


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Las válvulas de accionamiento neumático disponen en sus cabeceras de un émbolo por donde se introduce el aire a presión y hace desplazarse el elemento móvil de la válvula. En la página siguiente puedes ver un esquema sobre cómo son las válvulas 3/2 y 5/2 pilotadas neumáticamente.

Este circuito se ha construido con una válvula 5/2 de pilotaje neumático y retorno por muelle, pero, si se desea hacerla con dos pilotajes neumáticos, se procederá como en la siguiente ilustración.

Circuitos con válvulas 3/2 Para algunas aplicaciones, es necesario emplear una válvula que funcione a presiones muy bajas para enviar una señal. La válvula accionada por diafragma está diseñada para hacerlo. Como recordaras

Fuerza = presión x área Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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147

www.tecnologia-tecnica.com.ar Por tanto, si la presión que acciona la válvula es muy baja, entonces, para suministrar la fuerza suficiente que accione el elemento móvil, el área sobre la que actúa la señal de aire tiene que ser grande, mayor que la de una válvula de pilotaje neumático normal. La válvula de diafragma dispone, en vez de émbolo, de un diafragma de caucho de gran tamaño para multiplicar la fuerza que recibe de una pequeña presión. En el siguiente dibujo puedes ver un esquema de la sección de la válvula.

Ejemplo de aplicación de la válvula accionada por diafragma En los dibujos puedes ver una aplicación de la válvula accionada por diafragma. Es un sistema empleado en algunos garajes para indicar al encargado que un vehículo a entrado en el lugar. Desde la unidad de mantenimiento se emite un flujo de aire que se deriva en dos direcciones: Por un lado, a la válvula 3/2 de diafragma y, por otro pasando por una válvula de regulación de flujo unidireccional, al pilotaje del diafragma, mientras que por un tubo una pequeña porción sale a la atmosfera. En estas condiciones la presión de aire que llega al diafragma es muy pequeña y la válvula esta en reposo. Cuando un coche pisa sobre el tubo cuyo aire sale a la atmosfera, interrumpe su paso y eleva la presión de la tubería, lográndose una cantidad suficiente como para que el diafragma se expansione y active la válvula 3/2. El cilindro comienza la carrera de avance y choca con la campana, avisando a los operarios la presencia del vehículo.


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Circuitos con final de carrera En ocasiones puede interesarnos que el vástago de un cilindro efectué una carrera de retorno de forma automática. En las siguientes imágenes puedes ver el esquema del circuito. El cilindro en reposo se correspondería con la siguiente imagen:

Cuando pulsamos el botón de la válvula 3/2, se activa la 5/2 del pilotaje neumático y el cilindro comienza su carrera activa, como se aprecia a continuación:

En el momento en que el vástago del cilindro choca contra el rodillo de la válvula “final de carrera” esta se activa y envía una señal a la 5/2, cambiando y provocando la carrera de retroceso del vástago, como puedes observar a continuación:


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El circuito queda preparado para una nueva acción. Ejemplo de proyecto Vamos a suponer que tenemos un sistema formado por dos cintas transportadoras que forman un ángulo de 90° entre ellas y, por la prime ra llegan cajas que hay que reenviar hacia la segunda cinta. Como vemos en la figura las cajas son presionadas por un cilindro de doble efecto, pilotado por una válvula 5/2 neumática. Cuando una caja llega al final de la primera cinta, se pulsa el botón de la 3/2, de botón muelle, y el cilindro comienza la carrera de avance, llevando la caja a la segunda cinta. Cuando la caja llega al lugar adecuado, choca con el final de carrera, que no es otra cosa que la válvula 3/2 accionada por rodillo y retorno por muelle, que envía una señal a la 5/2 para iniciar automáticamente la carrera de retroceso del vástago del cilindro. De esta manera el cilindro queda preparado para recibir la nueva caja. Circuitos neumáticos automáticos El ejemplo que hemos visto anteriormente requiere un control por parte del operario, lo que puede resultar lento, inseguro y pesado. Para solucionar este inconveniente, podemos hacer la secuencia de salida y entrada del vástago del cilindro de forma automática.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar El circuito está formado: •

Cilindro de doble efecto.

•

Válvula 5/2 neumática, que gobierna al cilindro.

•

Dos válvulas 3/2, rodillo – muelle (Final de carrera), culas salidas se conectan al pilotaje de la 5/2.

•

Una válvula 3/2 de palanca para poner en marcha el circuito.

El circuito en reposo se encuentra en la figura “a”. Cuando se activa la palanca de la 3/2, el vástago del cilindro comienza una figura de retroceso (Figura “b”), hasta chocar con el final de carrera de la izquierda. En estos momentos, envía una señal a la 5/2, cambia el elemento móvil y se inicia la carrera de avance (Figura “c”). El vástago avanza hasta chocar con el final de carrera de la derecha, activándolo y enviando este una nueva señal a la 5/2, que vuelve a cambiar (Figura “d”). Este siclo se repetirá mientras este activada la palanca de la 3/2.

Circuitos con temporizadores En muchas ocasiones es preciso retrasar un efecto después de haber activado una válvula y, para solucionarlo se usan los sistemas de temporización. Constan de un pequeño depósito donde van acumulando aire comprimido y al llegar a una determinada presión, activan una válvula.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar La temporización que se logra con este dispositivo no suele exceder de 20 segundos, aunque en muchas ocasiones este tiempo

es más que suficiente. Si fuese preciso

obtener más tiempo se deberían diseñar sistemas eléctricos. El esquema del sistema temporizador es el que puedes ver en la ilustración. Cuando entra presión por la válvula de regulación de flujo, esta lo envía hasta el depósito, que la va acumulando hasta que, al llegar a un determinado valor, se abre y activa la válvula 3/2.

En la siguiente ilustración puedes ver una secuencia de su funcionamiento, montado en un circuito que retarda la carrera de retroceso del vástago del cilindro cuando este choca con el final de carrera. En “a” el circuito está parado y cuando se pulsa la válvula 3/2, el vástago inicia la carrera activa, hasta que choca con el final de carrera “b”. En ese instante, el final de carrera cambia de posición y comienza a enviar una señal a la válvula 5/2, pero en su recorrido se a colocado una válvula de regulación de flujo, por lo que la cantidad de aire comprimido que envía es pequeña y se comienza a llenar el depósito. Transcurrido cierto tiempo el depósito adquiere la presión adecuada y envía la señal a la 5/2 para que se inicie el ciclo.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Ejemplo de proyecto de circuito temporizado En la siguiente ilustración se puede ver a un operario que está trabajando en una maquina neumática para fabricar protectores de manteles (Posa pavas) los cuales cumplirán la función de proteger los manteles de elementos cuya temperatura los podrían dañar (Pavas, ollas, fuentes, teteras, etc.). Los mismos están formados por una base de madera y sobre ella, tienen adherido un acabado plástico.

La primera operación será poner la madera debajo del pistón, untar la cola de unión y después poner el acabado plástico. Ahora activa la válvula 3/2 y el cilindro inicia la carrera activa hasta chocar contra la base, donde se encuentra el final de carrera. El sistema temporizador retarda el tiempo suficiente para que la cola de contacto empiece a adherir los materiales.

Campos de aplicación de la neumática y la hidráulica. En la actualidad las aplicaciones de la oleo hidráulica y neumática son muy variadas, esta amplitud en los usos se debe principalmente al diseño y fabricación de elementos de mayor precisión y con materiales de mejor calidad, acompañado además de estudios mas acabados de las materias y principios que rigen la hidráulica y neumática. Todo lo anterior se ha visto reflejado en equipos que permiten trabajos cada vez con mayor precisión y con mayores niveles de energía, lo que sin duda ha permitido un creciente desarrollo de la industria en general.

Dentro de las aplicaciones se pueden distinguir dos, móviles e industriales: Aplicaciones Móviles El empleo de la energía proporcionada por el aire y aceite a presión, puede aplicarse para transportar, excavar, levantar, perforar, manipular materiales, controlar e impulsar vehículos móviles tales como: •

Tractores


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www.tecnologia-tecnica.com.ar •

Grúas

•

Retroexcavadoras

•

Camiones recolectores de basura

•

Cargadores frontales

•

Frenos y suspensiones de camiones

•

Vehículos para la construcción y manutención de carreteras

•

Etc.

Aplicaciones Industriales En la industria, es de primera importancia contar con maquinaria especializada para controlar, impulsar, posicionar y mecanizar elementos o materiales propios de la línea de producción, para estos efectos se utiliza con regularidad la energía proporcionada por fluidos comprimidos. Se tiene entre otros: •

Maquinaria para la industria plástica

•

Máquinas herramientas

•

Maquinaria para la elaboración de alimentos

•

Equipamiento para robótica y manipulación automatizada

•

Equipo para montaje industrial

•

Maquinaria para la minería

•

Maquinaria para la industria siderúrgica

•

Etc.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Otras aplicaciones se pueden dar en sistemas propios de vehículos automotores, como automóviles, aplicaciones aeroespaciales y aplicaciones navales, por otro lado se pueden tener aplicaciones en el campo de la medicina y en general en todas aquellas áreas en que se requiere movimientos muy controlados y de alta precisión, así se tiene:

Aplicación automotriz: Suspensión, frenos, dirección, refrigeración, etc.

Aplicación Aeronáutica: Timones, alerones, trenes de aterrizaje, frenos, simuladores, equipos de mantenimiento aeronáutico, etc.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Aplicación Naval: Timón, mecanismos de transmisión, sistemas de mandos, sistemas especializados de embarcaciones o buques militares.

Medicina: Instrumental quirúrgico, mesas de operaciones, camas de hospital, sillas e instrumental odontológico, etc.

La hidráulica y neumática tienen aplicaciones tan variadas, que pueden ser empleadas incluso en controles escénicos (teatro), cinematografía, parques de entretenciones, represas, puentes levadizos, plataformas de perforación submarina, ascensores, mesas de levante de automóviles, etc. Ventajas y desventajas de la hidráulica y neumática Los sistemas de transmisión de energía oleo hidráulicos y neumáticos son una garantía de seguridad, calidad y fiabilidad a la vez que reducen costos. La Seguridad es de vital importancia en la navegación aérea y espacial, en la producción y funcionamiento de vehículos, en la minería y en la fabricación de productos frágiles. Por Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar ejemplo, los sistemas oleo hidráulicos y neumáticos se utilizan para asistir la dirección y el frenado de coches, camiones y autobuses. Los sistemas de control oleo hidráulico y el tren de aterrizaje son los responsables de la seguridad en el despegue, aterrizaje y vuelo de aviones y naves espaciales. Los rápidos avances realizados por la minería y construcción de túneles son el resultado de la aplicación de modernos sistemas oleo hidráulicos y neumáticos. La Fiabilidad y la Precisión son necesarias en una amplia gama de aplicaciones industriales en las que los usuarios exigen cada vez más una mayor calidad. Los sistemas oleo hidráulicos y neumáticos utilizados en la manipulación, sistemas de fijación y robots de soldadura aseguran un rendimiento y una productividad elevados, por ejemplo, en la fabricación de automóviles. En relación con la industria del plástico, la combinación de la oleo hidráulica, la neumática y la electrónica hacen posible que la producción esté completamente automatizada, ofreciendo un nivel de calidad constante con un elevado grado de precisión. Los sistemas neumáticos juegan un papel clave en aquellos procesos en los que la higiene y la precisión son de suma importancia, como es el caso de las instalaciones de la industria farmacéutica y alimenticia, entre otras. La Reducción en el costo es un factor vital a la hora de asegurar la competitividad de un país industrial. La tecnología moderna debe ser rentable y la respuesta se encuentra en los sistemas oleo hidráulicos y neumáticos. Entre otros ejemplos, cabe citar el uso generalizado de estos sistemas en la industria de carretillas elevadoras controladas hidráulicamente, las máquinas herramientas de alta tecnología, así como los equipos de fabricación para procesos de producción automatizada, las modernas excavadoras, las máquinas de construcción y obras públicas y la maquinaria agrícola. Con respecto a la manipulación de materiales y para citar unos ejemplos, los sistemas oleo hidráulicos permiten que una sola persona pueda trasladar, fácil y rápidamente, grandes cantidades de arena o de carbón. Ventajas de la Neumática El aire es de fácil captación y abunda en la tierra El aire no posee propiedades explosivas, por lo que no existen riesgos de chispas. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Los actuadores pueden trabajar a velocidades razonablemente altas y fácilmente regulables El trabajo con aire no daña los componentes de un circuito por efecto de golpes de ariete. Las sobrecargas no constituyen situaciones peligrosas o que dañen los equipos en forma permanente. Los cambios de temperatura no afectan en forma significativa. Energía limpia Cambios instantáneos de sentido Desventajas de la neumática En circuitos muy extensos se producen pérdidas de cargas considerables Requiere de instalaciones especiales para recuperar el aire previamente empleado Las presiones a las que trabajan normalmente, no permiten aplicar grandes fuerzas Altos niveles de ruido generado por la descarga del aire hacia la atmósfera Ventajas de la Oleo hidráulica Permite trabajar con elevados niveles de fuerza o mementos de giro El aceite empleado en el sistema es fácilmente recuperable Velocidad de actuación fácilmente controlable Instalaciones compactas Protección simple contra sobrecargas Cambios rápidos de sentido Desventajas de la Oleo hidráulica El fluido es más caro. Perdidas de carga. Personal especializado para la manutención. Fluido muy sensible a la contaminación.


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Motores neumáticos


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Ejemplos de actividades en sistemas Neumáticos: A) Mando de un cilindro de simple efecto

Cuando el cilindro (1.0) no tiene alimentación de aire se mantiene cerrado por la acción del resorte.

Accionando la válvula 3/2 (1.1), se extiende el cilindro de simple efecto (1.0).


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Al desenclavar la válvula 3/2 (1.1) el aire comprimido en el cilindro (1.0) se conecta con la atmosfera a través del silenciador, retrayéndose el cilindro por la acción del resorte.

B) Regulación de la velocidad de un cilindro de simple efecto al avance.

Para la regulación de la velocidad de avance se intercala entre la válvula direccional y el cilindro una válvula reguladora de caudal (1.02). La válvula tiene una “vía libre” aunque sólo en un sentido (en este caso sólo puede pasar por esta “vía libre” el aire cuando sale del cilindro ya que existe una válvula de retención en esa vía que sólo permite la circulación en un sentido)


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Cuando el aire circula hacia el cilindro se ve obligado a pasar por esta regulación pudiéndose controlar así el tiempo de llenado y por ende la velocidad de avance del cilindro.

C) Regulación de la velocidad de un cilindro de simple efecto al retroceso.

Para la regulación de la velocidad de avance se intercala entre la válvula direccional y el cilindro una válvula reguladora de caudal (1.02).


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La válvula tiene una “vía libre” aunque sólo en un sentido (en este caso sólo puede pasar por esta “vía libre” el aire cuando entra al cilindro ya que existe una válvula de retención en esa vía que sólo permite la circulación en un sentido)

Cuando el aire sale del cilindro se ve obligado a pasar por esta regulación pudiéndose controlar así el tiempo de vaciado y por ende la velocidad de retroceso del cilindro.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar D) Regulación de la velocidad de un cilindro de simple efecto al avance y al retroceso (por separado).

Para la regulación de las velocidades de avance y retroceso de un cilindro de simple efecto deben conectarse dos válvulas reguladoras de caudal entre la válvula direccional y el cilindro (1.02 y 1.03). Las válvulas deben conectarse en una en sentido opuesto a la siguiente.

Cuando el aire circula hacia el cilindro puede pasar a través de la “vía rápida” de la válvula 1.02 y por la regulación de la válvula 1.03, controlándose así el tiempo de llenado y por ende la velocidad de avance del cilindro.


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Cuando el aire circula desde el cilindro puede pasar a través de la “vía rápida” de la válvula 1.03 y por la regulación de la válvula 1.02, controlándose así el tiempo de vaciado y por ende la velocidad de retroceso del cilindro.

E) Mando de un cilindro de simple efecto desde dos puntos con un selector de circuito.

El selector de circuito o válvula “o” (1.6) es una válvula con dos entradas y una salida que permite controlar un actuador desde dos mandos (válvulas direccionales 1.2 o 1.3).


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Al accionar la válvula direccional 1.2 en la válvula “o” 1.6 se conectan la entrada X con la salida A obturándose la conexión Y, permitiéndose de esta manera la apertura del cilindro 1.0

Al desactivarse la válvula direccional 1.2 en la válvula “o” 1.6 permanecen conectadas la entrada X con la salida A obturándose la conexión Y, permitiéndose de esta manera el cierre del cilindro 1.0


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Al accionar la válvula direccional 1.3 en la válvula “o” 1.6 se conectan la entrada Y con la salida A obturándose la conexión X, permitiéndose de esta manera la apertura del cilindro 1.0

Al desactivarse la válvula direccional 1.3 en la válvula “o” 1.6 permanecen conectadas la entrada Y con la salida A obturándose la conexión Y, permitiéndose de esta manera el cierre del cilindro 1.0


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www.tecnologia-tecnica.com.ar F) Mando de un cilindro de doble efecto I

Cuando la válvula direccional 4/2 (1.1) está en reposo el aire circula pasando del conector P al B y de ahí al cilindro (1.0) que se mantiene retraído ya que su otra cámara está conectada a la atmosfera (conexión A R).

Cuando la válvula direccional 4/2 (1.1) se acciona el aire circula pasando del conector P al A y de ahí al cilindro (1.0) que comienza a extenderse ya que su otra cámara está conectada a la atmosfera (conexión B R).


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Mientras la válvula direccional 4/2 (1.1) se queda enclavada el aire circula pasando del conector P al A y de ahí al cilindro (1.0) que queda abierto ya que su otra cámara está conectada a la atmosfera (conexión B R).

Al desenclavar la válvula (1.1) el cilindro (1.0) se cierra volviendo a la posición inicial


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www.tecnologia-tecnica.com.ar G) Mando de un cilindro de doble efecto II Cuando la válvula direccional 5/2 (1.1) se acciona el aire circula pasando del conector P al B y de ahí al cilindro (1.0) que comienza a extenderse ya que su otra cámara está conectada a la atmosfera (conexión A R).

Cuando la válvula direccional 5/2 (1.1) se acciona el aire circula pasando del conector P al A y de ahí al cilindro (1.0) que comienza a extenderse ya que su otra cámara está conectada a la atmosfera (conexión B R).


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Al desenclavar la válvula (1.1) el cilindro (1.0) se cierra volviendo a la posición inicial

H) Regulación de la velocidad de un cilindro de doble efecto I

Si se colocan válvulas reguladoras de caudal en los escapes de la válvula direccional 5/2 (1.1) cuando el aire sale del cilindro por el escape R su caudal se regula, regulando de esta manera la velocidad de cierre del cilindro.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Si se colocan válvulas reguladoras de caudal en los escapes de la válvula direccional 5/2 (1.1) cuando el aire sale del cilindro por el escape S su caudal se regula, regulando de esta manera la velocidad de apertura del cilindro.

I) Regulación de la velocidad de un cilindro de doble efecto II

Para la regulación de velocidad de apertura y cierre del cilindro de doble efecto (1.0), se intercalan dos válvulas reguladoras con “vía rápida) (1.02 y 1.03) entre la válvula direccional 4/2 (1.1) y el cilindro. Cuando el aire ingresa al cilindro a través de conector B de la válvula direccional 4/2 (1.1), pasa por la regulación de caudal de la válvula 1.02, mientras que el aire que sale del cilindro lo hace por la vía rápida de la válvula 1.03, regulándose así la velocidad de cierre del cilindro.


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Cuando el aire ingresa al cilindro a través de conector A de la válvula direccional 4/2 (1.1), pasa por la regulación de caudal de la válvula 1.03, mientras que el aire que sale del cilindro lo hace por la vía rápida de la válvula 1.02, regulándose así la velocidad de apertura del cilindro.

J) Mando de un cilindro de doble efecto mediante dos finales de carrera (retroceso y avance del cilindro de forma automática).

Para comandar el cilindro de doble efecto 1.0 en forma automática, se utiliza en este caso una válvula direccional 4/2 con pilotaje neumático (1.1). Este pilotaje se comanda desde los fines de carrera 1.2 y 1.3 (válvulas 3/2). La válvula 3/2 (0.2) es la que comanda la alimentación de aire a la válvula 1.1


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Al enclavar la válvula 0.2, el aire ingresa por el lado izquierdo del cilindro (1.0) empujando a este hacia la derecha.

Cuando el cilindro que avanza hacia la derecha alcanza el fin de carrera 1.3, lo acciona activándose el piloto Y y cambia la posición de la válvula 1.1, en este momento el cilindro invierte el sentido de su avance, haciéndolo ahora hacia la izquierda hasta alcanzar el fin de carrera 1.2, en este punto el ciclo se reinicia.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Actividades Práctica I Compara las diferencias y similitudes entre una jeringa y un cilindro neumático. Grafica los componentes

Diferencias y similitudes.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica II Has un sistema neumático con dos jeringas y una manguerita (Tipo pecera). Razona y explica lo que sucede, al accionar las dos jeringas en distinto tiempo y las dos jeringas a la vez. Grafica el sistema. Componentes


Explicación


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica III Realiza la siguiente actividad. 1) Seleccionar dos jeringas de diferente grosor. 2) Llenar con agua ambas jeringas por la mitad y el tubo flexible por completo. 3) Unir las boquillas de las jeringas con el tubo flexible o manguera. Este paso debe hacerse con sumo cuidado, vigilando que el agua del tubo no se salga y así evitar burbujas de agua. 4) Pegar y sellar las boquillas con el tubo flexible, utilizando la pega o el silicón.

Ten cuidado de no tapar la manguera, sino de pegar por fuera ambas extremidades (la de la boquilla y la manguera). Si todo va bien será mucho más fácil presionar una de las jeringas y la otra será menos fácil de presionar. Razona y explica que sucedió al accionar las jeringas en cada caso.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica IV Construye el siguiente sistema, con una jeringa, una manguerita, una (T) de pecera , dos válvulas de paso (Llaves de paso) y dos botellas de plástico cortadas que simulen los tanques. Razona y saca una conclusión de su funcionamiento.

Componentes


CUESTIONES: 1.- ¿Qué función realiza cada elemento del sistema? Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Practica V Construye una prensa hidráulica modelo escala, siguiendo estos pasos: Materiales. • • • • •

Dos jeringas de diámetro distinto. Tabla de madera de 40 x 10 x 1 cm. 40 cm de manguera de diámetro ajustado a los de las jeringas. Clavos. Agua.

Construcción 1. Perforar una tabla de madera de unos 40 x 10 cm, de manera que las jeringas se ajusten perfectamente a los orificios. Clavar y encolar dos soportes de madera a los extremos de esta tabla a modo de una mesa (ver figuras).

2. Una vez las jeringas estén puestas en los orificios, se deben unir por medio de una manguera de unos 40 cm de largo y un diámetro de ancho, con tal que sus extremos se unan con los extremos de las jeringas.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar 3. Llenar con agua las jeringas, de tal manera que la de menor diámetro quede con bastante agua, y la de mayor diámetro tenga muy poca. La idea es que cuando se aplique una fuerza sobre la jeringa menor, el agua se desplace por la manguera y pueda entrar en la jeringa mayor levantando el “pistón” de ésta. Explica el funcionamiento del dispositivo.

Componentes



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www.tecnologia-tecnica.com.ar Práctica VI Razona y explica con tus palabras como funciona esta bomba.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Practica VII Mando directo de un cilindro de simple efecto a través de una válvula 3/2 NC de accionamiento manual y retorno por muelle. (Al pulsar la válvula el vástago sale y permanece en esa posición hasta que soltamos la válvula)




CUESTIONES: 1.- ¿Qué función realiza la unidad de mantenimiento? 2.- ¿Por dónde sale el aire del cilindro cuando pulsamos la válvula? ¿Y al soltar la válvula? 3.- ¿Qué desventaja supone el muelle del cilindro frente a un cilindro de doble efecto?


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Practica VIII Pulsador con enclavamiento y cilindro de doble efecto: cuando accionamos el pulsador el vástago sale y permanece así todo el tiempo que deseemos incluso sin pulsar el mando; si queremos realizar la carrera de retroceso debemos soltar el enclavamiento del pulsador.




CUESTIONES: 1.- ¿Cuál es la función del enclavamiento del pulsador? 2.- ¿Qué ventaja presenta el cilindro de doble efecto sobre el de simple efecto? 3.- ¿Por dónde sale el aire en el cilindro cuando esta el pulsador accionado?


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Actividad IX Pulsador de avance y retroceso con cilindro de doble efecto: cuando activamos el pulsador de avance el vástago realiza la carrera de avance y permanece en esa posición hasta que accionamos el pulsador de retroceso. Componentes e instrumentación:



CUESTIONES: 1.- ¿Qué función realiza la nueva válvula que has tenido que utilizar y cómo se llama? 2.- ¿Qué sucede si pulsas los dos pulsadores a la vez? 3.- ¿Qué ventajas crees que ofrece este sistema de pilotaje del cilindro de doble efecto sobre el de la práctica anterior? Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Actividad X Doble regulador de caudal: cuando activamos un pulsador, el vástago realiza la carrera de avance lentamente. Permanecerá en esa posición hasta que activemos otro pulsador que iniciará la carrera de retroceso también lentamente. Componentes e instrumentación:



CUESTIONES: 1.- ¿Cuál es la función que realizan las válvulas reguladoras de caudal? 2.- ¿Qué sucede si colocas al revés las dos válvulas reguladoras de caudal? 3.- ¿Da lo mismo cómo coloquemos las dos válvulas reguladoras de caudal?


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Actividad XI Final de carrera: La carrera de avance se produce cuando accionamos un pulsador y la de retroceso se inicia de forma automática cuando el vástago alcanza el final de su recorrido y permanece en reposo hasta que lo activamos de nuevo

(la carrera de avance debe ser

más lenta que la de retroceso).




CUESTIONES: 1.- ¿Cuál es la función y el nombre de la válvula que se activa al final del recorrido del vástago? 2.- ¿Qué sucede si se actúa a la vez sobre el pulsador y el final de carrera? 3.- Si necesitáramos activar el sistema desde dos puntos distintos ¿Qué modificarías para poder hacerlo? Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Actividad XII PUERTA OR: La máquina dispone de dos pulsadores que activan la carrera de avance del cilindro (que ha de ser a velocidad controlada) y que se inicie cuando pulsemos alguno de los dos; el retroceso se inicia automáticamente cuando el émbolo llega al final de su recorrido. Componentes e instrumentación:



CUESTIONES: 1.- ¿Cuál es la función y el nombre de la válvula (puerta OR? 2.- ¿Cómo podrías crear una puerta OR si no disponemos de ese tipo de válvula? 3.- ¿Qué ocurre si activas los dos pulsadores a la vez?


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Actividad XIII Mando indirecto de un cilindro de doble efecto a través de una válvula 5/2 biestable, accionada por presión. El pilotaje de la válvula 5/2, se realiza por medio de una puerta AND, y de un final de carrera con rodillo (válvula 3/2). Dispone de dos pulsadores, situados a cierta distancia. Cuando están pulsados los dos a la vez se activa la carrera de avance. Al llegar el vástago hasta el final de carrera, conmuta de nuevo la válvula 5/2, el vástago se recoge y permanecerá en esta posición hasta que se pulsen de nuevo las válvulas.




CUESTIONES: 1.- ¿Cuál es la función y el nombre de la válvula puerta AND? 2.- ¿Qué pasa si pulsamos solo uno de los dos pulsadores? ¿Es necesario dejar de pulsar uno de los pulsadores para que retorne el vástago del cilindro? 3.- ¿Cómo podríamos crear una puerta AND, si no disponemos de ella de forma fácil? Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Actividad XIV Una máquina dispone de un pulsador junto a ella y de otro más alejado que accionando cualquiera de los dos se pone en marcha el sistema, y el vástago se moverá alternativamente (avance-retroceso) mientras no se deje de pulsar el botón de marcha. Componentes e instrumentación:



CUESTIONES: 1.- ¿Cuál es la función qué realiza la válvula selectora (puerta AND)? 2.- ¿Qué pasará si accionamos los dos pulsadores a la vez? 3.- ¿Es necesario dejar de pulsar uno de los pulsadores para que el vástago retorne?


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Actividad XV Control secuencial (I): Diseña el circuito neumático de control de un sistema formado por dos cilindros de doble efecto (A y B), el sistema se alimenta de bloques de madera mediante una cinta transportadora, cuando se detecta la presencia de un bloque en su posición y el operario acciona el mando correspondiente, el cilindro A inicia la carrera de avance a velocidad controlada, cuando este cilindro alcanza el final de su recorrido activa automáticamente la carrera de avance del cilindro B (también a velocidad controlada) y se mantiene en reposo hasta que el cilindro B alcanza el final de su carrera momento este que indica al cilindro A que inicie la carrera de retroceso. El cilindro B permanece unos cinco segundos aproximadamente en la posición citada y transcurrido ese tiempo inicia la carrera de retroceso que una vez finalizada activa el circuito para iniciar un nuevo ciclo de trabajo siempre y cuando exista un bloque en la posición precisa y el operario determine que es el momento de poner en marcha el ciclo. Esquema del montaje:

CUESTIONES: 1.- ¿Cuál es el nombre en el simulador del nuevo elemento que has utilizado en este montaje? 2.- ¿Cuál es la función de ese componente? 3.- ¿Por cuantos elementos está formado y como se llaman? ¿Cómo se consigue regular el tiempo?


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Actividad XVI Control secuencial (II) Diseña el circuito neumático de control de un sistema automático de carga de un camión desde una tolva, accionado por un operario y de manera que: • • •

La tolva sólo se descargue cuando esté llena, y el camión situado debajo de ella. Si no se cumplen simultáneamente las dos condiciones, la descarga no se produce, aunque se accione el pulsador. La boca de la tolva ha de permanecer abierta el tiempo suficiente para que se descargue en su totalidad (mínimo 8 Seg.). Una vez que haya transcurrido el tiempo prefijado para que se realice la descarga, la boca de la tolva se cerrará de una forma automática.


Explica la secuencia de operaciones del ciclo indicando el nombre de cada componente


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Sistemas Informáticos


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Introducción La Informática se define como la disciplina que estudia el tratamiento automático de la información. Un ordenador es una máquina capaz de recibir información y, mediante un conjunto de instrucciones que también se le suministran, de procesarla para conseguir unos resultados determinados. El ordenador está formado por un conjunto de componentes físicos denominado hardware, así como un conjunto de instrucciones necesarias para que estos puedan funcionar que se denomina software. Hardware. El hardware es, como se ha dicho anteriormente, la parte física de un ordenador (todo aquello que se puede tocar con la mano, aunque esté dentro de la CPU). El hardware lo podemos dividir en dos bloques, principalmente:

CPU Periféricos

CPU Al abrir la caja de la CPU, se pueden observar los siguientes elementos: La placa base o madre, que es el lugar donde están colocados los demás dispositivos (2). Los chips o circuitos integrados que hay en todos los dispositivos del interior de la CPU. Un circuito integrado de gran tamaño, el microprocesador (3). Los módulos de memoria RAM (5). Ranuras de expansión, así como por una serie de tarjetas insertadas en algunas de estas ranuras (6). Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Conectores IDE para disco duro y unidades de almacenamiento (4). Tarjetas de sonido, red, gráfica, etc. (6) Fuente de alimentación (7). Periféricos. Se denominan periféricos tanto a las unidades o dispositivos a través de los cuales la computadora se comunica con el mundo exterior, como a los sistemas que almacenan o archivan la información, sirviendo de memoria auxiliar de la memoria principal. Se clasifica en cuatro grupos: •

Periféricos de Entrada. Son aquellos que suministran información a la CPU, por ejemplos: teclado (10), ratón (11), escáner, webcam, micrófono…

•

Periféricos de Salida. Son aquellos que suministran información al exterior, hacia el usuario. Por ejemplo: monitor (1), impresora, altavoces…

•

Periféricos de Entrada/Salida. Tienen la doble función de suministrar información a la CPU y de mostrar aquella que suministra la misma. Ejemplos: módem, pantallas táctiles…

•

Dispositivos de almacenamiento. Son aquellos que almacenan información. Ejemplo: disco duro (9), unidad de cd-ROM o DVD (8), pendrive, disquetera…

Software. Es el conjunto de los programas de cálculo, procedimientos, reglas, documentación y datos asociados que forman parte de las operaciones de un ordenador (es decir, aquello que no se puede tocar de manera física). Si bien esta distinción es, en cierto modo, arbitraria, y a veces confusa, se puede clasificar al software de la siguiente forma: • Software de sistema: Es aquel que permite que el hardware funcione. Ejemplos: Sistemas operativos (Windows, Linux, unix, Mac OS, Qnx…) • Software de programación: Es el conjunto de herramientas que permiten al programador desarrollar programas informáticos, usando diferentes alternativas y lenguajes de programación, de una manera práctica. Ejemplos: Visual Basic, C++, Basic, Cobol, Pascal, Fortram, Borland Delphi, Java, HTML… • Software de aplicación: Aquel que permite a los usuarios llevar a cabo una o varias tareas específicas con un ordenador: procesadores de texto, Néstor paquetes juegos, programas Profesor: Horacio ofimáticos, Castiñeira de simulación…

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Evolución histórica El origen de la informática está en: • La cultura oriental con su ábaco • La occidental con Pascal, allá por el siglo XVII, y su rudimentaria calculadora (rueda dentada de diez posiciones que era capaz de sumar y restar, y que fue perfeccionada por Leibniz con la multiplicación y la división). A mediados de los años 40, Von Newman introduce el concepto teórico de máquina programada con memoria y, en consecuencia la figura de la CPU al estudiar el ordenador de primera generación ENIAC (con 1500 m2 de superficie a base de válvulas de vacío y tambores magnéticos como memoria). Tenemos que esperar a 1952 para que se comercialice el primer ordenador, el “UNIVAC I”, de la empresa IBM. Los ordenadores de segunda generación aparecen tras el descubrimiento del transistor (ver figura) en 1948, reduciendo considerablemente el tamaño allá por 1960. Los ordenadores de tercera generación aparecen tras el avance en la electrónica con el circuito integrado (en los comienzos de los años 60) reduciéndose aún más el tamaño de los computadores. Hacia 1971 aparece el concepto de microprocesador (en la figura adjunta) y con él los ordenadores de cuarta generación, gracias a la tecnología CMOS, y que incluye la CPU en un solo chip (z80, R6502, Intel 8080, Pentium, AMD). Unidades de medida de la información La unidad de información mínima que puede almacenar un ordenador (cero o uno) recibe el nombre de bit (binary digit). Sin embargo, esta unidad es muy pequeña. Para almacenar un carácter, son necesarios 8 bits. Esta agrupación de bits, se denomina byte. Algunas equivalencias importantes: 1 kilobyte (Kb o K) equivale a 1024 bytes. (2 10 = 1024) 1 megabyte (Mb, o también M) equivale a 1024 Kb. 1 gigabyte (Gb o G), equivale a 1024 Mb.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar CPU A partir de ahora, vamos a intentar conocer un poco más como es un ordenador por dentro, qué elementos podemos encontrar si abrimos la caja de la torre o CPU y cómo funciona cada uno de ellos.

La placa base

La placa base o placa madre (en inglés motherboard) es la tarjeta de circuitos impresos de un ordenador que sirve como medio de conexión entre el microprocesador, los circuitos electrónicos de soporte, las ranuras para conectar parte o toda la RAM del sistema, la ROM y las ranuras especiales (slots) que permiten la conexión de tarjetas adaptadoras adicionales. Estas tarjetas de expansión suelen realizar funciones de control de periféricos tales como tarjeta gráfica, tarjeta de sonido, módem, otros.

A tu derecha, puedes observar una fotografía y un dibujo de una placa base de un ordenador cualquier. No se corresponde exactamente la disposición de los elementos del dibujo con el de la fotografía. Hagamos un ejercicio práctico: observa detenidamente la fotografía y el dibujo explicativo de la placa base. Identifica los distintos elementos del dibujo en la fotografía.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Tipos de placas:

Formato de Placa AT: El factor de forma AT es el empleado por el IBM AT INC y sus clones en formato sobremesa completo y torre completo. Su tamaño es de 305 mm de ancho x 275 mm de largo. Su gran tamaño dificultaba la introducción de nuevas unidades de disco. Formato de Placa Baby AT. IBM presenta en 1985 el formato Baby AT, que es funcionalmente equivalente a la AT, pero significativamente menor favoreciendo las cajas más pequeñas y facilita la ampliación, por lo que toda la industria se vuelca en él abandonando el formato AT. No obstante sigue heredando los problemas de diseño del AT. Formato de Placa ATX. Es presentada por Intel en 1995, con un tamaño de 300 mm de ancho por 240 mm de largo. En este nuevo formato se resuelven todos los inconvenientes de las placas anteriores. Muchas de las tarjetas necesarias se integran en la placa base logrando con ello un abaratamiento de costos y mejoran la ventilación en la CPU. Esta placa incorpora la opción de poder aplicar el sistema de hibernado (alimentación de la placa con una pequeña corriente que facilita restablecer el trabajo en el punto donde se dejó). Formato de Placa micro ATX. Es un formato de placa base pequeño con un tamaño máximo de 244 mm x 244 mm. Debido a sus dimensiones sólo tiene sitio para 1 ó 2 slots PCI y/o AGP, por lo que suelen incorporar puertos FireWire y USB 2 en abundancia (para permitir conectar unidades externas y regrabadoras de DVD). Es la más moderna de todas y sus prestaciones son impresionantes.

Los formatos de placa ATX Y Micro ATX, son los usados actualmente Socket no se usa más El zócalo (en inglés socket) es una pieza de plástico, que funciona como intermediario entre la placa base y el microprocesador. Posee en su superficie plana superior una matriz de pequeños agujeros donde encajan, sin dificultad, los pines de un microprocesador. En los primeros ordenadores personales, el microprocesador tenía que ser directamente soldado a la placa base, pero la aparición de una amplia gama de microprocesadores llevó a la creación del socket. Cada familia de microprocesador requiere un tipo distinto de zócalo, ya que existen diferencias en el número de pines y disposición geométrica. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Chipset Son un elemento muy importante de la placa base porque se encarga de controlar el flujo de información entre los componentes del equipo y el microprocesador. Podemos encontrar dos conjuntos, el primero asume las funciones más importantes: Puente Norte, se usa como puente de enlace entre el microprocesador, la memoria y el puerto gráfico AGP. Puente Sur, controla los dispositivos asociados como son los puertos USB, disco duro, ranuras PCI, puertos infrarrojos, disquetera, LAN, y una larga lista de todos los elementos que podamos imaginar integrados en la placa madre. Es el encargado de comunicar el procesador con los periféricos. Slot Bus de expansión Un Bus de expansión permite conectar a la placa base una tarjeta adaptadora adicional la cual suele realizar funciones de control de periféricos tales como monitores, impresoras, unidades de disco, altavoces, micrófonos, etc. Existen varios tipos de slots. Los que más se utilizan son: Bus AGP. En él se conecta la tarjeta de vídeo y se usa únicamente para tarjetas aceleradoras 3D en ordenadores muy potentes y accesibles; está siendo reemplazado por el slot PCI Express que es más potente. AGP quiere decir Advanced Graphics Port (Puerto de gráficos avanzados). Bus PCI (Peripheral Component Interconnect, "Interconexión de Componentes Periféricos"), consiste en un bus de ordenador estándar para conectar dispositivos periféricos directamente a su placa base. Bus PCI-Express. Es un nuevo desarrollo del Bus PCI que funciona al igual que las anteriores con respecto a la comunicación, pero que lo hace con mucha más velocidad. ROM-BIOS ROM son las siglas de “read-only memory”, que significa "memoria de sólo lectura". Es una memoria destinada a ser leída y no destructible, es decir, que no se puede escribir sobre ella y que conserva intacta la información almacenada, incluso en el caso de que se interrumpa la corriente (memoria no volátil). La ROM suele almacenar la configuración del sistema o el programa de arranque del ordenador. El microprocesador


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www.tecnologia-tecnica.com.ar El microprocesador interpreta y opera las instrucciones que forman un programa y coordina y controla el funcionamiento del resto de los elementos del ordenador. Es el “cerebro” del mismo. Algunos ejemplos son los que se muestran a continuación:

Los elementos que podemos encontrar dentro de un microprocesador son los siguientes: •

La Unidad Aritmético Lógica (UAL), es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como adición, substracción, etc.) entre números, y operaciones lógicas entre variables binarias.

•

La Unidad de control: es el "cerebro del microprocesador". Es la encargada de activar o desactivar los diversos componentes del microprocesador en función de la instrucción que el microprocesador esté ejecutando y en función también de la etapa de dicha instrucción que se esté ejecutando.


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Unidad de ejecución: es una parte de la CPU que realiza las operaciones y cálculos llamados por los programas.

•

Memoria caché: Existe memoria cache de dos tipos interna al microprocesador y externa, su función es similar, es la encargada de almacenar las próximas instrucciones a ejecutar que normalmente residen en la memoria del sistema. Cuando se accede por primera vez a la memoria en busca de una instrucción, en vez de leerse sólo una se lee un bloque entero, que se deposita en la memoria cache, las próximas lecturas se hacen directamente de esta última, lo que acelera el proceso puesto que la cache es mucho mas veloz que la memoria del sistema.

•

Registro de Datos.

La evolución del microprocesador desde que apareció es la siguiente:

· 1971: Intel 4004. Nota: Fue el primer microprocesador comercial. Salió al mercado el 15 de noviembre de 1971. · 1972: Intel 8008 · 1974: Intel 8080, Intel 8085 · 1975: Signetics 2650, MOS 6502, Motorola 6800 · 1976: Zilog Z80 · 1978: Intel 8086, Motorola 68000 · 1979: Intel 8088 · 1982: Intel 80286, Motorola 68020 · 1985: Intel 80386, Motorola 68020, AMD Am386 · 1987: Motorola 68030 · 1989: Intel 80486, Motorola 68040, AMD Am486 · 1993: Intel Pentium, Motorola 68060, AMD K5, MIPS R10000 · 1995: Intel Pentium Pro · 1997: Intel Pentium II, AMD K6, PowerPC G3, MIPS R120007 · 1999: Intel Pentium III, AMD K6-2, PowerPC 4 · 2000: Intel Pentium 4, Intel Itanium 2, AMD Athlon XP, AMD Duron, MIPS R14000 · 2003: PowerPC G5 · 2004: Intel Pentium M · 2005: Intel Pentium D, Intel Extreme Edition con hyper threading, Intel Core Duo, AMD Athlon 64, AMD Athlon 64 X2, AMD Sempron 128. · 2006: Intel Core 2 Duo, Intel Core 2 Extreme, AMD Athlon FX · 2007: Intel Core 2 Quad, AMD Quad Core, AMD Quad FX


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www.tecnologia-tecnica.com.ar BUSES La información se transmite tanto en el interior del ordenador como en los dispositivos conectados a él, en forma de bytes a través de unos canales especiales denominados buses. Son los caminos por los que fluye la información. Hay tres clases de buses: •

Bus de datos: a través de ellos circulan los datos por el ordenador.

•

Bus de control: Permite que el microprocesador controle los dispositivos conectados a él (normalmente esto se hace a través del chipset).

•

Bus de dirección: transportan las direcciones de la memoria en las que se deben leer o escribir datos.

Cuanto mayor sea el número de líneas del bus de datos, mayor será la cantidad de información que puede circular a la vez. Memoria RAM La memoria de acceso aleatorio, (en inglés: Random Access Memory, cuyo acrónimo es RAM), o más conocida como memoria RAM, se compone de uno o más chips y se utiliza como memoria de trabajo para programas y datos. Es un tipo de memoria temporal que pierde sus datos cuando se queda sin energía (por ejemplo, al apagar la computadora), por lo cual es una memoria volátil. Se trata de una memoria de semiconductor en la que se puede tanto leer como escribir información. Se utiliza normalmente como memoria temporal para almacenar resultados intermedios y datos similares no permanentes. Se dicen "de acceso aleatorio" debido a que el tiempo que se tarda en acceder a un dato en particular no depende de la ubicación del mismo dentro de la memoria.

SIMM de 30 contactos y 72 contactos


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DIMM 168 de contactos

Bancos de memoria

RDRAM de 180 contactos

Esta memoria es muy importante, hasta el punto de que el rendimiento de un ordenador depende directamente de la cantidad de memoria RAM y de la velocidad de la misma, por lo que cada vez es más frecuente encontrar equipos de 3 y 4GB de memoria RAM. La memoria RAM de un ordenador sí se puede ampliar, siempre y cuando la placa madre tenga libres zócalos de memoria RAM. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Puertos Es habitual que un ordenador disponga de uno o dos puertos serie, un puerto paralelo y dos puertos USB. Sin embargo, si hiciera falta, resultaría sencillo aumentar el número de estos puertos mediante nuevas tarjetas de expansión. Puertos serie. Estos puertos solo pueden transferir un dato a la vez, por lo que resultan lentos; suelen utilizarse para dispositivos como módems externos, ratones, etc. Puertos paralelo. Estos puertos pueden transferir 1 Byte de información a la vez, por lo que son bastante más rápidos que los anteriores. Suelen utilizarse para conectar, sobre todo, el escáner y la impresora, aunque están prácticamente en desuso junto con el serie, a partir de la aparición del puerto USB. Puertos USB (Universal Serial Bus). O puerto serie universal. Estos puertos poseen una alta velocidad de transferencia de información y, permiten conectar y desconectar los dispositivos sin necesidad de apagar el ordenador (Hot Plug). Cada vez se utilizan más. Conectores Los Puertos necesitan conexiones que permitan la comunicación con el exterior. suelen situarse en la parte trasera de la caja de la CPU, accesibles desde el exterior.

Actualmente, tanto el teclado como el ratón de un ordenador tienen conectores específicos, situados en la parte superior de la parte trasera del ordenador, que suelen estar identificados mediante símbolos, e incluso colores diferentes. Hoy en día, existen teclados y ratones inalámbricos que no necesitan cables para conectarse al ordenador, sino que transmiten la información por infrarrojos (IR).


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Tarjetas de Expansión Todas las tarjetas de expansión tienen dos características fundamentales e imprescindibles para que puedan funcionar correctamente los dispositivos conectados a ellas. Estas son: •

Deben conectarse a la placa madre a través de una ranura de expansión, están normalizadas para un cierto bus (AGP, PCI, etc.)

•

Necesitan un software específico, denominado controlador o driver, para que el sistema pueda controlarlos. Este software lo proporciona el fabricante de la tarjeta.

Algunas tarjetas que nos podemos encontrar en un ordenador son: Tarjeta gráfica Es una tarjeta de expansión imprescindible para el ordenador, ya que es la encargada de enviar la información al monitor para que este la muestre. Básicamente, su misión es recoger la información digital que le envía la CPU y transformarla en señal analógica para enviársela al monitor. Se conecta en un “slot” tipo AGP.

Tarjeta de sonido Es el conversor analógico digital de sonido. A ella se conectan los altavoces y el micrófono u otra fuente de sonido. La placa base incorpora un altavoz capaz de producir sonidos, aunque de mucha peor calidad. Se conecta en un slot tipo PCI.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Módem interno Es una tarjeta de expansión más, cuya misión es convertir la señal interna del ordenador (digital) en señal analógica, para ser enviada por una línea telefónica. También realiza el proceso contrario. Puede disponer de un solo conector para el cable telefónico. Se conecta en un slot PCI.

Tarjeta de red. Permite conectar varios ordenadores entre sí formando entonces una red de área local. Como existen varios tipos de cableado de red, estas tarjetas proporcionan conectores para cada uno de ellos.

Periféricos Se denominan periféricos tanto a las unidades o dispositivos a través de los cuales la CPU se comunica con el mundo exterior, como a los sistemas que almacenan o archivan la información, sirviendo de memoria auxiliar de la memoria principal. Periféricos de entrada Son los que introducen datos externos a la computadora para su posterior tratamiento por parte de la CPU. Estos datos pueden provenir de distintas fuentes, siendo la principal un ser humano. Los periféricos de entrada más habituales son: Teclado Es un periférico o dispositivo que consiste en un sistema de teclas, como las de una máquina de escribir, que permite introducir datos a un ordenador o dispositivo digital.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Mouse Es un periférico de entrada del ordenador. Se utiliza con una de las manos del usuario y detecta su movimiento relativo en dos dimensiones por la superficie horizontal en la que se apoya, reflejándose habitualmente a través de un puntero o flecha en el monitor.

Webcam Es una pequeña cámara digital conectada a un ordenador, la cual puede capturar imágenes y transmitirlas a través de Internet en directo.

Micrófono Su función es la de transformar (traducir) las vibraciones debidas a la presión acústica ejercida sobre su cápsula por las ondas sonoras en energía eléctrica o grabar sonidos de cualquier lugar o elemento.

Escáner Es un periférico que se utiliza para convertir, mediante el uso de la luz, imágenes impresas a formato digital.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Periféricos de Salida Son los que reciben información que es procesada por la CPU y la reproducen para que sea perceptible para el usuario.

Monitor Es un dispositivo de salida que, mediante una interfaz, muestra los resultados del procesamiento de una computadora.

Impresora Es un periférico de ordenador que permite producir una copia permanente de textos o gráficos de documentos almacenados en formato electrónico, imprimiéndolos en medios físicos, normalmente en papel o transparencias, utilizando cartuchos de tinta o tecnología láser.

Altavoces Es un dispositivo utilizado para la reproducción de sonido.

Sistemas de Almacenamiento


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Debido a que la memoria RAM tiene una capacidad de almacenamiento limitada, pero sobre todo por su condición de volatil, es necesario dotar a la máquina de otros sistemas permanentes para almacenar la información. Discos Duros Se trata de un conjunto de discos superpuestos a los que se les ha aplicado, por ambos lados, una película de partículas magnéticas que permiten almacenar información. Para poder grabar y leer información del disco, se necesitan unas cabezas que se mueven a las distintas partes del disco mediante unos brazos. Estas cabezas pueden leer o grabar, dependiendo de las órdenes enviadas por la CPU. Los discos magnéticos pueden estar dentro de la caja de la CPU (discos duros) o pueden estar en el exterior (Discos flexibles).

Disco Flexible Un disco flexible o disquete es un soporte de almacenamiento de datos formado por una pieza circular de material magnético, fina y flexible encerrada en una carcasa de plástico cuadrada o rectangular. Los disquetes se leen y se escriben mediante un dispositivo llamado disquetera. Es un disco más pequeño que el CD, tanto en tamaño externo como en capacidad, que está encerrado en una funda de pasta que lo protege.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar CD-ROM Un CD-ROM (del inglés Compact Disc Read Only Memory, "Disco Compacto de Memoria de Sólo Lectura"), es un disco compacto óptico utilizado para almacenar información no volátil, el mismo medio utilizado por los CD de audio, puede ser leído por un ordenador lector de CD-ROM. Un CD-ROM es un disco de plástico plano con información digital codificada en una espiral desde el centro hasta el borde exterior. DVD El DVD, del inglés "Digital Versatile Disc"("Disco Versátil Digital") o "Digital Video Disc"("Disco de Video Digital") debido a su popular uso en películas, es un formato de almacenamiento óptico que puede ser usado para guardar datos, incluyendo películas con alta calidad de vídeo y audio. Se asemeja a los discos compactos en cuanto a sus dimensiones físicas (diámetro de 12 u 8 centímetros), pero están codificados en un formato distinto y a una densidad mucho mayor.

Memoria USB Una memoria USB (de Universal Serial Bus, en inglés pendrive o USB flash drive) es un pequeño dispositivo de almacenamiento que utiliza memoria flash para guardar la información que puede requerir o no baterías (pilas), en los últimos modelos la batería no es requerida, la batería era utilizada por los primeros modelos. Estas memorias son resistentes a los rasguños (externos) y al polvo que han afectado a las formas previas de almacenamiento portátil, como los disquetes, CDs y los DVDs.


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Los Sistemas Técnicos


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Los sistemas técnicos En gran parte de los sistemas técnicos están presentes simultáneamente diversas técnicas (mecánica, hidráulica, neumática, eléctrica, electrónica, térmica, química, radiante, etc.), y subsistemas (sistemas) asociados a cada una de estas técnicas. Tomemos el caso del automóvil:

Esta presentación es muy sintética, podríamos profundizarla, por ejemplo agregando el Sistema electrónico de encendido, corriente en los automóviles modernos, o el Sistema neumático de los air bags, etc., pero para nuestro propósito, que es presentar el tema de la simultaneidad de técnicas presentes en casi todos los sistemas, consideramos que es suficiente. Recordamos lo que hemos dicho, en casi todos los sistemas (por ejemplo, el sistema de frenado del automóvil, el sistema de suspensión, el sistema de encendido, el sistema de luces, etc.) están presentes dispositivos vinculados a diversas técnicas; un ejemplo: la llave de luz, si bien forma parte de un sistema eléctrico, es un dispositivo mecánico.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar El sistema de frenado de vehículos automotores Analicemos ahora el sistema de frenado de vehículos automotores, un caso interesante, porque para cumplir la función de accionar el mecanismo de freno se puede apelar a uno u a otro de los sistemas mencionados (Mecánico, hidráulico, neumático, eléctrico). Recordemos que en el caso de los automóviles, existen dos tipos de freno, el de mano y el de pie, el primero se utiliza para mantenerlo detenido, mientras que el segundo para aminorar la marcha o detenerlo; en este caso nos referimos en forma general a los sistemas que permiten aminorar la marcha de un vehículo o detenerlo. Sistema de frenado basado en fricción mecánica Los frenos de fricción son los corrientemente utilizados en los vehículos automotores, normalmente son dispositivos que para aminorar la marcha o detener un vehículo, utilizan la fricción (Intencionalmente provocada) entre las llamadas zapatas, cintas o pastillas de freno o superficies metálicas preparadas especialmente para ese fin, transformando la energía cinética de rotación, o de translación de la maquina, en energía térmica que se disipa en el ambiente. El sistema de frenado, como cualquier otro sistema, puede descomponerse en subsistemas (Los que a su vez pueden ser considerados como sistemas).


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Calefón a gas El calefón podría ser considerado como un subsistema de los sistemas termomecánicos, estos se materializan en muy diversas formas, pero muchas pueden compartir muchos de los subsistemas aquí presentados.

El refrigerador (Heladera) Podemos caracterizar a la heladera como un artefacto con un sistema que sustrae calor, el sistema que realiza esta operación es el sistema de refrigeración (sistema neumático).


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www.tecnologia-tecnica.com.ar El refrigerador podemos representarlo por el siguiente diagrama de bloque:

Enfoque sistémico del refrigerador El compresor comprime el gas, que como consecuencia se calienta, un condensador a la salida del compresor disipa el calor al exterior, el gas comprimido pasa por una válvula de expansión y se expande en el evaporador con absorción de calor. El evaporador esta dentro del gabinete del refrigerador; el condensador, que es por donde se disipa el calor, en la parte posterior. Podemos representar (dentro de las líneas de punto) el sistema de refrigeración mediante el siguiente diagrama de bloque.


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Sistemas de Control


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Sistemas de control Introducción El hombre ha utilizado herramientas para satisfacer sus necesidades. Por ejemplo, descubrió, quizá por casualidad, cómo obtener fuego para proporcionarse calor y cocinar sus alimentos. Lo hizo frotando enérgicamente dos trozos de cierta piedra (pedernal). La piedra era su herramienta. Hoy en día, se dispone de pequeños y económicos encendedores que permiten disponer inmediatamente de fuego. Si se los observa con atención, se verá que tienen una pequeña piedra, que cuando es rozada por la medita metálica que hacemos girar, desprende chispas que encienden el gas. Precisamente, el material con que está hecha esa pequeña piedra es, en esencia, el mismo que utilizaban nuestros antepasados de las cavernas. En la actualidad lo encontramos, junto con un tanque de gas, una válvula que regula su salida, una entrada de oxígeno y hasta otra válvula de recarga formando parte de un sistema: el encendedor. Cada componente, por sí mismo, no puede proporcionar fuego, pero sí puede hacerlo el conjunto. Características y tipos de sistemas de control Un encendedor, una bicicleta y un automóvil son sistemas que funcionan sólo si cuentan con todos sus componentes y éstos desarrollan sus funciones en forma simultánea. Un sistema es un conjunto de elementos o dispositivos que interactúan para cumplir una función determinada. Se comportan en conjunto como una unidad y no como un montón de piezas sueltas. El comportamiento de un sistema cambia apreciablemente cuando se modifica o reemplaza uno de sus componentes; también, si uno o varios de esos componentes no cumplen la función para la cual fueron diseñados. Entonces, resulta necesario controlar cada elemento en forma independiente, o bien, el resultado final de todo el sistema. Se puede controlar la batería de un auto, la presión de los neumáticos, la temperatura del agua de refrigeración o la presión de aceite: batería, neumáticos, agua de refrigeración y aceite son algunos de los componentes de un automóvil. Pero, además, es posible controlar la velocidad del auto, que es el resultado del funcionamiento del motor en su conjunto.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Consideremos, por ejemplo: Una cocina como "sistema integral hogareño de cocción de alimentos". ¿Cómo hacemos para supervisar la temperatura del horno para cocinar una torta? Primero, encendemos el horno, y luego, giramos la perilla que lo identifica. Con este accionar, se modifica la apertura de la válvula que regula la cantidad de gas que llega al quemador del horno, y de esta manera su temperatura final. Esta operación permitirá accionar en forma manual el sistema de control de la temperatura del horno. Lo haremos teniendo en cuenta nuestra experiencia anterior o las indicaciones de la receta que leímos en un libro, para que el resultado sea el esperado. Hemos controlado el proceso. Ahora bien, a medida que el hombre y las, técnicas por él desarrolladas evolucionaron, las máquinas dejaron de ser herramientas que realizaban una sola operación para ejecutar varias de manera consecutiva y simultánea. Entonces, los procesos resultaron más Complejos, más costosos y de mayor duración. Por lo tanto, no fue posible controlar el sistema manualmente, sino que se hizo necesario el empleo de diversos mecanismos. Por ejemplo: Consideremos una pequeña planta embotelladora de vino. Hace algunos años, para que una máquina colocara el corcho a presión, una empleada debía sostener la botella ya llena en forma manual. Hoy en día, una máquina llena la botella vacía, la tapa y hasta le coloca la etiqueta en pocos segundos. Y, aun más, todo esto lo hace simultáneamente con varios envases. Es decir que, con el tiempo, se no se hacen más operaciones individuales, y se pasa a realizar procesos o conjuntos de operaciones vinculadas entre sí. ¿Qué hace que nuestra máquina embotelladora funcione adecuadamente, tome sólo una botella por vez, no pegue tres etiquetas en cada envase, o deje de funcionar si el líquido que envasa se ha terminado? Pues de esto se ocupa el control automático de procesos.


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La aplicación de sistemas de control a los artefactos electrodomésticos ha mejorado la vida de las personas. Por ejemplo, antes se usaban las planchas que funcionaban con carbón. Más tarde, las abuelas utilizaron pesadas planchas eléctricas, que tardaban mucho tiempo en calentar, y cuya temperatura resultaba muy difícil de regular. Hoy en día, las planchas son livianas y cómodas, regulan la temperatura según el tipo de tela, rocían la ropa con vapor, etcétera. Pero los cambios tecnológicos incidieron sobre todo en la actividad industrial. Infinidad de tareas, realizadas hasta hace poco en forma manual, hoy se efectúan mecánicamente. Más aún, los controles automáticos se han generalizado por completo en el mundo de la industria. En consecuencia, las industrias requieren menos operarios "manuales" y más personal especializado, por ejemplo, técnicos electricistas, electrónicos e informáticos, capaces de montar, controlar, corregir y reparar los sistemas implementados. La capacitación técnica resulta, entonces, imprescindible para poder acceder a estos nuevos puestos de trabajo. Tipos de control El control de un sistema se efectúa mediante un conjunto de componentes mecánicos, hidráulicos, eléctricos y/o electrónicos que, interconectados, recogen información acerca del funcionamiento, comparan este funcionamiento con datos previos y, si es necesario, modifican el proceso para alcanzar el resultado deseado. Este conjunto de elementos constituye, por lo tanto, un sistema en sí mismo y se denomina sistema de control. Para Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar estudiarlo, es necesario suponer que sus componentes forman conjuntos, que reciben una orden o entrada y producen una respuesta o salida. Estos conjuntos se representan gráficamente en forma de rectángulos o bloques vinculados por flechas, las cuales muestran las conexiones que existen entre aquéllos y los efectos que producen. La forma más simple para esquematizar un proceso de control es un bloque sobre el que incide una entrada y se genera una salida. Por ejemplo, para la regulación de la temperatura de un horno.

Sistemas de control manuales y automáticos

Los sistemas de control pueden ser manuales o automáticos.

Sistema Manual

Para obtener una respuesta del sistema, interviene el hombre sobre el elemento de control. La acción del hombre es, entonces, la que actúa siempre sobre el sistema (cierra o abre, acciona un interruptor, aprieta el freno...), para producir cambios en el funcionamiento.

Encontramos sistemas de control manuales, por ejemplo, en:

El frenado de un auto. El encendido y el apagado de las luces en una habitación. La operación de la hornalla de gas de una cocina. El control del agua de una canilla. Etc. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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Sistema Automático El sistema da respuesta sin que nadie intervenga de manera directa sobre él, excepto en la introducción de condiciones iniciales o de consigna. El sistema “opera por sí solo”, efectuando los cambios necesarios durante su funcionamiento. Así, se reemplaza el operador humano por dispositivos tecnológicos que operan sobre el sistema (relés, válvulas motorizadas, válvulas solenoides, actuadores, interruptores, motores, etc.).

Encontramos sistemas automáticos de control en, por ejemplo:

Heladeras. Termotanques. Alumbrado público. Piloto automático de un avión. Equipos de aire acondicionado.

Lazos de control

Ya consideramos una de las particularidades que presentan los sistemas de control, la que nos permitió diferenciarlos entre manuales y automáticos. Los sistemas de control, además, pueden ser caracterizados por lo que se denomina lazos de control.

Por Ejemplo:

Supongamos que necesitamos hervir el agua fría que llena una cacerola, en una cocina a gas.

1) La primera posibilidad es que encendamos la hornalla de la cocina, regulemos la llama del fuego, coloquemos la cacerola sobre la hornalla y nos retiremos a realizar otras actividades. ¿Qué ocurre, entonces? El agua comienza a calentarse, aumentando su temperatura, hasta que comienza a hervir; cuando llega a la temperatura de ebullición y la llama de la hornalla sigue encendida y el agua, tal Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar vez, se desborde de la cacerola, con el riesgo de que se puede apagar la llama de la hornalla y continuar saliendo gas–.

2) La segunda posibilidad es que encendamos la hornalla de gas, regulemos la llama del fuego, coloquemos la cacerola sobre la hornalla y permanezcamos frente a la cocina observando el agua de la cacerola. ¿Qué ocurre, en esta situación? El agua comienza a calentarse, aumentando su temperatura, hasta que comienza a hervir; cuando llega a este punto, actuamos sobre la llave de la hornalla disminuyendo, poco a poco, la llama del gas, hasta que –llegado el punto de ebullición del agua– cerramos totalmente el paso de gas, apagándose así, la llama de la hornalla.

Podemos detectar que, en la primera situación, el hecho de que el agua esté hirviendo (salida del sistema) no tiene ninguna acción sobre la llama de la hornalla (entrada del sistema). En cambio, en la segunda posibilidad observamos que, al iniciarse el proceso de ebullición (salida del sistema), la persona presente comienza a actuar sobre la llave de gas de la hornalla, disminuyendo la llama (entrada del sistema) hasta apagarla. En el primer caso, estamos ante un sistema de control de lazo abierto; en la segundo, ante un sistema de control de lazo cerrado.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar El ejemplo anterior ilustra, con sus dos variantes, controles manuales del proceso porque es una persona quien actúa sobre el sistema, regulando y apagando la llama de la hornalla, en el caso de lazo cerrado.

Ampliación Conceptual Sistemas de control de lazo abierto En estos sistemas la señal de salida no influye sobre su regulación. Se obtienen los datos de entrada y se ejecuta el proceso de control. Un ejemplo de sistema de lazo abierto es el semáforo. La señal de entrada es el tiempo asignado a cada luz (rojo, amarilla y verde) de cada una de las calles. El sistema cambia las luces según el tiempo indicado, sin importar que la cantidad de tránsito varíe en las calles.

La mayor parte de sistemas de lazo abierto serán automatismos a los que no podremos llamar en sentido estricto robots porque, al no tener en cuenta la salida, su capacidad de toma de decisiones “inteligentes” es muy limitada. Por ejemplo, un sistema de riego en lazo abierto tiene un temporizador que lo pone en marcha todos los días a una determinada hora; riega las plantas durante un cierto tiempo pasado el cual se interrumpe, con independencia de que las plantas hayan recibido la cantidad de agua adecuada, una cantidad excesiva o una cantidad insuficiente. Se trata de un automatismo, pero no de un auténtico robot.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Sistemas de control de lazo cerrado Se trata de aquellos sistemas que poseen retro alimentación de la señal de salida que interviene en la regulación. Un equipo de aire acondicionado es un sistema de lazo cerrado, ya que cuenta con un sensor que permanentemente registra la temperatura ambiente, y con un comparador, que determina sí la temperatura es la deseada. Si es necesario corregirla, el comparador da la señal para que esto ocurra.

Un sistema de riego en lazo cerrado, no se detendrá al cabo de un tiempo fijo, sino cuando detecte que se está consiguiendo el objetivo buscado, es decir, que la humedad de las plantas es la adecuada. Y se pondrá en marcha, no a una hora determinada, sino en cualquier momento en que la humedad se sitúe por debajo de un valor determinado.

Las estufas pueden tener sistemas de control de lazo abierto o de lazo cerrado.


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Esquema lazo abierto

Esquema lazo cerrado

Consideremos, por ejemplo, el subsistema motor, en una heladera eléctrica familiar: La persona que manipula la heladera selecciona un punto de temperatura interna y acciona manualmente el regulador que se encuentra en el interior del artefacto, que actúa como señal de referencia. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Se pone en funcionamiento la heladera y el sistema de control que posee el equipo comanda el funcionamiento (paradas y arranques) del equipo de frío, tratando de mantener el valor de la temperatura interna en el valor más ajustado posible al valor prefijado. Estas operaciones de arranque y parada las efectúa automáticamente, sin intervención del hombre.

Pensemos ahora en el siguiente ejemplo del horno. ¿Cómo puede regularse la temperatura del horno para cocinar un pollo durante una hora? Los pasos a seguir serían: 1. Encender el quemador; 2. Girar la perilla de la válvula que regula el gas, de manera que la cantidad de calor que se genera satisfaga las indicaciones de la receta leve, moderado, fuerte). En ese momento, una válvula reguladora (el sistema de control) se abrirá o se cerrará para que pase la cantidad de gas necesaria para que arda en el quemador con el calor deseado. Si se desea modificar la temperatura, se debe girar la perilla de la válvula a fin de dejar pasar más o menos gas.


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225

www.tecnologia-tecnica.com.ar Luego hay que colocar el pollo dentro del horno durante el tiempo establecido. Éste es un sistema de control de lazo abierto, pues la salida no modifica el funcionamiento del sistema. ¿Pero qué sucedería si durante la hora de cocción la presión del gas en la línea disminuyera? Pasará menos gas y no se alcanzará el punto de cocción en el tiempo buscado. Los sistemas de lazo abierto no cumplen su función en presencia de modificaciones o perturbaciones del medio. Este tipo de inconveniente tiene lugar a diario en innumerables situaciones; para solucionarlos, se han desarrollado los sistemas de lazo cerrado, en los cuales se incluyen tres nuevos elementos: el sensor, la retroalimentación y el comparador. •

El sensor colecta la información sobre el estado de salida del sistema.

•

La retroalimentación es la vía por la cual viaja esa información.

•

El comparador coteja esa salida con la entrada del sistema. Si la entrada y la salida son iguales, el sistema se encuentra estabilizado; pero si son diferentes, entonces el controlador reaccionará modificando el sistema para corregir la situación. Éste es el caso de los hornos que se usan en los procesos industriales, y que tienen un sistema de control de lazo cerrado. En ellos, la entrada es la temperatura buscada del horno, por ejemplo, 120 ºC. El controlador, una válvula de gas electrónica, dejará pasar suficiente gas a fin de alcanzar esa temperatura. Si la presión del gas descendiera, o si hiciera mucho frío alrededor, entonces, un sensor de temperatura enviaría una señal de retroalimentación al comparador, y éste abrirá la válvula para dejar pasar mayor cantidad de gas. El comparador permanentemente toma la señal de entrada, la compara con la retroalimentación, e informa al controlador si debe realizar modificaciones para estabilizar el sistema. Termostato bimetal para un quemador de gas


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Termostato electromecánico

Lazos de realimentación

En los sistemas de control pueden existir dos tipos de lazos de realimentación (Gay, A.; Ferreras, M. Op.cit.): Lazo de realimentación positiva (aumento de la divergencia) Lazo de realimentación negativa (convergencia hacia un fin)

Realimentación positiva

Para comprender este concepto consideremos, inicialmente, el caso de las poblaciones Y de la basura que en ellas se produce:


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Es éste un caso de realimentación positiva –en el lenguaje común se suele conocer como efecto “bola de nieve”–. Esto ocurre cuando un aumento de la señal de realimentación produce un aumento en la salida del sistema: la situación final cada vez tiene más divergencia con respecto a la situación inicial. La representación esquemática en un diagrama en bloques sería:

Lo señalado para el aumento también es válido para la disminución. En cualquiera de los casos, el sistema tiende al desequilibrio (destrucción o bloqueo, respectivamente). Es decir, el sistema tiende al colapso. Por este motivo, los sistemas de realimentación positiva no tienen campo de aplicación en los sistemas de control automático que se utilizan en los procesos, plantas o equipos, ya que ahí lo que se trata de lograr es el equilibrio de los sistemas.


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Realimentación negativa

El sistema de realimentación negativa es el utilizado en los sistemas de control automático, ya que –en general– se desea que el sistema tienda al equilibrio.

Esto sucede con: El control de la temperatura de una plancha, El ajuste a la ruta de un avión cuando éste está conducido por un piloto automático, El número de r.p.m. en un motor si aumenta o disminuye la carga, La regulación de la salida de agua de un dique si aumenta o disminuye el aporte de agua al embalse, etc.

La representación esquemática de un sistema de realimentación negativa mediante un diagrama en bloques es ésta:

Señales de control

Los sistemas de control operan, en general, con magnitudes de baja potencia, llamadas genéricamente señales de control o, simplemente, señales. Las señales de control gobiernan los accionamientos de potencia (motores, contactores, válvulas de cierre y apertura o regulación, distintos componentes eléctricos y, o mecánicos, etc.) que actúan sobre equipos, plantas o procesos, y que son los que realmente –en forma directa o indirecta– llevan a cabo el aporte energético sobre el sistema. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Las señales que gobiernan los accionamientos de un sistema –señales de control– son producidas a partir de las señales de referencia y de realimentación que llegan al dispositivo de comparación, el cual emite una señal de desviación que actúa sobre el elemento de control y éste sobre el proceso. Las señales de realimentación son producidas por sensores (denominados también detectores o captadores) que intervienen en el proceso, equipo, planta o sistema. Éstos convierten información física real –como temperatura, presión, nivel de iluminación, velocidad, tiempo, intensidad de la corriente eléctrica, tensión, peso, caudal, cantidad de piezas, etc. –, en una señal de realimentación que, una vez procesada, es utilizada para supervisar y controlar el sistema.

Actúan como sensores:

El termostato de la heladera, plancha o el del equipo de aire acondicionado, El dispositivo de encendido de la luz de emergencia, en pasillos de edificios, El dispositivo que no habilita el funcionamiento de ascensores, trenes y subterráneos por puerta abierta, El presostato que controla la presión de un tanque de aire comprimido, etc. A los sensores se los suelen denominar, frecuentemente, transductores, cuando convierten una señal de una naturaleza en una señal de otra naturaleza. Pero, en aplicaciones industriales se utiliza, en general, la palabra transductor, cuando se quiere señalar una conversión de una señal de cualquier naturaleza en una señal eléctrica.

Son ejemplos de transductores:

Un micrófono, que transforma energía sonora en una señal eléctrica. El parlante de un baffle, que actúa de modo inverso al micrófono, ya que transforma una señal eléctrica de audio en energía sonora. Una termocupla, que transforma una señal de temperatura en una señal eléctrica (estufa a gas, calefón, termotanque, etc.). Un detector de llama, que transforma una señal luminosa (energía radiante) en una señal eléctrica.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Una dínamo tacométrica, que transforma la velocidad angular del volante del motor de un auto, en una tensión eléctrica que se lee en el taquímetro (voltímetro calibrado en r.p.m.) del tablero del auto como r.p.m. Las señales producidas por sensores pueden ser analógicas o digitales binarias. (Binaria significa con dos estados: dos dígitos; alto, bajo; high – low; 1 – 0)

Sensores o captadores

Habitualmente los sistemas automáticos se ponen en marcha según los datos que reciben del entorno mediante unos dispositivos llamados sensores. Los sensores miden o detectan los cambios que se producen en el entorno respecto a ciertas magnitudes: temperatura, posición, velocidad, presión, etc. Las puertas que se abren automáticamente en presencia de una persona, tienen un sensor óptico. Los sensores son dispositivos que captan información del medio y son capaces de traducir y transmitir esa información a un elemento controlado!: De acuerdo con el tipo de señal que emitan, los sensores se pueden clasificar en digitales y analógicos. En los sensores digitales, la señal de salida sólo tiene dos posibles estados: "bajo" y "alto". La salida cambia de un estado a otro cuando el estímulo de entrada supera un umbral predeterminado. En cambio, en los sensores analógicos, la seña! de salida se modifica proporciona (mente a la señal de entrada. Por ejemplo, un termómetro digital emitirá una señal eléctrica si la temperatura excede, por ejemplo, los 70 °C, y una baja si ésta es menor de 70 °C. Por su parte, el termómetro analógico emitirá una corriente eléctrica tanto más intensa cuanto mayor sea la temperatura. De acuerdo con la señal que Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar reciben, los sensores se pueden clasificar en ópticos y de posición (de fin de carrera y de distancia), entre otros.

Los sensores ópticos son dispositivos sensibles a la cantidad de luz que incide sobre ellos. Contienen una célula fotoeléctrica, capaz de conducir más corriente eléctrica cuanta más energía luminosa recibe. Son muy utilizados como sensores de proximidad, es decir, reaccionan a la presencia de una persona u objeto. Están compuestos por un emisor de luz infrarroja y un receptor del mismo tipo de luz. Ambos miran en la misma dirección, y cuando un objeto se sitúa frente a ellos, la luz emitida por el emisor es reflejada en el objeto hacia el receptor, el cual se activa. El emisor y el receptor también pueden montarse a cierta distancia uno del otro, a fin de construir una barrera luminosa. Cuando un objeto se interpone, el receptor deja de recibir la luz emitida por el emisor.

Los Sensores de Posición permiten conocer la posición relativa de un objeto en un sistema. Pueden percibir la presencia del objeto en el extremo de un recorrido, como los sensores de fin de carrera, o la distancia a la que se encuentra el objeto del sensor, como los sensores de distancia.


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Los Sensores de Contacto (fin de carrera) son, básicamente, interruptores que se accionan cuando un elemento móvil alcanza determinado punto de su recorrido, que no se desea sobrepasar. También se usan como elementos de seguridad: todos los ascensores tienen estos sensores en los pisos más bajos y más altos, que desconectan y bloquean el sistema de movimiento ante cualquier desperfecto. Son excelentes ejemplos de sensores digitales. Mientras el objeto no llegue al final del recorrido, la salida se encuentra, por ejemplo, en "bajo". Cuando el objeto acciona el sensor, la salida cambia inmediatamente a "alto".

Según su principio de funcionamiento, los sensores de final de carrera se clasifican en sensores inductivos o capacitivos. •

Los sensores inductivos utilizan un campo magnético que se modifica según la distancia a la que se encuentra un objeto metálico.


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Los sensores capacitivos emplean un campo eléctrico que se modifica según la distancia a la que se encuentra el objeto. Pueden reaccionar ante cualquier tipo de sólidos suficientemente densos, y también líquidos.

Los Sensores de Temperatura El sensor de temperatura (que muchas veces es mal llamado también termostato) es un sensor graduado con un rango de operación.

Los Sensores de Humedad se basan en que el agua no es un material aislante como el aire sino que tiene una conductividad eléctrica, por lo tanto un par de cables eléctricos desnudos (sin cinta aislante recubriéndolos) van a conducir una pequeña cantidad de corriente si el ambiente es húmedo; si colocamos un transistor en zona activa que amplifique esta corriente tenemos un detector de humedad.

Los Sensores Magnéticos básicamente detectan los campos magnéticos que provocan los imanes o las corrientes eléctricas. El principal es el llamado interruptor Reed; consiste en un par de láminas metálicas de materiales ferromagnéticos metidas en el interior de una cápsula que se atraen en presencia de un campo magnético, cerrando el circuito.


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Los Sensores Infrarrojos son diodos capaces de emitir luz infrarroja y transistores sensibles a este tipo de ondas y que por lo tanto detectan las emisiones de los diodos. Esta es la base del funcionamiento de los mandos a distancia; el mando contiene diodos que emiten infrarrojos que son recibidos por los fototransistores del aparato. Los diodos de infrarrojos son a simple vista idénticos a los LED, como se puede apreciar en la imagen, y se representan de la misma manera, mientras que el símbolo de los fototransistores es semejante al de los transistores normales pero añadiendo las flechas que representan la luz que reciben. Recordemos que las flechas salen del elemento cuando éste emite luz o radiación infrarroja y entran en él cuando el elemento recibe dicha radiación.

Los Sensores de Humo detectan los humos visibles mediante la absorción o difusión de la luz. Básicamente es un aparato de seguridad que detecta la presencia de humo en el aire y emite una señal avisando del peligro de incendio. Son utilizados para la detección de gases y humos de combustión que no son visibles a simple vista.


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Sensor de Viento. La mayoría de los modelos de mercado se basan en el principio de funcionamiento de un anemómetro de paletas que giran a una velocidad proporcional al viento; el límite de velocidad puede ajustarse a través de un potenciómetro.

Sensor de Lluvia. Un sensor de lluvia ofrece una señal binaria cuando se detecta que se ha producido la caída de gotas de lluvia en cantidad suficiente. La utilización está relacionada con el riego de jardines, recogida de toldos, cierres de persianas, etc.


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Acondicionamiento de señales Normalmente las señales que recibe el microprocesador procedente de los sensores no son adecuadas para su procesamiento, por lo que deben ser modificadas. También deben ser acondicionadas al salir del controlador para hacerlas compatibles con los actuadores. Para adecuar o acondicionar estas señales existen elementos que veremos a continuación: Elementos de Protección: Protegen al microprocesador de señales eléctricas de voltaje o intensidad elevadas. Para ello se emplean los fusibles. Amplificadores: Las señales emitidas por los sensores son de pocos milivoltios, por lo que resulta necesario amplificarlas. Para ello se emplean amplificadores operacionales. Comparadores: Los comparadores, como su nombre lo indica, comparan las señales de entrada y de salida provenientes de la retroalimentación. Pueden ser analógicos comparan magnitudes similares en forma continua (corrientes eléctricas, distancias, presiones, etc.) o digitales -comparan señales "alto"-"bajo"-. Cuando la señal de retroalimentación no coincide con la de entrada, envían otra señal a los controladores para que accionen los actuadores y equilibren el sistema, hasta que la señal de salida, en una nueva comparación, coincida con la de entrada. Permiten comparar las señales de entrada y salida. Se emplean amplificadores operacionales. Filtros: Solo permiten el paso de una banda de frecuencias para eliminar las distorsiones de las señales analógicas de los sensores. Convertidores de Señal: La salida de la mayoría de los sensores es de tipo analógico y deben convertirse en digitales. Del controlador a los actuadores debe hacerse la conversión contraria, de digital a analógico.

Procesadores y Controladores Entre los sensores y los actuadores de un sistema de control está la unidad de controlo controlador, que se encarga de analizar la información que le mandan los sensores, tomar decisiones y dar las órdenes para que actúen los elementos de salida. Según la situación de control, el controlador puede configurarse como:


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Un circuito electrónico específico

•

Un controlador lógico programable

•

Un control por ordenador

Actuadores en los Sistemas de Control El objetivo final de los sistemas de control automático consiste en iniciar, parar o regular el funcionamiento de los actuadores. Existen una gran cantidad de actuadores. Cilindros Neumáticos e Hidráulicos. Proporcionan las fuerzas necesarias para partes móviles de maquinas y brazos de robots, a través de cilindros y pistones.

Motores Eléctricos. Los motores eléctricos de corriente continua se utilizan para proporcionar movimientos giratorios en los que se requiere mucha precisión.


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Motores pasó a paso. Los motores paso a paso permiten controlar de forma precisa el ángulo de giro del motor, haciendo que el motor se coloque en una posición determinada.

Lámparas. Permiten suministrar luz cuando el sistema automático detecta a través de los sensores la falta de luz.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Sirenas. Se trata de un elemento que generalmente se utiliza en sistemas de seguridad, el mismo recibe una señal la cual transforma la energía eléctrica en energía sonora. Puede tener además diferentes sistemas luminosos que funcionan en conjunto con la disuasión sonora.

Electro Válvulas. Una electroválvula es una válvula electromecánica, diseñada para controlar el flujo de un fluido a través de un conducto como puede ser una tubería.

Automatismos analógicos y digitales

Según la naturaleza de las señales que intervienen en el proceso, los sistemas de control pueden dividirse en los grupos siguientes: Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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a) Sistemas digitales b) Sistemas analógicos c) Sistemas híbridos

Los Sistemas Digitales utilizan señales todo o nada, si o no, llamadas señales binarias por poseer sólo dos estados: abierto o cerrado, alto o bajo, etc. Estos niveles o estados se representan por variables lógicas o bits, cuyo valor sólo puede ser 0 o 1. Dentro de estos sistemas se pueden distinguir dos subgrupos: los que utilizan un sólo bit denominados automatismos lógicos y aquellos que procesan señales de varios bits para representar cantidades numéricas y que son conocidos como automatismos digitales. Los Sistemas Analógicos trabajan con señales continuas con un margen de variación determinado. Suelen representar magnitudes físicas del proceso, como presión o temperatura por ejemplo, mediante una tensión o corriente proporcionales a su valor. Los sistemas modernos con un cierto grado de complejidad, y en particular los autómatas programables, son casi siempre híbridos procesando señales de los dos tipos anteriores. En la actualidad se tiende al procesamiento en forma digital basados en un microprocesador que trata las señales todo o nada como un bit y las analógicas como numéricas. Dado que existen muchos sensores y actuadores que trabajan con señales analógicas, las interfaces deben de realizar la conversión analógica-digital (llamada A/D) para obtener una señal digital a partir de la analógica, y la digital-analógica (llamada D/A) para obtener señales analógicas a partir de las cantidades numéricas que suministra el controlador digital.

Sistemas Cableados y Programables Las opciones tecnológicas generales pueden verse en el cuadro siguiente: Tipo

Familia Tecnológica

Lógica cableada

Eléctrica

Lógica programada

Electrónica Electrónica


Subfamilias Específicas Relés Electromagnéticos Electroneumática Electrohidráulica Electrónica Estática Sistemas Microcomputadores Informáticos Minicomputadores Microsistemas (universales específicos) Autómatas programables (PLC) [email protected]

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El sistema de "lógica cableada" surgió como paso previo al de lógica programada. Estos sistemas cableados realizan una función de control fija, que depende de los componentes y de como están conectados entre sí. Son sistemas poco adaptables. La lógica debe entenderse que será cableada si se usan sistemas eléctricos puros, pero será con cañerías si se usan sistemas neumáticos, o bien constarán de ambos medios de conducción de las señales si son híbridos.

El éxito de los sistemas de "lógica programable" reside en el hecho de estar compuestos por elementos comunes (hardware estándar) y lo que se cambia es el programa (software). Esto permite una rápida y segura adaptación a nuevas exigencias de la producción, condición muy importante en el mercado competitivo actual. Por otra parte no son equipos caros ni consumen grandes energías. La tabla siguiente muestra una comparación entre los dos sistemas:

Tabla Comparativa entre Sistemas de Lógica Cableada y Programable Característica Flexibilidad de adaptación al proceso Hardware Estándar para Distintas Aplicaciones Posibilidades de Ampliación Interconexiones y Cableado Exterior Tiempo de Desarrollo del Proyecto Posibilidades de Modificación Mantenimiento Herramientas para Prueba Stocks de Mantenimiento Modificaciones sin Parar el Proceso Costo para pequeñas series Estructuración en Bloques independientes

Cableado

Programable

Baja No

Alta Si

Bajas Mucho Largo Difícil Difícil No Medios No Alto Difícil

Altas Poco Corto Fácil Fácil Si Bajos Si Bajo Fácil

Un sistema puede utilizar combinaciones de distintas tecnologías conforme a los requerimientos de la instalación, por ejemplo: en la industria del petróleo y de combustibles en general, se utilizaron siempre actuadores neumáticos, debido a los riesgos de incendios provocados por alguna descarga eléctrica accidental. Pero cada vez más se usa la tecnología eléctrica y electrónica para el control, supervisión y optimización de los procesos, dejando el comando de las válvulas con actuadores neumáticos.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Entre los sistemas programables podemos establecer la separación entre los de "programa fijo" realizado a medida de los requerimientos del usuario por el fabricante, y los programados por el usuario, o de "programación abierta". La única desventaja que tiene la programación abierta es la necesidad de contar con técnicos especializados en el diseño del sistema de control, o de sus modificaciones, y en la programación de los dispositivos de control. La tabla siguiente establece la comparación entre lógica cableada con relés, la lógica programada a medida o fija, y la lógica programada por el usuario.

Comparación de Sistemas Lógicos a Medida y Sistemas Programables por el Usuario Característica Volumen Consumo Velocidad Interconexión de Varios Procesos Desgastes Robustez Ampliación Flexibilidad Costo por Variable Interna Costo para Pequeñas series E/S > 15: Grandes series Personal de Mantenimiento Especializado Stocks de mantenimiento Lógica Combinacional Lógica Secuencial Instrucciones Aritméticas Reguladores Funciones Textos Gráficos Comunicaciones Toma Decisiones Software Standard


Sistema de Relés Alto Alto Baja Difícil Alto Alta Difícil Poca Alto

Lógica a Medida Bajo Bajo Alta Difícil Bajo Baja Muy Difícil Nula Medio

Autómata Programable Bajo Bajo Media Fácil Bajo Baja Fácil Alta Bajo

Alto

Medio

Bajo

Alto

Bajo

Medio

Poco

Mucho

Medio

Bajos Si Limitada No No No No No Bajo Nivel No

Altos Si Si Si Si Si Si Si Si No

Medios Si Si Si Si Si Si Si Si Si

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Sistema de Control con Lógica Digital


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Sistema de control con lógica digital

Los sistemas de control que utilizan lógica digital tienen, hoy en día, un vasto campo de aplicación en la producción de bienes y de servicios; el transporte, las comunicaciones, los servicios de salud, el campo de las finanzas los integran hasta tal punto que, en el área de las comunicaciones, se habla ya de la Generación Digital. Retomemos lo ya planteado acerca de señales digitales binarias.

Su rasgo diferencial radica en que son señales que únicamente pueden tener dos estados:

Alto – Bajo Verdadero – Falso 1 (Uno) – 0 (Cero) Interruptor Cerrado 1(Uno) - Interruptor Funciones Lógicas

El campo de la lógica digital se basa en tres operaciones o funciones básicas, a partir de las cuales se construye toda la lógica combinacional y secuencial, hasta el límite de los microprocesadores.

Las tres funciones básicas son:

Para analizar cada una de estas funciones vamos a utilizar ejemplos típicos del área eléctrica; pero, es importante dejar aclarado que estas funciones –y, por ende, la lógica digital– son de aplicación en otras áreas: la mecánica, la electrónica, la fluídica (la hidráulica, la neumática), la informática, las comunicaciones, el transporte, etc.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Los ejemplos del área eléctrica, por otra parte, nos van a resultar simples de materializar en proyectos tecnológicos, ya que requieren elementos accesibles como pilas, lamparitas, interruptores o pulsadores, cables, portalámparas...

Función AND (Y) Consideremos el siguiente circuito, compuesto por una pila (generador), dos interruptores (dispositivo de mando o de maniobra) y una lamparita (consumo).

Del análisis del circuito podemos señalar que: La lamparita L sólo se encenderá (valor verdadero o alto o 1) si y sólo si el interruptor A está cerrado Y (AND) el interruptor B está cerrado. Es decir, cuando ambos interruptores están en estado 1. Debido a que los interruptores son elementos de maniobra o de control, podemos asociar la operación de los interruptores a señales de información, de mando o de control. Para este caso, entonces, si ambas señales (interruptor A e interruptor B) son de valor alto (interruptores cerrados), la lamparita (salida) será de valor alto (estará encendida). Otro elemento importante para analizar en el comportamiento de esta función lógica es lo que se denomina Tabla de Verdad o Tabla de Certeza.

Tabla de Verdad Figura

Interruptor A

Interruptor B

Lámpara L

N° 1

0

0

0

N° 2

0

1

0

N° 3

1

0

0

N° 4

1

1

1


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Figura N° 1 (AND) Cuando el Interruptor “A” tiene valor 0 (Cero) y el Interruptor “B” tiene valor 0(Cero) la salida Lámpara “L” tiene valor 0(Cero).

Figura N° 2 (AND) Cuando el Interruptor “A” tiene valor 0 (Cero) y el Interruptor “B” tiene valor 1(Uno) la salida Lámpara “L” tiene valor 0(Cero).

Figura N° 3 (AND) Cuando el Interruptor “A” tiene valor 1(Uno) y el Interruptor “B” tiene valor 0(Cero) la salida Lámpara “L” tiene valor 0(Cero).


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Figura N° 4 (AND) Cuando el Interruptor “A” tiene valor 1(Uno) y el Interruptor “B” tiene valor 1(Uno) la salida Lámpara “L” tiene valor 1(Uno).

Función OR (O)

Consideremos el siguiente circuito, compuesto por una pila (generador), dos interruptores (dispositivo de mando o de maniobra) y una lamparita (consumo). Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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Del análisis del circuito podemos señalar que: La lamparita L se encenderá (valor verdadero o alto o 1), si el interruptor A está cerrado O (OR) el interruptor B está cerrado. Es decir, cuando uno cualquiera de los dos interruptores esté en estado 1. Debido a que los interruptores son elementos de maniobra o de control, podemos asociar la operación de los interruptores a señales de información, de mando o de control. En este caso, basta que una las señales (interruptor A o interruptor B) sea de valor alto (interruptores cerrados), para que la lamparita (salida) sea de valor alto (esté encendida). Tabla de Verdad Figura

Interruptor A

Interruptor B

Lámpara L

N° 1

0

0

0

N° 2

0

1

1

N° 3

1

0

1

N° 4

1

1

1

Figura N° 1 (OR) Cuando el Interruptor “A” tiene valor 0 (Cero) y el Interruptor “B” tiene valor 0(Cero) la salida Lámpara “L” tiene valor 0(Cero).


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Figura N° 2 (OR) Cuando el Interruptor “A” tiene valor 0 (Cero) y el Interruptor “B” tiene valor 1(Uno) la salida Lámpara “L” tiene valor 1(Uno).

Figura N° 3 (OR) Cuando el Interruptor “A” tiene valor 1(Uno) y el Interruptor “B” tiene valor 0(Cero) la salida Lámpara “L” tiene valor 1(Uno).


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Figura N° 4 (OR) Cuando el Interruptor “A” tiene valor 1(Uno) y el Interruptor “B” tiene valor 1(Uno) la salida Lámpara “L” tiene valor 1(Uno).


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Función NOT (Inversor)

Consideremos el siguiente circuito, compuesto por una pila (generador), un interruptor (dispositivo de mando o de maniobra) y una lamparita (consumo). El circuito dispone, además, de una resistencia R que tiene por finalidad evitar un cortocircuito sobre el generador al cerrar el interruptor.

Del análisis del circuito podemos señalar que: La lamparita L se encenderá (valor verdadero o alto o 1) si el interruptor A está abierto. Si el interruptor A está cerrado, la lámpara se apagará, ya que no existe diferencia de potencial entre sus bornes (cero tensiones).

Figura N° 1 (NOT) Cuando el Interruptor “A” tiene valor 0(Cero), la salida Lámpara “L” tiene valor 1(Uno).


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Figura N° 2 (NOT) Cuando el Interruptor “A” tiene valor 1(Uno), la salida Lámpara “L” tiene valor 0(Cero).


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253

www.tecnologia-tecnica.com.ar Compuertas lógicas

A los dispositivos lógicos básicos se los denomina compuertas, lo que significa que la señal en la salida tomará un valor dado, según el valor de las señales presentes en las entradas Las compuertas lógicas son dispositivos que tienen una única salida; pero, las entradas pueden ser varias. Las compuertas lógicas básicas se pueden combinar para formar sistemas lógicos complejos. Para analizar los funciones lógicas de diferentes compuertas, se utilizan las Tablas de Verdad que muestran las relaciones entre las variables de entrada y la salida, de manera similar a como lo planteamos respecto de los interruptores.

Compuerta “Si” o Buffer

La puerta lógica SÍ, realiza la función booleana igualdad. En la práctica se suele utilizar como amplificador de corriente o como seguidor de tensión, para adaptar impedancias (buffer en inglés). La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta SÍ es:

Su tabla de verdad es la siguiente: Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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Símbolo de la función lógica SÍ: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

Compuerta “AND” La puerta lógica Y, más conocida por su nombre en inglés AND (

),

realiza la función booleana de producto lógico. Su símbolo es un punto (·), aunque se suele omitir. Así, el producto lógico de las variables A y B se indica como AB, y se lee A y B o simplemente A por B. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta AND es:

También puede verse escrita de las siguientes formas:

F=AB F=A*B F=AxB Su tabla verdad será la siguiente:


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La salida de la compuerta AND será verdadera o alta (1) si y sólo si todas las entradas son verdaderas o altas (1)

Símbolo de la función lógica “Y”: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

Puerta AND con Transistores.

Compuerta “OR” La puerta lógica O, más conocida por su nombre en inglés OR ( la operación de suma lógica.

), realiza

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta OR es: Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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Su tabla verdad será la siguiente:

La salida de la compuerta OR será verdadera o alta (1), si cualquiera de sus entradas es verdadera o alta (1)

Símbolo de la función lógica “O”: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

Puerta OR con Transistores.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Compuerta “NOT”

La puerta lógica NO (NOT en inglés) realiza la función booleana de inversión o negación de una variable lógica. Una variable lógica A a la cual se le aplica la negación se pronuncia como "no A" o "A negada".

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta NOT es:


Se puede definir como una puerta que proporciona el estado inverso del que esté en su entrada. La salida de la compuerta NOT será verdadera o alta (1) si y sólo si la entrada es falsa o baja (0). A la inversa, la salida de la compuerta NOT será falsa o baja (0) si y sólo si la entrada es verdadera o alta (1).

Símbolo de la función lógica “NOT”: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Puerta NOT con Transistores.

Compuerta “OR-exclusiva (XOR)” La puerta lógica OR-exclusiva, más conocida por su nombre en inglés XOR, realiza la función booleana A'B+AB'. Su símbolo es el más (+) inscrito en un círculo. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta XOR es:



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www.tecnologia-tecnica.com.ar Se puede definir esta puerta como aquella que da por resultado uno, cuando los valores en las entradas son distintos. ej.: 1 y 0, 0 y 1 (en una compuerta de dos entradas). Se obtiene cuando ambas entradas tienen distinto valor.

Si la puerta tuviese tres o más entradas, la XOR tomaría la función de suma de paridad, cuenta el número de unos a la entrada y si son un número impar, pone un 1 a la salida, para que el número de unos pase a ser par. Esto es así porque la operación XOR es asociativa, para tres entradas su tabla de verdad sería:

Símbolo de la función lógica O-exclusiva: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

Compuerta “NO-Y” “NAND”


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www.tecnologia-tecnica.com.ar La puerta lógica NO-Y, más conocida por su nombre en inglés NAND, realiza la operación de producto lógico negado. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta NAND es:


Podemos definir la puerta NO-Y como aquella que proporciona a su salida un 0 lógico únicamente cuando todas sus entradas están a 1.

Símbolo de la función lógica NO-Y: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

Puerta NAND con transistores. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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Compuerta NO-O (NOR) La puerta lógica NO-O, más conocida por su nombre en inglés NOR, realiza la operación de suma lógica negada. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta NOR es:



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www.tecnologia-tecnica.com.ar Podemos definir la puerta NO-O como aquella que proporciona a su salida un 1 lógico sólo cuando todas sus entradas están a 0. La puerta lógica NOR constituye un conjunto completo de operadores.

Símbolo de la función lógica NO-O: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

Puerta NOR con transistores

Compuerta equivalencia (XNOR) La puerta lógica equivalencia, realiza la función booleana AB+~A~B. Su símbolo es un punto (·) inscrito en un círculo. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta XNOR es:


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Su tabla verdad será la siguiente:

Se puede definir esta puerta como aquella que proporciona un 1 lógico, sólo si las dos entradas son iguales, esto es, 0 y 0 ó 1 y 1 (2 encendidos o 2 apagados). Sólo es verdadero si ambos componentes tiene el mismo valor lógico

Símbolo de la función lógica equivalencia: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado


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Aplicaciones de Los Sistemas de Control


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Aplicaciones de los Sistemas de Control

Domótica Por Domótica entendemos la incorporación al equipamiento de nuestras viviendas y edificios de una sencilla tecnología que permita gestionar de forma energéticamente eficiente, segura y confortable para el usuario, los distintos aparatos e instalaciones domésticas tradicionales que conforman una vivienda (la calefacción, la lavadora, la iluminación...). La Domótica busca el aprovechamiento al máximo de la energía y luz solar adecuando su comportamiento a nuestras necesidades.

Beneficios

Los beneficios que aporta la Domótica son múltiples, y en general cada día surgen nuevos. Por ello creemos conveniente agruparlos en los siguientes apartados:

a) El ahorro energético gracias a una gestión tarifaria e "inteligente" de los sistemas y consumos. b) La potenciación y enriquecimiento de la propia red de comunicaciones. c) La más contundente seguridad personal y patrimonial. d) La tele asistencia. e) La gestión remota (vía teléfono, radio, internet, etc.) de instalaciones y equipos domésticos. f) Como consecuencia de todos los anteriores apartados se consigue un nivel de confort muy superior. Nuestra calidad de vida aumenta considerablemente. Aplicaciones de la Domótica

Las posibles aplicaciones son innumerables dadas las posibilidades de la Domótica y las posibles necesidades de los propios usuarios, por ello trataremos de agruparlas en algunas comunes. Son:

En el ámbito del ahorro energético.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar a) Programación y zonificación de la climatización. b) Racionalización de cargas eléctricas: desconexión de equipos de uso no prioritario en función del consumo eléctrico en un momento dado. Reduce la potencia contratada. c) Gestión de tarifas, derivando el funcionamiento de algunos aparatos a horas de tarifa reducida.

En el ámbito del nivel de confort: a) Apagado general de todas las luces de la vivienda. b) Automatización del apagado/ encendido en cada punto de luz. c) Regulación de la iluminación según el nivel de luminosidad ambiente. d) Automatización de todos los distintos sistemas/ instalaciones / equipos dotándolos de control eficiente y de fácil manejo. e) Integración del portero al teléfono, o del video portero al televisor.

En el ámbito de la protección personal y patrimonial: a) Detección de un posible intruso. b) Simulación de presencia. c) Detección de conatos de incendio, fugas de gas, escapes de agua. d) Alerta médica. Tele asistencia. e) Cerramiento de persianas puntual y seguro.

En comunicaciones:

a) Control remoto. b) Transmisión de alarmas. c) Intercomunicaciones. Tipología de la Vivienda

Separamos dos tipos de vivienda: la existente y la de nueva construcción, así como los edificios terciarios. La oferta actual de productos y servicios Domóticos es atractiva y se adapta a cualquier tipología de vivienda y/o edificio, ya sea existente o de nueva construcción.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Nueva Construcción

En el caso de vivienda o edificio de nueva construcción o de rehabilitación profunda, se recomienda la colocación de un cableado específico que transmita la información necesaria entre los diferentes elementos del sistema.

Reforma

En el caso de vivienda/edificio existente los requisitos de instalación son mínimos ya que es posible aprovechar la propia red eléctrica de la vivienda y la tecnología radio (sin cables) como medio de transmisión. En cualquier caso, los mecanismos de uso son actualmente sencillos y su coste se ha reducido sensiblemente en los últimos años. En cuanto a la tipología con referencia a las personas, es muy necesario mencionar la importancia de los sistemas Domóticos para personas mayores o discapacitadas. En estas circunstancias algunas medidas de confort se convierten en necesidades vitales y los mecanismos de seguridad cobran un interés específico evidente. Elementos de la Instalación

Son muchos los elementos que componen los distintos sistemas de automatización de viviendas y edificios, desde una central de gestión para sistemas centralizados hasta un mando automático a distancia. Dentro de esta multiplicidad de elementos, empezamos con la definición de dos elementos muy característicos: los sensores y los actuadores. Sensores en Domotica

Los sensores son los elementos que utiliza el sistema para conocer el estado de ciertos parámetros (la temperatura ambiente, la existencia de un escape de agua, etc.). Entre los más comúnmente utilizados se distinguen los siguientes:

Termostato de ambiente, destinado a medir la temperatura de la estancia y permitir la modificación de parámetros de consigna por parte del usuario.


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Sensor de temperatura interior, destinado a medir únicamente la temperatura de la estancia.

Sensor de temperatura exterior, destinado a optimizar el funcionamiento de la calefacción a través de una óptima regulación de su carga y/o funcionamiento.

Sondas de temperatura para gestión de calefacción, necesarias para controlar de forma correcta distintos tipos de calefacción eléctrica (por ejemplo, sondas limitadoras para suelo radiante).


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Sonda de humedad, destinada a detectar posibles escapes de agua en cocinas, aseos, etc.

Detector de fugas de gas, para la detección de posibles fugas de gas en cocina, etc.

Detector de humo y/o fuego, para la detección de conatos de incendio.


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Sensor de presencia, para detección de intrusiones no deseadas en la vivienda.

Receptor de infrarrojos.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Sensor de Lluvia Un sensor de lluvia es un dispositivo electrónico que cambia su valor de acuerdo con la precipitación de lluvia. Realiza un cálculo de la resistencia óhmica que se presenta entre ambos contactos metálicos del sensor. Cuando ocurre una modificación en las resistencias, el contacto libre de potencia se cierra y es evaluado en el módulo integrado del Bus, por medio de un convertidor.

Actuadores Es el dispositivo encargado de ejecutar una acción. Los sensores que son capaces de ejecutar una acción, en realidad son también actuadores. Son elementos que utiliza el sistema para modificar el estado de ciertos equipos e instalaciones.

Entre los más comúnmente utilizados se distinguen los siguientes: Electroválvulas de corte de suministro (gas y aguas).


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Válvulas para la zonificación de la calefacción por agua caliente.

Sirenas o elementos zumbadores, para el aviso de alarmas en curso.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Motores Eléctricos. El motor eléctrico es sin duda el actuador eléctrico más utilizado y que más aplicaciones tiene en todos los niveles de la utilización de la electricidad. Existe una gama muy amplia de tipo de motores, que se elegirán en función de la aplicación y de la red eléctrica que se disponga en el lugar de utilización. En los ámbitos de la domótica y la inmótica, los motores forman parte como accionamiento lineal o rotatorio de algún tipo de equipo con el que gobernar las múltiples instalaciones, cubriendo determinadas funcionalidades: climatización, bombeo, apertura y cierre de portones, persianas, cortinas y toldos, sistemas de elevación, ventilación, etc. O formando parte de los más diversos electrodomésticos y equipos electrónicos: lavadoras, lavavajillas, licuadoras, bombas de acuario, cámaras motorizadas, y otros muchos. Entre los más comúnmente utilizados están los motores de corriente continua y los de corriente alterna (monofásicos o trifásicos), los motores paso a paso y los motores brushless.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Lámparas. La iluminación es una necesidad, pero supone también una de las principales fuentes de confort y consumo de energía en una vivienda o edificio. Formando parte del equipo de alumbrado podemos distinguir las lámparas, como fuente de luz, y el dispositivo eléctrico y/o electrónico de preaccionamiento que permite suministrar la energía eléctrica en las condiciones apropiadas. El conjunto de lámparas agrupadas en torno a un idéntico modo de control, generalmente formando parte de una misma estancia o área, se denomina grupo de iluminación. Las lámparas incandescentes están formadas por un hilo de wolframio/tungsteno que se calienta por efecto Joule alcanzando temperaturas tan elevadas que empieza a emitir luz visible. Para evitar que el filamento se queme en contacto con el aire, se rodea con una cápsula de vidrio a la que se le ha hecho el vacío o se ha rellenado con un gas halógeno, con lo que se consigue evitar el ennegrecimiento del cristal.

La luminaria fluorescente, también denominada tubo fluorescente, es una luminaria que cuenta con una lámpara de vapor de mercurio a baja presión y que es utilizada


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www.tecnologia-tecnica.com.ar normalmente para la iluminación doméstica e industrial. Su gran ventaja frente a otro tipo de lámparas, como las incandescentes, es su eficiencia energética. Está formada por un tubo o bulbo fino de vidrio revestido interiormente con diversas sustancias químicas compuestas llamadas fósforos, aunque generalmente no contienen el elemento químico fósforo y no deben confundirse con él. Esos compuestos químicos emiten luz visible al recibir una radiación ultravioleta. El tubo contiene además una pequeña cantidad de vapor de mercurio y un gas inerte, habitualmente argón o neón, a una presión más baja que la presión atmosférica. En cada extremo del tubo se encuentra un filamento hecho de tungsteno, que al calentarse al rojo contribuye a la ionización de los gases.

Lámpara Bajo Consumo. El funcionamiento de una lámpara fluorescente compacta es el mismo que el de un tubo fluorescente común, excepto que es mucho más pequeña y manejable. Cuando enroscamos la lámpara CFL en un portalámparas (tipo Edison E27 o E14, igual al que utilizan la mayoría de las lámparas de incandescencia) y accionamos el interruptor de encendido, la corriente eléctrica alterna pasa por el balasto electrónico, donde un rectificador diodo de onda completa la convierte en corriente continua. A continuación un circuito oscilador, compuesto fundamentalmente por un circuito transistorizado que funciona como amplificador de corriente, una bobina, condensador de flujo o transformador (reactancia inductiva) y un condensador (reactancia capacitiva), se encarga de originar una corriente alterna con una frecuencia de entre 20 y 60 kHz.


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Preaccionadores Relés. Un relé es un interruptor eléctrico o electrónico basado en un circuito de acoplamiento que permite la utilización de potencias importantes a la carga (salida) a través de pequeñas señales de control en la entrada, a la vez que sirve como interfaces de protección por aislamiento ante posibles problemas eléctricos Tipos de Relés El relé que hemos visto hasta ahora funciona como un interruptor. Está formado por un contacto móvil o polo y un contacto fijo. Pero también hay relés que funcionan como un conmutador, porque disponen de un polo (contacto móvil) y dos contactos fijos

Cuando no pasa corriente por la bobina el contacto móvil está tocando a uno de los contactos fijos. En el momento que pasa corriente por la bobina, el núcleo atrae al inducido, el cual empuja al contacto móvil hasta que toca al otro contacto fijo (el de la derecha). Por tanto, funciona como un conmutador.


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También existen relés con más de un polo (contacto móvil) siendo muy interesantes para los proyectos de Tecnología los relés conmutadores de dos polos y los de cuatro polos.

Contactores El Contactor, como el relé, está pensado para trabajar como interruptor automático, pero con corrientes y tensiones más elevadas. Los contactos principales son los destinados a las maniobras del circuito de potencia de los montajes tales como alimentación de motores eléctricos, calefactores, etc. El circuito electromagnético, la bobina, la espira realizan idéntica función a la del relé; la diferencia estriba en el tamaño y algún otro detalle.


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Tanto relés como contactores son elementos clave para la realización de circuitos de mando y de fuerza, tanto en la implementación de automatismos eléctricos como en los basados en tecnologías programables, usados como elementos de preaccionamiento.

Cerraduras Eléctricas. Este tipo de actuadores se utilizan para facilitar el acceso a viviendas y edificios en combinación con otros elementos para el control de accesos que identifican al usuario o simplemente detectan o avisan de la intención de entrar. Los más simple y utilizados se basan en electroimanes que se colocan en la puerta o en el marco, permitiendo liberar el pestillo cuando se le hace llegar una señal eléctrica.


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Controlador Se trata del centro de control para gestionar toda la instalación domótica desde un único aparato. No es necesario tener un centro de control, pero nos permitirá la programación de los dispositivos y una gran flexibilidad en el uso de la domótica. Pueden ser aparatos sencillos con unos cuantos botones, hasta pequeñas consolas con pantalla táctil con un menú de opciones para el control de los dispositivos.

Nodo


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Es el dispositivo que recibe, procesa y envía las señales domóticas procedentes de los sensores hacia los actuadores. Un sistema domótico puede disponer de uno o más nodos interconectados entre sí, de los cuales «cuelgan» sus respectivos sensores y actuadores. Cuando el nodo es único y todos los sensores y actuadores de la instalación están conectados a él, se dice que es un sistema centralizado. Sin embargo, cuando existen varios nodos interconectados entre sí a través de un bus de datos común, se dice que es un sistema distribuido o descentralizado.

Concepto de Entrada-Salida

Los nodos domóticos disponen de una serie de bornes (tornillos de conexión) que permiten conectar, mediante cables, los diferentes tipos de sensores y actuadores. Los bornes en los que se conectan los sensores se denominan entradas y los de los actuadores, salidas. Existen nodos de sólo entradas, sólo salidas o de ambas a la vez.


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Sistemas y formas de automatizar una instalación eléctrica

Una instalación eléctrica puede convertirse en automática mediante:

• Pequeños automatismos aislados en determinadas partes de la instalación. Se vienen realizando desde hace tiempo para automatizar determinados circuitos de la vivienda o de los edificios. Como por ejemplo: riego automático, encendido del alumbrado de escalera, encendido y apagado de dispositivos de forma programada, etc. Esto sistemas no son en sí mismos domóticos, pero es necesario conocer su funcionamiento y conexionado para la instalación de sistemas más complejos.


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• Sistemas basados en relés o autómatas programables (PLC).

El Autómata Programable (PLC) es un dispositivo electrónico que permite procesar las señales de los sensores y, en función de un programa, activar los actuadores. Es un sistema centralizado.


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• Sistemas de corrientes portadoras.

Los sistemas de corrientes portadoras utilizan el cableado de la vivienda para la transmisión de señales domóticas. Es fácil de implementar en instalaciones convencionales sin necesidad de realizar obra. Es un sistema descentralizado. El más popular es el denominado X10.


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• Sistemas de bus.

Un bus de comunicación de dos o más hilos es el encargado de comunicar todos los nodos domóticos de la instalación. Por él se transmiten las señales de los sensores y actuadores, funcionando según el programa de usuario. Es un sistema descentralizado. Dos de los sistemas de bus más conocidos son: KNX y Lonworks.


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Instalaciones Domóticas con Autómatas


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Instalaciones Domóticas con Autómatas programables

Las instalaciones domóticas realizadas con autómatas programables, disponen un sistema de control centralizado, lo que supone que la red domótica se tiene que conectar en estrella. Al inicio de la automatización de grandes edificios, los autómatas eran los únicos dispositivos con capacidad de procesar la cantidad de señales. A medida que la demanda de ese tipo de instalaciones aumentó, los fabricantes de materiales eléctricos han diseñado sistemas exclusivos para edificios. Actualmente existen una gran variedad de sistemas centralizados, llamados controladores programables o microcontroladores, orientados a instalaciones de viviendas y pequeños edificios. Sin embargo, cuando se necesita realizar instalaciones en grandes edificios, se recurre a los sistemas distribuidos (Buses de campo KNK o LonWorks). Las nuevas arquitecturas de los controladores programables los hacen muy sencillos a la hora de configurar instalaciones, tanto en instalaciones de nueva construcción como en la reforma de instalaciones construidas. En la actualidad la mayoría disponen de módulos de E/S distribuidos por la instalación, por medio de un par trenzado de dos hilos, formando una conexión en forma de estrella con el controlador y disminuyendo el cableado. Los controladores programables son adecuados para realizar instalaciones domóticas de viviendas y automatizar cualquier instalación eléctrica en locales comerciales, pequeñas oficinas, escuelas, etc, en las que se pueden realizar el control, vigilancia y seguridad del edificio, los sistemas de ahorro energético, los sistemas de iluminación y calefacción y el control remoto de la instalación vía teléfono o Internet. Para realizar estas instalaciones, los controladores programables disponen de unidades de E/S donde se conectan los componentes de la instalación que vamos a automatizar.

Las unidades de entradas reciben la información de los elementos de campo (pulsadores, termostatos, sensores, detectores de control remoto IR/RF, sensores de alarma, etc.), envían al controlador la información recibida y este, en función de la programación realizada, comunica a las salidas la acción que se debe realizar.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Las unidades de salida transmiten la información a los elementos de campo, tales como lámparas, electroválvulas, electrodomésticos, motores de persianas, sirenas de alarmas, etc. Estos sistemas son propietarios porque pertenecen a un solo fabricante, aplican tecnología propia, utilizan una estructura de control, medios de transmisión y protocolos de comunicación de una sola empresa, por lo tanto los hace incompatibles con otros sistemas domóticos. Además, la programación se realiza con el software de cada fabricante, A continuacion estudiaremos el sistema LOGO!, basado en autómatas programables (a los que también pertenecen los sistemas ZELIO y DIALON), y el sistema VOX.2, basado en centralitas domóticas (a las que también pertenecen Vivimat, Domaike, ComuniTEC y Maiordomo). Microcontrolador Logo Es un

Microcontrolador utilizado entre otras cosas, en aplicaciones domóticas de

viviendas

y pequeños

edificios permite

solucionar

las

aplicaciones

cotidianas,

solucionando cometidos en las técnicas de instalaciones de edificios y en el control de maquinas y dispositivos. Existen varios modelos, para 12V, 24 V o 230V, así como también de distintas entradas y salidas según la necesidad: Las aplicaciones mas comunes que se pueden realizar en el campo de la domótica son: •

Control de Iluminación.

•

Control de Climatización.

•

Control de la Seguridad.

•

Control de Riego.

•

Control de Puertas, Ventanas y Toldos.

•

Etc.

Los componentes del Logo son: •

Logo BASIC, con sus distintas configuraciones

•

Módulos de ampliaciones de E/S analógicas y digitales.

•

Módulos de comunicación, AS-Interface (Tiene cuatro entradas y salidas virtuales) y EIB/KNK, para conectar el Logo al sistema de edificios KNK que, como interface con KNK, facilita la comunicación con otros dispositivos.


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Visualizador de texto Logo TD, el cual es una pantalla adicional que se conecta al logo y permite la visualización de la programación y de los detalles de la aplicación. Tiene cuatro teclas de función que pueden programarse como entradas en el programa e, igual que el modulo BASIC, tiene cuatro teclas de cursor, una tecla ESC y una tecla OK, que también pueden programarse y utilizarse para la navegación del Logo TD.


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290

www.tecnologia-tecnica.com.ar La configuración máxima que se puede obtener por medio de los módulos de ampliación es de 24 Entradas Digitales, 8 Entradas Analógicas, 16 salidas Digitales y 2 Salidas analógicas. Se puede obtener de diferente manera según el tipo de módulos con que se amplíen.

Montaje de un módulo Logo Basic en el perfil soporte.

(1)Engancha el modulo logo BASIC en el perfil soporte o riel Din. Para esto (2) empuja la parte inferior del modulo hacia abajo hasta que encastre en el perfil. La corredera ubicada en la parte posterior del módulo debe estar enclavada.

(3) Quitar la tapa del conector situada en el lado derecho del logo Basic o modulo de ampliación Logo. (4) Coloca el módulo digital en el perfil soporte, a la derecha del logo Basic, (5) desliza el módulo digital hacia la izquierda hasta que toque con el logo Basic. (6) Empuja con un destornillador la corredera hacia la izquierda. Cuando alcance la posición final, la corredera se enclavara en el Logo Basic.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Bornes El LOGO cuenta con entradas y salidas: Las entradas se designan con la letra I y una cifra. Visto el LOGO por delante, los bornes para las entradas aparecen arriba. Las salidas se designan con la letra Q y una cifra. Los bornes de las salidas se hallan en la parte inferior.

Se entiende por borne a todas las conexiones y estados que encuentran aplicación en LOGO. Las entradas y salidas pueden tener el estado ’0’ o el estado ’1’. El estado ’0’ significa que la entrada no lleva aplicada tensión y el estado ’1’ que hay aplicada tensión.

Conectar la Fuente de Alimentación

Para cablear LOGO utilice un destornillador con ancho de hoja de 3 mm. Para los bornes no se requieren casquillos terminales, pudiendo utilizarse conductores con secciones de hasta: S 1 x 2,5 mm2 S 2 x 1,5 mm2 por cada segundo porta bornes.


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292

www.tecnologia-tecnica.com.ar Conectar la alimentación

Las variantes de LOGO 230 son adecuadas para tensiones de red con valor nominal de 115 V c.a. ó 230 V c.a. y las variantes de LOGO 24 y 12 para tensiones de alimentación de 24 V c.c. ó 12 V c.c. LOGO 24 RC/RCo es apropiado además para la conexión a 24 V c.a. Las tolerancias de tensión, frecuencias de red y consumos admisibles se especifican en los datos técnicos. En las versiones de 230 V, el Logo puede funcionar con tensiones nominales de 115 V AC/DC y 240 V AC/DC. En las Versiones de 24 v y 12 v el Logo puede funcionar con una fuente de alimentación de v24 V DC, 24 V AC o 12 V DC. La alimentación de los módulos especiales se indica a continuación: El modulo de comunicación EIB/KNX debe ser alimentado con tensión de red de 12/24 V AC/DC. El bus AS-Interface requiere una fuente de alimentación especial de 30 V DC. El Logo TD debe alimentarse con una tensión de 12 V o 24 V AC/DC.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Cableado de las Entradas

Las Entradas digitales del modelo logo 230 RC/RCo y del módulo de ampliación DM16 230 R están divididas en dos grupos de cuatro entradas cada uno. En cada grupo todas las entradas deben conectarse en la misma fase. En las entradas se pueden conectar elementos de sensores. Como no están aisladas galvánicamente, requieren un mismo potencial de referencia (Masa).

Las entradas de LOGO 12/24... No poseen separación galvánica, por lo que requieren el mismo potencial de referencia (masa) que la tensión de alimentación.

Las entradas de LOGO...L... Están combinadas en grupos de 4 entradas c/u. Para dichos grupos rige lo mismo que para las entradas individuales de un LOGO estándar. Sólo son posibles fases diferentes entre los distintos bloques.


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Cableado de las Salidas En algunos casos las salidas de LOGO son Relés y en otros Transistores. En los contactos de los relés está separado el potencial de la tensión de alimentación y de las entradas.

Condiciones para las salidas de relé

A las salidas pueden conectarse distintas cargas, p.ej. lámparas, tubos fluorescentes, motores, contactores, etc. La carga conectada a LOGO debe poseer las propiedades siguientes:

La máxima corriente de conmutación depende de la clase de carga y de la cantidad de maniobras deseadas (para más detalles, consulta los datos técnicos). En el estado conectado (Q = 1) puede circular como máximo una corriente de 10 amperios (8 A para 230 V c.a.) en caso de carga óhmica, y como máximo 3 amperios (2 A para 12/24 V c.a /c.c.) en caso de carga inductiva. Conexión Para conectar la carga a las variantes de LOGO...R...:


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LOGO con salidas de transistor

Las variantes de LOGO con salidas de transistor se reconocen por faltar la letra R en su designación de tipo. Las salidas son a prueba de cortocircuitos y de sobrecargas. No es necesario aplicar por separado la tensión de carga, ya que LOGO! asume la alimentación de la carga.

Condiciones para las salidas de transistor La carga conectada a LOGO! debe poseer las propiedades siguientes:

La máxima corriente de conmutación es de 0,3 amperios por cada salida.

Conexión Para conectar la carga a LOGO! con salidas de transistor:

Planificación de la programación del Logo

Un programa Logo es un esquema de conexión eléctrica representado por bloques lógicos. Hay dos posibilidades para programar logo: •

Directamente desde las teclas de función y el Display del propio aparato.

•

Desde la PC con el software Logo Soft Comfort.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Bloques

Un bloque es en LOGO una función que convierte informaciones de entrada en informaciones de salida. Antes tenía Ud. que cablear los distintos elementos en el armario de distribución o en la caja de conexiones. En la programación se enlazan bornes con bloques. A tal efecto, basta con elegir la conexión deseada en el menú Co. Este menú lo denominamos Co ateniéndonos al término inglés Connector (borne). Vinculaciones lógicas Los bloques más sencillos son vinculaciones lógicas: AND (Y) OR (O) ... Las entradas I1 e I2 están conectadas aquí al bloque OR. La última entrada del bloque no se utiliza, identificándose por ello mediante x.

Bastante más eficientes son las funciones especiales:

Relé de impulsos Contador Retardo de activación .... Representación de un bloque en el display de LOGO

A continuación se muestra una visualización típica en el display de LOGO Se ve aquí que cada vez puede representarse un solo bloque. Debido a ello, hemos previsto números de bloque para ayudarle a Ud. a controlar un circuito en conjunto.


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Asignación de un número de bloque

Cada vez que se inserta un bloque en un programa, LOGO adjudica un número a ese bloque. A través del número de bloque, LOGO muestra la relación existente entre los bloques. Es decir, los números de bloque sirven por de pronto únicamente para su orientación en el programa.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar En el diagrama general se ven tres representaciones en el display de LOGO que constituyen en conjunto el programa. Se puede ver cómo LOGO relaciona los bloques entre sí a través de sus números. Ventajas de los números de bloque

A través de su número de bloque, es posible añadir casi cualquier bloque a una entrada del bloque actual. De esta manera, que se puede utilizar repetidas veces los resultados intermedios de vinculaciones lógicas u otras operaciones. Con ello se ahorra trabajo y capacidad de memoria, a la vez que su circuito resulta más transparente.

A continuación veremos como convertir los datos de un esquema eléctrico a un programa Logo.

Convertir el siguiente esquema eléctrico en un circuito lógico para poderlo programar en Logo.

Cablear las entradas S1, S2 y S3 a las entradas de LOGO (I1, I2, I1) y la lámpara E1 a la Salida Q1 de Logo. Iniciar la programación interconectando los bloques de programación de acuerdo al circuito de mando del esquema.


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Para convertir el circuito eléctrico a Logo se debe comenzar la programación por la salida del circuito, en este caso por Q1. El circuito se convierte en bloques. A tal efecto, se debe procesar el circuito desde la salida hasta la entrada. La salida Q1 va seguida de una conexión en serie del contacto de cierre S3 con otro elemento del circuito. Esta conexión en serie equivale a un bloque AND.

S1 y S2 están conectadas en paralelo. Esta conexión en paralelo equivale a un bloque OR.


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300

www.tecnologia-tecnica.com.ar Para cablear el circuito, los interruptores S1 a S3 se conectan a los bornes roscados del Logo: S1 en el borne I1, S2 en el borne I2 y S3 en el borne I3. Además la salida Q1 se conecta a la lámpara E1.

Reglas fundamentales para operar con LOGO Pulsación simultanea Los circuitos se introducen en el modo de servicio”Programación”.

A este modo de servicio se llega pulsando simultáneamente 3 teclas. (OK-Flecha Derecha-Flecha Izquierda)


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301

www.tecnologia-tecnica.com.ar Los

valores

de

los

tiempos

y

parámetros

se

modifican

en

el

modo

de

servicio”Parametrización”. A este modo de servicio se llega pulsando simultáneamente las 2 teclas ESC y OK.

Salidas y entradas Cada circuito debe introducirse siempre desde la salida hacia la entrada. Es posible enlazar una salida con varias entradas, pero no conectar varias salidas a una entrada. Dentro de una ruta del programa no se puede enlazar una salida con una entrada precedente. Para tales retroacciones internas (recursiones) es necesario intercalar marcas o salidas.

Cursor y posicionamiento del cursor

Para introducir un circuito rige lo siguiente: Si el cursor se representa subrayado, Ud. puede posicionarlo: Pulse las teclas (Flecha Derecha-Flecha Izquierda, Flecha hacia Arriba y Flecha hacia Abajo) para desplazar el cursor dentro del circuito.


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302

www.tecnologia-tecnica.com.ar Cambie a “elegir borne/bloque” pulsando OK. Termine la introducción del circuito pulsando ESC Si el cursor se representa enmarcado, deberá Ud. elegir un borne/bloque- Pulse las teclas (Flecha Arriba-Flecha Abajo) para elegir un borne o un bloque.

Confirme la selección pulsando OK. Pulse ESC para retroceder un paso.

Planificación Antes de introducir un circuito, debería Ud. dibujarlo íntegramente en papel, o bien programar LOGO directamente mediante LOGO Soft o LOGO Soft Comfort. LOGO puede almacenar sólo programas completos. Si no se introduce por completo un circuito, LOGO no puede abandonar el modo de servicio Programación.

Conjunto de los menú Logo Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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303


Modo de servicio “Programación”

Modo de servicio “Parametrización” Menú de parametrización

Introducción y arranque del programa Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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Una vez diseñado un circuito si desea introducirse en el LOGO, se procederá conforme el ejemplo siguiente. Conmutación al modo de servicio “Programación”

Una vez conectado LOGO a la red y aplicado tensión al mismo. En el display aparece ahora lo siguiente:

Conmute LOGO al modo de servicio”Programación”. A tal efecto, pulse las teclas Izquierda, Derecha y OK simultáneamente. Es necesario pulsar a la vez estas teclas para evitar que alguien active involuntariamente dicho modo de servicio.

Tras pulsar las teclas se visualiza el menú principal de LOGO:


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Delante de la primera línea aparece un “>”. Pulsando las teclas Arriba y Abajo se desplaza el “>” verticalmente. Posicione el “>” en” Program...” y pulse la tecla OK. LOGO pasa al menú de programación:

Aquí también se puede desplazar el ”>” mediante las teclas Arriba y Abajo . Posicione el ”>” en ”Edit Prg” (edición, es decir, introducción de programa) y pulse la tecla OK. LOGO visualiza ahora la primera salida (Q1):

Mediante las teclas Arriba y Abajo pueden elegirse las demás salidas. A partir de ahora comienza la introducción del circuito.

Ejemplo de Programación Supongamos que queremos realizar un sistema de alarma para una habitación que posee una puerta y una ventana. La alarma deberá sonar si, se abre la puerta o la ventana. Para realizar esta simulación tenemos que tener en cuenta el siguiente circuito eléctrico, que posee una conexión en paralelo de dos interruptores.


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El interruptor S1 ó el S2 conecta el consumidor. Para LOGO, la conexión en paralelo de los interruptores es una función O, porque el interruptor S1 o bien el S2 activa la salida. Traducido al programa LOGO, significa esto que el relé K1 (en LOGO a través de la salida Q1) es controlado por un bloque OR.

Programa La entrada del bloque OR va seguida de I1 e I2, estando conectados S1 a I1 y S2 a I2. En LOGO el programa tiene entonces el aspecto siguiente:

Cableado He aquí el cableado correspondiente:

El interruptor S1 actúa sobre la entrada I1 y el interruptor S2 sobre la entrada I2. El consumidor está conectado al relé Q1. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Introducción del programa Introduzcamos ahora el programa (desde la salida hacia la entrada). Al principio, LOGO visualiza la salida:

La letra Q de Q1 está subrayada. Esta raya inferior se denomina aquí cursor. El cursor muestra la respectiva posición actual en el programa, y se puede desplazar mediante las teclas Arriba, Abajo, Derecha y Izquierda. Pulse ahora la tecla Izquierda. El cursor se desplaza hacia la izquierda.

Introduce aquí ahora el primer bloque (bloque O). Pase al modo de introducción pulsando la tecla OK.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar El cursor ya no es del tipo subrayado, sino que está enmarcado y parpadea. Al mismo tiempo, LOGO ofrece diferentes posibilidades de elección. Elija la lista GF (pulsando la tecla Abajo hasta que aparezca GF) y pulse la tecla OK. LOGO muestra ahora el primer bloque de la lista de funciones básicas (GF):

Pulse ahora la tecla Arriba o Abajo, hasta que en el display aparezca el bloque OR:

Pulsa ahora la tecla OK para concluir la elección.


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De esta forma ha introducido Ud. el primer bloque. A cada bloque introducido se le asigna un número, denominado número de bloque. Ahora ya sólo es necesario cablear las entradas del bloque tal como sigue:

Pulsa la tecla OK. En el display aparece:

Elija la lista “Co” pulsando la tecla OK.

El primer elemento de la lista Co es una “x”, el signo equivalente a ”Entrada no utilizada”. Elija la entrada I1 mediante las teclas Arriba o Abajo. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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Pulse la tecla OK: I1 queda enlazada con la entrada del bloque “O”. El cursor salta a la próxima entrada del bloque “O”.

Enlaza ahora la entrada I2 con la entrada del bloque O.

Procede para ello tal como ya se indicó en I1: 1-Pasar al modo de entrada: 2-Elegir la lista Co:

3-Aceptar la lista Co: 4-Elegir I2:

5-Aceptar I2: Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Así queda enlazada I2 con la entrada del bloque “O”.

En este programa no se requiere la última entrada del bloque “O”. En los programas de LOGO se identifica con una “x” cada entrada no utilizada. Introduzca ahora la ’x’ (según el principio ya conocido): Procede para ello tal como ya se indicó en anteriormente 1-Pasar al modo de entrada: 2-Elegir la lista Co:

3-Aceptar la lista Co: 4-Elegir x:

5-Aceptar x:

Así quedan cableadas todas las entradas del bloque y el programa está completo para LOGO. LOGO retrocede a la salida Q1.

Si ahora deseas, ver de nuevo el primer programa, puedes desplazar el cursor a través del programa mediante las teclas “Derecha” o “Izquierda”.

Para concluir ahora la introducción de programa, procede como sigue: Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Tecla ESC

Para concluir ahora la introducción de programa, procede como sigue:

Si no se regresa al menú de programación, significa

1-Volver al menú de programación:

que

te

has

olvidado

de

cablear

íntegramente un bloque. LOGO muestra el punto del programa donde se olvidó algo (por razones de seguridad, LOGO acepta sólo programas completos).

2- Volver al menú principal: Conmutación de LOGO a RUN 3. Posicionar ’>’ en ’Start’: 4. Confirmar Start:

LOGO se conmuta a RUN, apareciendo entonces el display siguiente:

LOGO procesa el programa en el modo RUN. A tal efecto, LOGO lee primero los estados de las entradas, determina los estados de las salidas a base del programa recién indicado y activa o desactiva los relés en las salidas. Representación del estado de una entrada o salida en LOGO: Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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Representación del estado en el display Consideremos esto en nuestro ejemplo:

Próximo paso

Ahora has introducido con éxito el primer circuito. A continuación En el apartado se explica cómo podrás modificar programas existentes y utilizar funciones especiales.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Programa

Mediante esta programación trabajaremos los siguientes temas: •

Cómo se intercala un bloque en un programa existente.

•

Cómo se elige un bloque para una función especial.

•

Cómo se introducen parámetros.

Modificación de circuitos

Para la siguiente programación, modificaremos algo de la primera. En principio veamos el esquema de circuitos para esta programación.

En LOGO el programa tiene entonces el aspecto siguiente:

De la primera programación, ya son conocidos el bloque O y el relé de salida Q1. Sólo es nuevo el retardo de desactivación. Editar el programa Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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Conmuta el LOGO al modo de programación. Recuerda que ello se efectúa así:

1. Conmutar LOGO al modo de servicio”Programación” (Pulsando las teclas “Izquierda, Derecha y OK” simultáneamente).

2. Elegir en el menú principal”Program...” (Desplazando ’>’ hacia “Program...” y pulsando OK).

3. Elegir en el menú de programación”Edit Prg” (Desplazando ’>’ hacia”Edit Prg” y pulsando OK).

Ahora es posible modificar el programa existente.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Insertar un bloque adicional en un programa Posicione el cursor en la letra B de B01 (B01 es el número del bloque O).

Aquí se inserta el nuevo bloque. Pulse la tecla OK.

Elija la lista SF (tecla “Abajo”).

Pulse la tecla OK.

Se muestra el bloque de la primera función especial: Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Al elegir un bloque para una función especial o básica, LOGO visualiza el bloque de esa función. El cursor se halla en el bloque y está enmarcado. Elegir el bloque deseado mediante las teclas “Arriba y Abajo”.

Elije el bloque deseado (el retardo de desactivación se muestra en la próxima figura) y pulse OK:

Se asigna al bloque insertado el número de bloque B02. El bloque B01 conectado hasta ahora a Q1 es conectado automáticamente a la entrada superior del bloque insertado. El cursor se halla en la entrada superior del bloque insertado.

El bloque para el retardo de desactivación posee 3 entradas. La entrada superior es la entrada Trigger (Trg). A través de dicha entrada se inicia el retardo de desactivación. En nuestro ejemplo, el retardo de desactivación es iniciado por el bloque OR B01. El tiempo y la salida de reponen a través de la entrada Reset. Mediante el parámetro T se ajusta la duración para el retardo de desactivación.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar En nuestro ejemplo no utilizamos la entrada Reset para el retardo de desactivación, por lo que debe cablearse mediante ’x’. Como ya se indicó para la primera programación, se efectúa esto de la manera siguiente:

1. Posicionar el cursor en R: 2. Pasar al modo de entrada: 3. Elegir la lista Co: 4. Aceptar la lista Co: 5. Elegir ’x’: 6. Aceptar ’x’:

En el display debería aparecer:

Parametrizar un bloque Introduzca ahora el tiempo T para el retardo de desactivación: 1. Si el cursor no se halla aún bajo T, posicionarlo allí: Teclas “Arriba o Abajo”.

2. Pasar al modo de entrada: Tecla OK


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Si se prevén parámetros, LOGO visualiza la ventana de parámetros:

El cursor se halla en el primer dígito del valor de temporización.

Para modificar este valor: Mediante las teclas “Izquierda y Derecha” se desplaza el cursor.

Mediante las teclas “Arriba y Abajo”, se modifica el valor en ese dígito.

Una vez introducido el valor de temporización, pulsar la tecla OK.


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Ajustar el tiempo

Ajuste el tiempo T = 12.00 minutos: 1. Posicionar el cursor en el primer dígito: 2. Elegir la cifra ’1’ 3.Posicionar el cursor en el segundo dígito: 4. Elegir la cifra ’2’: 5. Posicionar el cursor en las unidades 6. Elegir la unidad m para minutos:

Visualizar/enmascarar parámetros – Tipo de protección Si Ud. desea que no se visualice el parámetro en el modo de parametrización : 7. Posicionar el cursor en el tipo de protección 8. Elegir el tipo de protección ’–’ En el display debería aparecer ahora:

9. Concluir la introducción


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Controlar el programa Ahora está completa esta bifurcación del programa para Q1. LOGO muestra la salida Q1. Ud. puede observar el programa nuevamente en el display, desplazándose dentro del programa por medio de las teclas. Mediante “Derecha o Izquierda” de un bloque a otro.

Mediante “Arriba y Abajo”, hacia las distintas entradas en un bloque.

Abandonar el modo de programación

Como ya se expuso para el primer programa, se abandona la entrada de programa de la manera siguiente:

Abandonar Modo Programación 1. Regresar al menú de programación 2. Regresar al menú principal 3. Posicionar ’>’ en ’Start’: 4. Confirmar Start:

LOGO se halla ahora nuevamente en RUN:


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Borrar un bloque Supongamos que en el programa siguiente, deseas borrar el bloque B02 y enlazar B01 directamente con Q1.

Procede para ello de la siguiente manera:

Borrar un Bloque 1. Conmutar LOGO! al modo de servicio ”Programación” 2. Elegir ’Edit Prg’ 3. Posicionar el cursor en la entrada de Q1, es decir, bajo B02.

4. Pulsar la tecla OK. 5. Ahora se aplica directamente el bloque B01 a la salida Q1 en vez del bloque B02: • Elegir la lista BN y pulsar OK.

•

Elegir B01 y pulsar OK.

Resultado: Se ha borrado el bloque B02, porque ya no se utiliza en todo el circuito. En vez del mismo, la salida lleva aplicado directamente B01.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Borrar varios bloques consecutivos Supongamos que en el programa siguiente Ud. desea borrar los bloques B01 y B02.

Procede como se especifica a continuación:

Borrar Varios Bloques 1. Conmutar LOGO! al modo de servicio ”Programación” 2. Elegir ’Edit Prg’

3. Posicionar el cursor en la entrada de Q1, es decir, bajo B02:

4. Pulsar la tecla OK. 5. Ahora se aplica el conector x a la salida Q1 en vez del bloque B02. • Elegir la lista Co y pulsar OK. • Elegir x y pulsar OK.

.

Resultado: Se ha borrado el bloque B02, porque ya no se utiliza en todo el circuito. Con el bloque B02 se borraron todos los bloques conectados al mismo (en el ejemplo también el bloque B01).

Corregir errores de programación

LOGO permite corregir fácilmente los errores de programación:


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Mientras no haya acabado la introducción, puedes retroceder un paso mediante ESC.

Si ya has acabado la introducción, repite sencillamente estos pasos:

1. Posicionar el cursor en el punto que debe corregirse. 2. Conmutar al modo de introducción: tecla OK. 3. Introducir el cableado correcto para la entrada.

Para poder sustituir un bloque por otro es condición indispensable que el bloque nuevo cuente con la misma cantidad de entradas que el antiguo. Sin embargo, también es posible borrar el bloque antiguo e insertar uno nuevo elegible discrecionalmente.

”?” En el display

Si has introducido un programa y desea abandonar “Edit Prg” mediante ESC, LOGO comprueba si están cableadas todas las entradas de todos los bloques. En el caso de que hubieras olvidados alguna entrada o parámetro, LOGO visualiza el primer punto donde se olvidó algo y marca con un signo de interrogación todas las entradas no cableadas y los parámetros que faltan.

Ahora debes, cablear la entrada e introducir un valor para el parámetro. Entonces puedes abandonar “Edit Prg” pulsando la tecla ESC.

Borrar programas


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Manera de borrar un programa:

1. Conmutar LOGO al modo de servicio”Programación”: Teclas “Izquierda, Derecha y OK” simultáneamente

Desplazar el ’>’ mediante las teclas “Arriba o Abajo” hacia ’Program... Y pulsar la tecla OK. LOGO pasa al menú de programación:

3. Desplazar el ’>’ hacia ’Clear Prg’: Teclas “Arriba o Abajo”

4. Asumir ’Clear Prg’: Tecla OK


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Si no deseas borrar el programa, deje ’>’ en ’No’ y pulses la tecla OK. Si estás seguro de que desea borrar el programa almacenado en LOGO: 5. Desplazar el ’>’ hacia ’Yes’: Teclas “Arriba o Abajo”

6. Pulsar OK. El programa es borrado.

Funciones

LOGO pone a disposición diferentes elementos en el modo de programación. Para su orientación, hemos distribuido dichos elementos en distintas ’listas’, que se especifican a continuación:

±Co: Lista de bornes (Connector)

±GF: Lista de funciones básicas AND, OR,

±SF: Lista de funciones especiales

±BN: Lista de bloques ya listos en el circuito y utilizables posteriormente


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Contenido de las listas

Todas las listas incluyen elementos disponibles en LOGO. Normalmente se trata de todos los bornes, todas las funciones básicas y todas las funciones especiales que conoce el respectivo LOGO. También van incluidos todos los bloques que Ud. ya ha creado en LOGO antes de haber solicitado la respectiva lista ±BN.

Ocultación de algunos elementos

LOGO ya no visualiza todos los elementos en los casos siguientes:

Si no puede insertarse ningún otro bloque. En este caso es insuficiente la capacidad de memoria o se alcanzó la máxima cantidad de bloques posibles (56). Si un bloque especial requiere más capacidad de memoria que la disponible aún en LOGO. Si resultaran entonces más de 7 bloques funcionales conectados en serie. Constantes y bornes – (Co)

Se denominan constantes y bornes (en inglés Connectors = Co) a las entradas, salidas, marcas y niveles de tensión fijos (constantes).

Entradas Las entradas se identifican mediante una I. Los números de las entradas (I1, I2,...) corresponden a los números de los bornes de entrada en LOGO. En las variantes de LOGO con conexión de interface AS (LOGO...B11) se prevén asimismo las entradas Ia1... Ia4 para la comunicación a través del bus ASi.

Salidas Las salidas se identifican mediante una Q. Los números de las salidas (Q1, Q2,...) corresponden a los números de los bornes de salida en LOGO! En las variantes de LOGO! con conexión de interface AS (LOGO!...B11) se prevén asimismo las salidas Qa1 ... Qa4 para la comunicación a través del bus ASi. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Marcas Las marcas se identifican mediante una M. Las marcas son salidas virtuales que poseen en su salida el mismo valor que hay aplicado a su entrada. En LOGO se prevén las 4 marcas M1... M4. Utilizando marcas es posible rebasar en un programa la cantidad máxima de bloques conectados en serie.

Niveles Los niveles de tensión se identifican mediante hi y lo. Si un bloque debe llevar aplicado constantemente el estado “1” = hi o el estado “0” = lo, se cablea su entrada con el nivel fijo o el valor constante hi o lo. Bornes abiertos Si no debe ser cableado el pin de conexión de un bloque, se simboliza ello mediante una x.

Funciones básicas – GF Las funciones básicas son elementos lógicos sencillos del álgebra de Boole. En la lista GF se especifican los bloques de funciones básicas para la introducción de un circuito. Se prevén las siguientes funciones básicas:


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Y (AND)

La salida de AND sólo ocupa el estado 1 cuando todas las entradas tienen estado 1, es decir, están cerradas. Si no es cableado (x) un pin de entrada de ese bloque, rige para la entrada x = 1.

O (OR)

La salida de OR ocupa el estado 1 cuando por lo menos una entrada tiene estado 1, es decir, está cerrada. Si no es cableado (x) un pin de entrada de ese bloque, rige para la entrada x = 0.


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INVERSOR (NOT)

La salida ocupa el estado 1 cuando la entrada tiene estado 0. El bloque NOT invierte el estado en la entrada. Ejemplo de la ventaja que supone INVERSOR: Para LOGO ya no se requiere ningún contacto de apertura, pues basta con utilizar un contacto de cierre y convertirlo en uno de apertura mediante NOT.

Y-NEGADA (NAND)


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La salida de NAND sólo ocupa el estado 0 cuando todas las entradas tienen estado 1, es decir, están cerradas. Si no es cableado (x) un pin de entrada de ese bloque, rige para la entrada x = 1.

O-NEGADO (NOR)

La salida de NOR sólo ocupa el estado 1 cuando todas las entradas tienen estado 0, es decir, están desactivadas. Tan pronto como se active alguna de las entradas (estado 1), se repone a 0 la salida de NOR. Si no es cableado (x) un pin de entrada de ese bloque, rige para la entrada x = 0.


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O-EXCLUSIVO (XOR)

La salida de O-EXCLUSIVO ocupa el estado 1 cuando las entradas tienen estados diferentes. Si no es cableado (x) un pin de entrada de ese bloque, rige para la entrada x = 0.

Funciones especiales – SF Las funciones especiales abarcan funciones de tiempo, remanencia y múltiples posibilidades de parametrización para adaptar el programa a sus necesidades individuales. Parámetro T y comportamiento cronológico Parámetro T Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar En algunas de las funciones especiales indicadas a continuación es posible parametrizar un valor de tiempo T. Para la introducción de este tiempo téngase en cuenta:

Nota Indicar siempre un tiempo T w 0,10 s. Entre T = 0,05 s y T = 0,00 s el valor de tiempo T no queda definido.

Precisión de T Todos los componentes electrónicos presentan diferencias ínfimas. Por tal razón, podrían aparecer divergencias en el tiempo T ajustado. Para LOGO la discrepancia es del 1 % como máximo. Ejemplo: En 1 hora (3.600 segundos) la discrepancia es de 1 %, es decir, "36 segundos. Por consiguiente, en 1 minuto la discrepancia es de sólo "0,6 segundos. Precisión del reloj de temporización A fin de que esta divergencia no afecte a la exactitud de marcha del reloj en las variantes C, es comparado éste regularmente con una base de tiempo muy exacta y reajustado. De esta forma, resulta una máxima discrepancia de marcha de +/- 5 segundos/día. Remanencia En las funciones especiales existe la posibilidad de mantener remanentes los estados de conmutación y los valores de cómputo. A tal efecto tiene que estar activada la remanencia para las respectivas funciones. (Activar y quedar encendido). Tabla de las funciones especiales La lista SF incluye los bloques para las funciones especiales requeridas al introducir un programa en LOGO. La tabla siguiente contiene además representaciones comparables de esquemas, indicándose también si la respectiva función posee remanencia parametrizable.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Representación en el esquema

Representación en LOGO

Designación de la función Especial

RE

Retardo de activación

Retardo de desactivación

Relé de impulsos

RE

Reloj de temporización

Relé de parada automática

RE

Emisor de cadencias

Retardo de activación memorizable

Contador de horas de servicio

Relé disipador

Contador adelante/ atrás

RE

Discriminador

Generador de impulsos asíncrono Temporizador anual

Entrada de reposición R (Reset) La entrada R tiene prioridad ante las demás entradas para todas las funciones. Borne X en las entradas de las funciones especiales


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Si Ud. cablea con el borne x entradas de funciones especiales, se prevé para las mismas el valor 0. Es decir, que dichas entradas llevan aplicada una señal low. Tipo de protección: Mediante el ajuste para protección de parámetros se determina si los parámetros deben poder visualizarse y modificarse en el modo de servicio”Parametrización” de LOGO.

Son posibles dos ajustes: +: Los parámetros ajustados pueden visualizarse y modificarse también en el modo de parametrización.

–: Los parámetros ajustados no pueden visualizarse ni modificarse en el modo de parametrización, sino sólo en el modo de programación. Retardo de activación

Descripción breve Mediante el retardo de activación se interconecta la salida sólo tras un tiempo parametrizable. Símbolo en LOGO

Cableado

Descripción

Entrada Trg

A través de la entrada Trg (trigger) se inicia el tiempo para el retardo de activación.

Parámetro T

T es el tiempo tras el que debe activarse la salida (la señal de salida pasa de 0 a 1).

Salida Q

Q se activa una vez transcurrido el tiempo T parametrizado, si está activada aún Trg.

Diagrama de temporización

El sector del diagrama de temporización representado en negrita aparece también en el símbolo para el retardo de activación.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Descripción de la función Al pasar de 0 a 1 el estado en la entrada Trg se inicia el tiempo Ta (Ta es la hora actual en LOGO). Si el estado de la entrada Trg permanece en 1 por lo menos mientras dure el tiempo parametrizado T, la salida es conmutada a 1 al terminar el tiempo T (la salida es activada posteriormente a la entrada). Si el estado en la entrada Trg pasa nuevamente a 0 antes de terminar el tiempo T, es repuesto el tiempo. La salida se repone nuevamente a 0 si la entrada Trg se halla en el estado 0. Tras una caída de red se repone nuevamente el tiempo ya transcurrido.

Ejemplo de aplicación Supongamos un sistema de alarma, en la cual la sirena se disparara, cuando un sensor de presencia detecta a un intruso dentro de la vivienda. Para activar este sistema alarma, el usuario necesitara un tiempo determinado, tanto para retirarse del lugar, como para acceder al lugar sin que la alarma suene. Ese tiempo estará definido por la función “Retardo a la activación”. Imaginemos que la activación y desactivación se hará a través de una clave numérica, la cual se introducirá en un teclado. Para que el sistema funcione, en principio, se deberán dar dos condiciones, que el Sensor de presencia detecte al intruso, y que el sistema este activado a través de la clave. Para eso utilizaremos dos entradas “I1” (Simulando clave numérica) e “I2” (Simulando un sensor de presencia) conectadas a una función lógica “AND” y una salida “Q1” (Simula la sirena de la alarma).

De este modo el sistema funcionara, ya que al accionar “I1” e “I2” la sirena “Q1” se activara.


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Pero el usuario se encontrara con un problema, al activar o desactivar la alarma. Ya que ni bien entre o salga de su vivienda, la alarma sonara, debido a que no tendrá tiempo para poder desactivarla o activarla. Por lo tanto, va ser necesario introducir en el circuito la función de retardo a la activación. Estipulando en la misma el tiempo que tardara en activarse o desactivarse el sistema, después de la introducción del código en el teclado.

Por lo tanto el sistema funcionara del siguiente modo:


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Retardo de desactivación Descripción breve En el retardo de desactivación se repone la salida sólo tras un tiempo parametrizable.

Símbolo en LOGO

Cableado

Descripción

Entrada Trg

Con el flanco descendente (Cambio de 1 a 0) en la entrada Trg (trigger) se inicia el tiempo para el retardo de desactivación.

Entrada R

A través de la entrada R se repone el tiempo para el retardo de desactivación y se conmuta la salida a 0.

Parámetro T

T es el tiempo tras el que debe desactivarse la salida (la señal de salida pasa de 1 a 0).

Salida Q

Q se activa con Trg y permanece activada hasta que haya transcurrido T.

Diagrama de temporización

El sector del diagrama de temporización representado en negrita aparece también en el símbolo para el retardo de desactivación.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Descripción de la función

Cuando la entrada Trg ocupa el estado 1, la salida Q se conmuta inmediatamente al estado 1. Al pasar de 1 a 0 el estado en la entrada Trg, se inicia en LOGO la hora actual Ta y la salida permanece en 1. Cuando Ta alcanza el valor ajustado mediante T (Ta=T), se repone la salida Q al estado 0 (desactivación diferida). Si vuelve a activarse y desactivarse la entrada Trg, se inicia nuevamente el tiempo Ta. A través de la entrada R (Reset) se reponen el tiempo Ta y la salida antes de que termine el tiempo Ta. Tras una caída de red se repone nuevamente el tiempo ya transcurrido. Ejemplo de aplicación Supongamos un sistema de iluminación del pasillo de un edificio, que posee ocho departamentos por piso. En cada piso habrá tres pulsadores, que encenderán las cuatro lámparas (”Q1”,”Q2”, “Q3” y “Q4”), La distribución de los pulsadores será de acuerdo a las dimensiones del piso, “I1” estará en el ala derecha del mismo, “I2” en el ala izquierda e “I3” en la salida del ascensor. Las lámparas deberán estar encendidas durante un tiempo una determinado una vez accionado cualquiera de los pulsadores y luego de transcurrida esa etapa de tiempo, deberán apagarse. Ese tiempo estará determinado a través de la función retardo a la desactivación. Para que el sistema funcione, en principio, se deberán dar tres condiciones, que accionando “I1”o “I2”o “I3”, la lámpara se encenderá. Para esto utilizamos cada una de las entradas (I1, I2 e I3) como pulsadores, conectadas a una función lógica “OR” y una salida “Q1” que simulara la lámpara.


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340

www.tecnologia-tecnica.com.ar De este modo, el sistema funcionara a medias, ya que cuando accionemos cualquiera de los pulsadores, las lámparas encenderán y al soltarlos se apagaran, y en el caso que seleccionemos interruptores quedaran encendidas hasta que la volvamos apagar. Para solucionar este problema colocaremos en el sistema una función de “Retardo a la Desconexión”, en la cual definiremos durante cuanto tiempo la lámparas permanecerán encendidas.

Por lo tanto el sistema funcionara del siguiente modo:

Cuando el contador de la función de retardo a la desconexión llegue al tiempo paramentado, el contador volverá a cero y las lámparas se apagaran.


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Relé de impulsos Descripción breve La activación y la reposición de la salida se realizan aplicando un breve impulso a la entrada. Símbolo en LOGO

Cableado

Descripción

Entrada Trg

A través de la entrada Trg (trigger) se activa y desactiva la salida Q.

Entrada R

A través de la entrada R se repone el relé de impulsos y se conmuta la salida a 0.

Parámetro Par

Con este parámetro se activa y desactiva la remanencia. Rem: off = sin remanencia on = estado almacenable con remanencia

Salida Q

Q se activa con Trg y se desactiva con la próxima Trg.

Diagrama de temporización El sector del diagrama de temporización representado en negrita aparece también en el símbolo para el relé de impulsos.

Descripción de la función


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Cada vez que pasa de 0 a 1 el estado en la entrada Trg, la salida Q cambia su estado, es decir, que es activada o desactivada. A través de la entrada R se repone el relé de impulsos a su estado inicial, es decir, que la salida se conmuta a 0. Tras un corte de tensión se repone el relé de impulsos y se conmuta la salida Q a 0, si no estuviera activada la remanencia.

Ejemplo de aplicación Supongamos un motor eléctrico “Q1”, el cual arrancaremos y pararemos, utilizando un pulsador de arranque/parada “I1”. Al accionar el pulsador el motor comenzara su marcha y al pulsarlo nuevamente, el mismo se detendrá. Para esto es necesario conectar “I1” a la entrada “Trg” de un “Relé de Impulso”, cuya salida estará conectada a “Q2” “Motor Eléctrico”.

Si deseamos mejorar este sistema, le podemos agregar un pulsador “I2” de parada de emergencia a la entrada “R” del “Relé de Impulso”, con el cual detendremos inmediatamente la marcha del motor “Q2”, en el caso de algún posible inconveniente.


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Reloj de temporización Descripción breve Se pueden parametrizar hasta tres ventanas de tiempo con la salida activada.

Símbolo en LOGO

Cableado

Descripción

Parámetros No 1, No 2 No 3

A través de los parámetros No se ajustan los instantes de activación y desactivación para las respectivas levas (Nocken) del reloj de temporización. De esta manera, se parametrizan los días y la hora.

Salida Q

Q se activa si está activada alguna de las levas parametrizadas.

El reloj de temporización se prevé sólo en las variantes de LOGO con la designación C (clock = reloj), p.ej. LOGO 230RC.

Diagramas de temporización (3 ejemplos)


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Descripción de la función Cada reloj de temporización tiene tres levas de ajuste, cada una de las cuales permite parametrizar una ventana de tiempo. Mediante las levas determina Ud. los instantes de activación y de desactivación. El reloj de temporización conecta una salida en un instante de activación si la misma no estuviese conectada aún. El reloj de temporización desconecta una salida en un instante de desactivación si la misma no estuviese desconectada aún. Si Ud. indica para un reloj de temporización la activación y la desactivación a la misma hora, pero en levas diferentes, resultará una contradicción. En tal caso, la leva 3 tendrá preferencia sobre la leva 2 y ésta, a su vez, sobre la leva 1. Ventana de parámetros Aspecto de la ventana de parámetros p.ej. para la leva No1:


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Visualizar/enmascarar parámetros – Tipo de protección Si: Posicionar el cursor en el tipo de protección Elegir el tipo de protección ’–’ En el display debería aparecer ahora:

9. Concluir la introducción

Día de la semana Podrás ajustar el día de la semana del siguiente modo:

Su Mo

Lunes

Tu

Martes

We

Miércoles

Th Fr Sa


Domingo

Jueves

Viernes

Sábado [email protected]

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Mo..Fr

De lunes a viernes

Mo..Sa

De lunes a sábado

Mo..Su

De lunes a domingo (es decir, todos los días)

Sa..Su

Sábado y domingo

Horas de conmutación Es posible cualquier instante entre las 00:00 y las 23:59 horas

Es posible cualquier instante entre las 00:00 y las 23:59 horas

Ajuste del reloj de temporización Las horas de activación/desactivación se introducen como sigue: 1. Posicione el cursor en uno de los parámetros ’No’ del reloj de temporización (p.ej. No1). 2. Pulse la tecla OK. LOGO! abre la ventana de parámetros para esa leva. El cursor se halla en el día de la semana. 3. Mediante las teclas “Arriba y Abajo”, elija uno o varios días de la semana. 4. Mediante la tecla “Derecha”, lleve el cursor al primer dígito de la hora de activación. 5. Ajuste la hora de activación. Modifique el valor en la posición correspondiente mediante las teclas “Arriba y Abajo”. Desplace el cursor entre los distintos dígitos mediante las teclas “Izquierda y Derecha”. El


[email protected]

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www.tecnologia-tecnica.com.ar valor ––:–– puede ajustarse sólo en la primera posición (––:–– significa: sin conmutación). 6. Mediante la tecla “Derecha”, lleve el cursor al primer dígito de la hora de desactivación. 7. Ajuste la hora de desactivación Modifique el valor en la posición correspondiente mediante las teclas “Arriba y Abajo”. Desplace el cursor entre los distintos dígitos mediante las teclas “Izquierda y Derecha”. El valor ––:–– puede ajustarse sólo en la primera posición (––:–– significa: sin conmutación). 8. Termine la introducción pulsando la tecla OK

Reloj de temporización: Ejemplos El reloj de temporización permite combinar discrecionalmente varias horas de activación y desactivación. He aquí algunos ejemplos: Ejemplo 1

La salida del reloj debe estar activada cada día (es decir, desde el lunes al domingo) entre las 08:00 y las 13:00 horas:

Ejemplo 2

La salida del reloj debe estar activada cada día entre las 08:00 y las 13:00 horas y entre las 15:00 y las 18:30 horas. A tal efecto se requieren 2 levas:


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Ejemplo 3 La salida del reloj debe estar activada diariamente desde el lunes al sábado entre las 08:00 y las 13:00 horas y entre las 15:00 y las 18:30 horas. Además, la salida debe estar activada los domingos entre las 11:00 y las 15:00 horas. A tal efecto se requieren 3 levas:

Ejemplo 4

La salida del reloj debe activarse el lunes a las 22:00 horas y desactivarse el martes a las 6:00 horas.

Ejemplo de aplicación Supongamos un sistema de riego, el cual posee una bomba de agua “Q1” que deberán encender todos los días en dos horas determinadas y por un tiempo establecido. Para esto utilizaremos un “Reloj de Temporización”, el cual programaremos para dicha acción.


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Supongamos que en principio, deseamos que el sistema encienda a las 06:00 hs de la mañana y permanezca encendida durante 30 minutos. Por lo tanto programaremos en la “Leva 1”, la conexión (06:00) y la desconexión (06:30).

Supongamos ahora que también queremos que la bomba “Q1” encienda a las 18:00 hs y una hora encendida, durante todos los días de la semana. Procederemos entonces a programar en la “Leva 2”.


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Este tipo de automatización, es a lazo abierto, ya que el sistema no recibe ninguna información del medio. Supongamos que deseamos que el sistema tenga en cuenta, el factor humedad de la tierra a regar, para ello necesitaremos agregar al sistema la función lógica “AND” y un sensor de humedad “I1” el cual detectara la humedad de la tierra y permitirá o no, que la bomba encienda o prosiga su marcha.


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Tecnología X10


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www.tecnologia-tecnica.com.ar La tecnología X-10 también es llamada "de corrientes portadoras" ya que utiliza la corriente eléctrica de la vivienda para transmitir la comunicación entre los elementos domóticos. Es una tecnología simple que utiliza un protocolo de comunicación sencillo y algo limitado, pero que continúa en plena vigencia y es suficiente para resolver las necesidades de domotización de un hogar con costes asequibles. Los módulos de X10 funcionan a base de "ceros y unos", donde la presencia de un impulso eléctrico equivale a "1" y la ausencia de impulso eléctrico equivale a "0". Con este sistema de una forma sencilla el protocolo X10 permite identificar hasta 256 elementos distintos enchufados a la red. A la combinación de ceros y unos que identifican cada elemento se le llama dirección, así que tenemos 256 direcciones distintas que podemos controlar con el sistema X10. A su vez, las direcciones se agrupan en 16 códigos, llamados códigos de casa. Por tanto tenemos 16 grupos con 16 direcciones cada uno. Esto nos va a permitir el control individual de los elementos así como el control de zonas. El protocolo de comunicación X10 tiene seis comandos que son encendido, apagado, reducir, aumentar, todo encendido y todo apagado. Esto nos permite el control básico de cualquier elemento de la red domótica. La única limitación que encontramos en este sistema es que no podemos "interrogar" a un dispositivo sobre cuál es su estado, es decir, por ejemplo no podemos saber si está encendido o apagado, sólo podremos ordenar que se encienda o apague. A pesar de esta limitación el sistema X10 es el más extendido en uso en todo el mundo, por varios motivos: Es completamente modulable: podemos tener dos o tres dispositivos conectados a nuestra red y aumentar poco a poco las luces y electrodomésticos controlados. Es barato: en general tienen un precio asequible, y al poder añadir módulos según surjan nuevas necesidades no obliga a grandes desembolsos de dinero de golpe. No requiere instalación: los módulos X10 se interponen entre el aparato a controlar y la red eléctrica, y ya tenemos control domótico. Un problema que tenemos que tener en cuenta es que si la señal X10 circula por toda la instalación eléctrica, también puede ir hacia fuera de ella, y por eso se instalan unos filtros Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar que evitan este pequeño problema ya que su misión es la de poner un cierre a la instalación. Otro posible problema que podemos tener es el riesgo de una intrusión del exterior que con estos filtros lo impedimos; entonces sacamos en claro que sirven para controlar la distribución de la señal. Ya que los módulos no dan una respuesta cuando les llega una orden, no podemos saber si ésta ha llegado correctamente, por lo que todas las órdenes se envían por duplicado para asegurarnos de que llegan correctamente a su destino.

Dispositivos X10 Módulo aparato: nos permite enchufar cualquier pequeño electrodoméstico o lámpara (no ha halógena, aunque en la práctica sirven para pequeños halógenos empotrables) para controlarla con el dispositivo. Módulo casquillo: para controlar bombillas directamente de hasta 100Watios (en la práctica soportan 150W) Módulo interruptor empotrable: sustituye al clásico interruptor de pared permitiendo una regulación de la potencia de luz. La ventaja de utilizar este tipo de módulo frente a otros interruptores reguladores de potencia es que éste, al ser X10 compatible, nos permitirá controlarlo de forma remota con un programador o un mando a distancia. Módulo aparato DIN: este tipo de módulos se instalan en el cuadro eléctrico de la vivienda, para evitar tener que utilizar los módulos aparato o casquillo descritos anteriormente. Se utilizan sobre todo para viviendas grandes en las que se divide la casa en "regiones eléctricas".


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Se trata de tener varios conmutadores en el cuadro de luz, pero esta vez con el añadido del control domótico. Aparte de estos simples módulos de control, existen en el mercado sensores de gas, agua humos, de presencia, sensores de movimiento o sensores de luz que cuando se activan mandan una señal determinada a un dispositivo determinado.

Pongamos un ejemplo práctico. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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Supongamos que tenemos a unos niños jugando tranquilamente en una habitación, y queremos que en el momento en que pase la tarde y oscurezca, se encienda la luz de la habitación automáticamente. Podemos colocar un sensor lumínico, que en el momento en que deje de detectar luz mande un comando por la red eléctrica. Ese comando será uno de los seis que hemos visto anteriormente, es decir, encendido, apagado, reducir, aumentar, todo encendido y todo apagado. En este caso escogemos el comando de "encendido", y lo enviamos a una dirección X10 determinada como por ejemplo "B2". El dispositivo domótico número 2 de la región B (código de casa) recibe la señal de encendido y la lámpara de la habitación luce. Si los niños se van corriendo de la habitación, podemos tener un sensor de movimiento que cuando no detecte movimiento ejecute la orden de apagado de la luz.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Robots

Debido a los avances en la electrónica y la informática, se han ido construyendo cada vez máquinas automáticas más complejas que pueden realizar más de una función; dando lugar a lo que denominamos robots. Muchas son las definiciones que se establecen para el término robot, pero sintetizando todas ellas podemos decir que un robot es una máquina que hace algo en respuesta a su entorno, y que puede ser programable o no programable. Esta definición engloba gran cantidad de máquinas, que pueden clasificarse según su aplicación:

Robots industriales El campo de la robótica industrial puede definirse como el estudio, diseño y uso de robots para

la

ejecución

de

procesos

industriales.

Más

formalmente,

el

estándar ISO (ISO 8373:1994, Robots industriales manipuladores – Vocabulario) define un robot industrial como un manipulador programable en tres o más ejes multipropósito, controlado automáticamente y reprogramable.

Robots móviles Los

domobots

son

microbots

(robots

móviles

con Microcontrolador)

domóticos

(conectados a una red de automatización doméstica).


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Están conectados a un controlador domótico (un ordenador o un dispositivo autónomo sin necesidad de ordenador) mediante cable (puerto USB o FireWire) o inalámbricamente (generalmente un puerto WIFI). Se utilizan principalmente en las tareas del hogar, como aspiradores, transportadores de objetos dentro de la casa para el lavado, planchado... No es lo mismo un robot doméstico que un domobot.

Androides Androide es la denominación que se le da a un robot antropomorfo que, además de imitar la apariencia humana, imita algunos aspectos de su conducta de manera autónoma.

Zoomorfos Este tipo de robots, podría incluir también a los androides, constituyen una clase caracterizada principalmente por sus sistemas de locomoción que imitan a los diversos seres vivos.


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Robots espaciales La idea básica sobre Robots Espaciales consiste en utilizar Inteligencia Artificial para enseñar a los robots sobre lo que deben hacer para comportarse de manera semejante a los exploradores humanos. Estos Robots tienen como fin la exploración de la superficie de planetas, incluso la Luna, y para ello que sean capaces de “pensar” por si mismos sobre posibles obstáculos que puedan encontrar y que por supuesto tengan la habilidad de recuperarse de eventos inesperados. Otro de los conceptos en el diseño de Robots Espaciales es que puedan emular, no solo el proceso de pensamiento y análisis de los humanos en determinar las características del terreno, sino también la habilidad humana de conducir un vehículo en tiempo real.


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Recomendaciones básicas de seguridad e higiene en el aula taller


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Introducción Esta parte del material de apoyo, no pretende ser un tratado sobre prevención de accidentes sino, como su nombre indica, recomendaciones básicas, pero muy importantes. El no cumplir cualquiera de ellas puede ser motivo de accidentes y enfermedades profesionales. Tiene en cuenta que la mayoría de las desgracias que ocurren en el trabajo con herramientas se han producido por causas que fácilmente se podrían haber evitado. Sigue estas recomendaciones; te ayudarán a trabajar mejor y sobre todo más seguro, cualquiera que sea tu actividad dentro de la escuela y en un futuro. Coméntalas con tus compañeros, con tus amigos, en el seno de tu familia, no olvides que en el hogar ocurren el doble de accidentes que en las fábricas. Piensa que a tu alrededor hay personas queridas que también se verían involucradas ante un accidente que pudieras sufrir. Aunque sólo fuera por ellas, bien merece la pena trabajar con seguridad. Observa las siguientes figuras


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Para que el trabajo en el taller no resulte peligroso tenemos que conocer y respetar todas estas normas que veremos a continuación.

No lleves collares, Mantén las manos

anillos o ropa ancha

Ten limpia y

limpias y secas

porque puedes

ordenada la mesa

engancharte

y el taller

Normas de seguridad Generales: Comunica a tu profesor cualquier lesión(corte, herida, etc.) y consúltale cualquier duda

Cumple el resto de normas de seguridad


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Del aula Apréndete donde están las puertas

Respeta las señales. Existen cuatro

de entrada, salida, extintores,

tipos de señales: obligación, de

alarmas y elementos como gafas de

peligro, de auxilio ( emergencia ) y de

protección, guantes, etc.

prohibición

Cuadro de señales

Tipo

Indican Es obligatorio usar

Obligación

las protecciones indicadas

Circular,

con

el

borde

blanco, el fondo azul y la figura blanca

Avisa del peligro de

Triángulo equilátero, con el

utilizar algún

borde

material o

amarillo

herramienta

y la figura negra

Peligro

Ayudan y nos Auxilio

Forma

informan de los equipos de socorro

negro,

Rectangulares,

el

fondo

con

el

borde blanco, el fondo verde y la figura blanca Circulares, con el borde y

Prohíben las

una

actividades que

línea que atraviesa en roja,

pueden ser

el

peligrosas

fondo blanco y la figura

Prohibición

negra


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Ejemplos Obligación

Peligro

Auxilio

Prohibición

De las herramientas Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Comprueba que Tienes que

No toques Utiliza la

las herramientas

herramienta

están en

apropiada para

perfecto estado

cada tarea

antes de

conocer cómo se

aquellos

emplea cada una

materiales y

de las

herramientas

herramientas

que no conozcas utilizarlas

De la tarea Usa los Concéntrate en siempre

elementos de

la tarea que tienes que hacer y no te distraigas ni molestes a los

Aprende a usar

protección

cada herramienta

cuando sean

antes de empezar

necesarios ( gafas, guantes,

compañeros

etc.) Orden y limpieza Mantén limpio y ordenado tu puesto de trabajo. No dejes materiales alrededor de las máquinas. Colócalos en lugar seguro y donde no estorben el paso. Recoge las tablas con clavos, recortes de chapa y cualquier otro objeto que pueda causar un accidente. Guarda ordenadamente los materiales y herramientas. No los dejes en lugares inseguros. No obstruyas los pasillos, escaleras, puertas o salidas de emergencia. Equipos de protección individual


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Mantén tu equipo de seguridad en perfecto estado de conservación y cuando esté deteriorado pide que sea cambiado por otro. Lleva ajustadas las ropas de trabajo; es peligroso llevar partes desgarradas, sueltas o que cuelguen. En trabajos con riesgos de lesiones en la cabeza utiliza el casco. Si ejecutas o presencias trabajos con proyecciones, salpicaduras, deslumbramientos, etc. Utiliza gafas de seguridad. Si hay riesgos de lesiones para tus pies, no dejes de utilizar el calzado de seguridad. Cuando trabajes en alturas colócate el cinturón de seguridad. Tus vías respiratorias y oídos también pueden ser protegidos: infórmate.

Las prendas de protección son necesarias Valora lo que te juegas no utilizándola

Herramientas manuales Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Utiliza las herramientas manuales sólo para sus fines específicos. Inspecciónalas periódicamente. Las herramientas defectuosas deben ser retiradas de uso. No lleves herramientas en los bolsillos salvo que estén adaptados para ello. Cuando no la utilices deja las herramientas en lugares que no puedan producir accidentes.

Cada herramienta debe ser utilizada en la forma adecuada

Electricidad Toda instalación debe considerarse bajo tensión mientras no se compruebe lo contrario con los aparatos adecuados, no realices nunca reparaciones en instalaciones o equipos con tensión. Asegúrate y pregunta. Si trabajas con máquinas o herramientas alimentadas por tensión eléctrica, aíslate. Utiliza prendas y equipos de seguridad.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Si observas alguna anomalía en la instalación eléctrica, comunícala. No trates de arreglar lo que no sabes. Si los cables están gastados o pelados, o los enchufes rotos se corre un grave peligro, por lo que deben ser reparados de forma inmediata. Al menor chispazo desconecta el aparato o máquina. Presta atención a los calentamientos anormales en motores, cables, etc. Notifícalo. Si notas cosquilleo al utilizar un aparato, no esperes más: desconéctalo. Notifícalo. Presta especial atención a la electricidad si trabajas en zonas con humedad.

Todo trabajo con electricidad requiere la máxima atención

El riesgo de incendios Conoce las causas que pueden provocar un incendio en tu área de trabajo y las medidas preventivas necesarias. Recuerda que el buen orden y la limpieza son los principios más importantes en la prevención de incendios. Controla las chispas de cualquier origen ya que pueden ser causa de muchos incendios. Ante un caso de incendio conoce tu posible acción y cometido. Los extintores son fáciles de utilizar, pero sólo si se conocen; entérate de cómo funcionan. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Si manejas productos inflamables, presta mucha atención y respeta las normas de seguridad.

Medios de protección contra incendios El tetraedro del fuego representa a los 4 elementos necesarios para que el fuego pueda originarse: · Calor · Combustible · Oxígeno · La Reacción Química entre ellos. El oxígeno y el combustible se encargan de mantener la combustión, el calor lleva al combustible a su estado de ignición y la reacción entre los elementos permite que el fuego se origine. La privación de cualquiera de estos 4 elementos hará que el fuego no pueda generarse y en esto se basa el concepto de prevención del fuego.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar La seguridad contra incendios El concepto moderno de seguridad contra incendios es la práctica que nos permite evitar las causas de un accidente y, en el caso de que este sucediera, limitar los efectos del mismo y sus consecuencias. Tiene tres aspectos principales: · PREVENCIÓN: neutralizando las causas físicas químicas y las causas humanos · CONTROL: efectuada sobre un evento existente, limitando las consecuencias de un accidente. · EXTINCIÓN: tiene como objeto limitar los efectos de un incendio, reducir sus dimensiones, violencia de combustión y, en lo posible, extinguirlo. Prevención

Las causas que provocan un Incendio son múltiples entre ellas podemos mencionar:

Causas físico químicas

Sobrecargas en Instalaciones Desperfectos en equipos eléctricos Falta de control en llamas abiertas u otras fuentes de calor Colocar elementos combustibles cerca de fuentes de calor o llama. Instalaciones eléctricas precarias e irregulares. Causas Humanas Fumar en lugares no autorizados Arrojar fósforos o colillas encendidas desaprensivamente Falta de orden y limpieza Control El personal deberá tener presente la ubicación de los extintores más cercanos a su lugar de trabajo y conocer las rutas de escape para proceder a una evacuación ordenada y segura. Es importante la capacitación del personal en cómo actuar ante un incendio utilizando los equipos disponibles y la participación en los simulacros de evacuación y las pruebas de alarmas para el reconocimiento sonoro de las mismas. Extinción Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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370

www.tecnologia-tecnica.com.ar Agente extintor es todo aquello que apaga, sofoca, enfría, o inhibe la combustión, contrarrestando uno o más de los cuatros elementos que integran la reacción en cadena (el tetraedro del fuego) Clase de Extintores Su denominación se debe al agente extintor y si son portátiles o fijos. Pueden ser a base de agua, espuma, polvos químicos, arena, etc. Extintores Portátiles: Cuentan con la característica de ser transportables por una persona. Se tiene como ejemplo: un balde de arena o matafuegos (utilizados por excelencia en todos los ámbitos industriales, comerciales, familiares, etc.).

Extintores Fijos: · Hidrantes: Es un dispositivo instalado en la red de distribución exclusivo para agua de incendio ya sean en redes públicas o privadas.

· Bocas de incendio: son casetas fijadas a los muros que constan de una manguera y una lanza, alimentadas por una red de incendio o una cisterna. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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Sistema de rociadores: sistema alimentado por agua, que en la mayoría de los casos es automático y alimentado por la red principal de incendio.

Agente extintor Agua: el principio de extinción es enfriar y sofocar el fuego. Sirve para extinguir fuegos A o sea de elementos sólidos como papel, madera, etc. No usarlos en fuegos de instalaciones eléctricas. Espuma: la mezcla de espumigeno con agua forma el espumante, al dosificarle aire se forma la espuma. Esta cubre la superficie de líquidos combustibles o superficies, refrigerándolos y aislándolos del oxígeno. Anhídrido Carbónico: la principal función es extinguir el oxigeno o sea que actúa por Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar sofocación. Sirve para fuegos eléctricos (C) y para fuegos de líquidos combustibles como solventes o pinturas y gases combustibles (B) Polvo Químico Triclase: ejerce el poder de extinción por enfriamiento y supresión de la reacción química. Son adecuados para los fuegos A, B y C. Pero ejerce un efecto corrosivo en los materiales. Haloclean e Inergen: En el Haloclean los compuestos halogenados han sido reemplazados por otras sustancias que no dañan el ambiente. El Inergen esta compuesto por 42% de Nitrógeno, 50% de Argón y 8 % de Anhídrido Carbónico. Ambos son utilizados en los centros de cómputos, servers, gabinetes de computación y eléctricos. Extintores a base de Acetato de Potasio: Estos extintores contienen una solución a base de acetato de potasio, para ser utilizados en la extinción de fuegos de aceites vegetales no saturados para los que se requiere un agente extintor que produzca un agente refrigerante y que reaccione con el aceite produciendo un efecto de saponificación que sella la superficie aislándola del oxigeno. La fina nube vaporizada previene que el aceite salpique, atacando solamente la superficie del fuego. Los extintores a base de acetato de potasio para fuegos de clase K fueron creados para extinguir fuegos de aceites vegetales en freidoras de cocinas comerciales. Extintores más convenientes según la clase de fuego


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Uso del extintor de fuego Teniendo en cuenta el tipo de fuego que va a combatir, tome uno de los extintores que están a su alcance. Quite el precinto de material plástico que retiene la traba de la palanca de accionamiento y retírela girándola sobre sí misma y tirando hacia afuera. Desenganche con una mano (1) la manguera de goma que se encuentra lateral al extintor, estírela, ubíquese a una distancia aproximada de 3 metros de la base del fuego, manteniendo el extinguidor en posición vertical dirija la boquilla hacia dicha base, con la otra mano (2) presione la palanca y desplácela en forma horizontal y alternativamente. A partir de ese instante deberá tener en cuenta que, accionando el extintor en forma continua, se descargará en aproximadamente 50 segundos. Al accionar el extintor, nunca se ubique frente al viento. Combata el fuego con la salida de escape a su espalda. Es conveniente atacar el foco de incendio con dos o tres matafuegos a la vez para poder lograr una acción más eficiente e impedir la reignición. Nunca se debe dar por extinguido un fuego y perder el control sobre el mismo ya que se puede reiniciar, si todavía hay combustible, aire y calor en el lugar.

Emergencias Preocúpate por conocer el plan de emergencia. Conoce las instrucciones de la escuela al respecto. Sigue las instrucciones que se te indiquen y, en particular, de quien tenga la responsabilidad en esos momentos. No corras ni empujes a los demás; si estás en un lugar cerrado busca la salida más cercana sin atropellamientos. Usa las salidas de emergencia, nunca los ascensores o montacargas. Presta atención a la señalización. Te ayudará a localizar las salidas de emergencia. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Tu ayuda es inestimable para todos. Colabora. La serenidad y la calma son imprescindibles en casos en emergencia.

Accidentes Mantén la calma pero actúa con rapidez. Tu tranquilidad dará confianza al lesionado y a los demás. Piensa antes de actuar. Asegúrate de que no hay más peligros. Asegúrate de quien necesita más tu ayuda y atiende al herido o heridos con cuidado y precaución. No hagas más de lo indispensable; recuerda que tu misión no es reemplazar al profesor y mucho menos al médico. No des jamás de beber a una persona sin conocimiento; puedes ahogarla con el líquido. Avisa inmediatamente por los medios que puedas al profesor o a cualquier personal que pueda comunicarse con el médico o servicios de socorro.


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Ejemplo de Situaciones Problema


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Ejemplo de Situaciones Problemas Resueltas “Puente Levadizo” EEST N° 5 de Lanús “John F Kennedy” 3° Año 3° División “Sistemas Tecnológicos” (2011)

Alumna/os: Álvarez Micaela; Cáceres Yesica; Joufré Laura; Abadia Maximiliano; Cáceres Federico; Gómez Ezequiel; Mendieta Diego. Profesor a cargo: Néstor Horacio Castiñeira

Situación Problema “El tránsito de cada día” El acceso a capital federal desde la zona sur del conurbano bonaerense cada vez resulta más difícil debido a la cantidad de vehículos que se aglomeran en dichos accesos. Esto genera demoras, malestar y en muchos casos accidentes de tránsito.

Sabemos que la tecnología es una actividad social que brinda respuestas a las demandas de la sociedad. Ustedes como futuros técnicos deberán armar equipos de trabajo, investigar y proponer una solución a esta problemática con los saberes que poseen desarrollando un producto tecnológico.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Solución: Los alumnos después de debatir, sobre las posibles soluciones a esta problemática decidieron hacer un Puente Levadizo de estructura reticular, el cual sugieren ubicar entre el Puente de la Noria y el Puente Alsina con la finalidad de descomprimir el transito de los accesos anteriormente mencionados.

Momentos:


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Más información sobre este proyecto:

http://www.tecnologia-tecnica.com.ar/index_archivos/Page20520.htm http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=_MLB4Op0WhI


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www.tecnologia-tecnica.com.ar “Ascensor” EEST N° 5 de Lanús “John F Kennedy” 3° Año 3° División “Sistemas Tecnológicos” (2011) Alumna/os: Agustín Benítez: Axel Berrio; Sebastián Gonzales; Agustín Inverso; Matías López; Facundo Medina. Profesor a cargo: Néstor Horacio Castiñeira Situación Problema: “Igualdad de Oportunidades” La mayoría de las escuelas argentinas no están preparadas para recibir a miles de chicos y chicas con capacidades motrices diferentes. Esta situación aumenta la segregación que sufren habitualmente además de tener que soportar las frustraciones de sentirse distintos en una sociedad poco inclusiva, teniendo menos posibilidades de educarse.

Sabemos que la tecnología es una actividad social que brinda respuestas a las demandas de la sociedad. Ustedes como futuros técnicos deberán armar equipos de trabajo, investigar y proponer una solución a esta problemática con los saberes que poseen desarrollando un producto tecnológico.

Solución: Los alumnos después haber investigado y debatir, sobre las posibles soluciones a esta problemática decidieron hacer un Ascensor como solución a esta problemática, ya que creen que es necesario en su escuela y en otras escuelas de la zona.


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Más información sobre este proyecto:

http://www.tecnologia-tecnica.com.ar/index_archivos/Page20405.htm http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=3TFMqNT4G1Y Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Ejemplo de Situación Problema I Alarma para olvidadizos Un productor guarda bolsas con granos en un depósito que tiene ventanas que frecuentemente olvida cerrar. Si esto ocurre un día de lluvia podría dañarle el producto de su trabajo. Diseñar y construir un sistema que avise si alguna ventana queda abierta. Componentes e instrumentación

Esquema del montaje


Cuestiones A) Diseñar y construir una maqueta o dispositivo aplicando (técnicas operativas, enfoques sistémicos, y lenguajes tecnológicos) que avise si alguna ventana queda abierta.


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www.tecnologia-tecnica.com.ar Ejemplo de Situación problema II La casa del árbol Un alumno de la escuela, quiere construir una casa del árbol en el fondo de su vivienda. Sus padres le dieron autorización y le ayudaron a obtener los materiales. Diseñar y construir una maqueta o dispositivo que pueda ayudar a nuestro compañero, a elevar los materiales para la construcción de su proyecto, desde el suelo hasta la copa del árbol. Componentes e instrumentación

Esquema del montaje




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www.tecnologia-tecnica.com.ar Ejemplo de Situación problema III El agujero Un alumno, perdió un objeto que le es valioso, en el agujero del caño donde estaba ubicado el mástil viejo de la escuela. Este caño tiene una profundidad de un metro. Diseñar y construir un sistema mecánico para la extracción del objeto. Componentes e instrumentación

Esquema del montaje




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www.tecnologia-tecnica.com.ar Ejemplo de Situación problema IV El levantador de lápices A un alumno de una escuela de la zona, se le caen las cosas, no puede levantarlas solo, porque está en una silla de ruedas y siempre tiene que pedir ayuda. Todos lo ayudan de buena gana, pero a sus amigos se les ocurrió hacerle un regalo: un levantador de lápices. De este modo que, cuando este solo podrá levantar sus lápices con esta herramienta. Diseñar y construir un sistema para la extracción del objeto. Componentes e instrumentación

Esquema del montaje


Cuestiones A) Diseñar y construir una maqueta o dispositivo aplicando (técnicas operativas, enfoques sistémicos, y lenguajes tecnológicos) que avise si alguna ventana queda abierta. Profesor: Néstor Horacio Castiñeira

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www.tecnologia-tecnica.com.ar Fuentes de información

Bibliografía Temas para la Educación Tecnológica. Autor: Aquiles Gay. Manual Santillana Tecnología. Manual CODECO Sistemas y su control-Aplicación de los procedimientos de la Tecnología en el tercer ciclo de la EGB-serie/desarrollo de contenidos colección/electricidad, electrónica y sistemas de control- INET Apuntes de tecnología del control-Ing. Jorge María BUCCELLA Universidad Nacional de Cuyo Escuela de Comercio "Martín Zapata" 2º año del Polimodal Orientación: Producción

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