CUADERNO DE TRABAJO DE TECNOLOGÍAS 4º ESO

I.E.S. Andrés de Vandelvira Alumno/a: Curso: 4º ESO

Normas de clase 

Cuaderno de clase: Cada alumno debe tener una libreta de ejercicios. Siempre debes escribir con bolígrafo azul o negro, excepto los dibujos que se harán a lápiz del número dos. Se debe poner siempre la fecha en el encabezado. Copia siempre los enunciados de los ejercicios que marque el profesor/a y mantén ordenado y limpio tu cuaderno. La libreta de ejercicios debe estar siempre al día y disponible por si te la pide tu profesor/a, el cual valorará que esté completa y ordenada.

NUNCA

LA DEJES EN CASA.  Fotocopias: En caso de de que entreguen fotocopias, debes escribir en ellas tu nombre y la fecha de entrega. No olvides incluirlas en el cuaderno de trabajo, dentro de una funda y de forma ordenada.  Materiales: Los alumnos y alumnas deben tener el siguiente material disponible en TODAS las clases de Tecnologías:  El cuaderno de trabajo.  Bolígrafo azul o negro y otro rojo.  La libreta de ejercicios.  Pen Drive.  Fundas plásticas (se aconseja)  Una pequeña regla (se aconseja)  Lápiz del número dos y una goma.  Prácticas y proyectos: En caso de hacer prácticas, es necesario que los correspondientes informes sean entregados en la fecha establecida por el profesor. A medida que avance el curso, se te darán todas la pautas para la elaboración de los informes,  Debes ser puntual a la entrada de clase. Se tendrán en cuenta el número de retrasos que tengas a la hora de evaluar. Se considera retraso si un alumno/a entra después que el profesor/a cierre la puerta.  Debes respetar el material del Departamento. Se valorará el buen uso de dicho material.  Las tareas se han de entregar en la fecha establecida. Si la entrega se retrasa un día de forma injustificada, se baja un punto. Si se retrasa más de una semana, la tarea no se recoge y el alumno tiene un cero.  Debes respetar las normas básicas de convivencia dentro del aula (solicitar el turno de palabra, no levantarse sin permiso, cuando se trabaje en el taller hacerlo

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Responde a las siguientes cuestiones

con cuidado, respetando las normas de convivencia e higiene, trabajar en silencio en el aula de informática,...)  El Departamento utilizará un servicio para el alumnado. Se trata de una página web en la que habrán una infinidad de recursos para el alumnado (apuntes, ejercicios, enlaces,...), además de publicar novedades y avisos.

www.IESVANDELVIRA.COM  Así mismo, el Departamento de Tecnología pu blica rá tod as la s n ota s e n la p la taf orma EVA LUA , de la cua l e l p rof esor te da rá la s in st ru ccio nes de u so.  

Po r ult imo a gra dece r a l I ES. Dr. Anton io Gon zá le z Gon zá le z - Te jina po r la e lab o ració n de e sto s ap unte s y la cesión grat uita de e llos. La un idad d idáctica co rresp ond ien te a neumá tica e h id ráu lica ha sido e le bo rada po r Anto nio Bu eno.

I.E.S Andrés de Vandelvira Dpto. De Tecnología Glez-Tejina TEMA 1 - RESUMEN DE CONOCIMIENTOS PREVIOS DE ELECTRICIDAD

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LA CORRIENTE ELÉCTRICA Corriente eléctrica: es el movimiento de las cargas (normalmente electrones) dentro de un conductor. Existen dos tipos de corriente eléctrica dependiendo de cómo se comporten los electrones dentro del conductor: 1 – Corriente continua: es aquella cuyos electrones van siempre en el mismo sentido dentro del conductor. Y, además, su valor es constante en el tiempo. Es la que tienen por ejemplo las pilas, las baterías de los coches, etc.

2 – Corriente alterna: en este tipo de corriente los electrones van y vienen dentro del conductor, es decir, ya no siguen un solo sentido. Además su valor ya no es constante en el tiempo y va cambiando de un instante a otro. Es la corriente que nos llega a casa desde la compañía eléctrica y que la producen unas grandes máquinas llamadas alternadores. Pero también es la corriente que nos dan las dinamos de las bicicletas para encender las luces.

CIRCUITO ELÉCTRICO Un circuito eléctrico es un recorrido cerrado cuyo fin es llevar energía desde unos elementos que la producen hasta otros elementos que la consumen. Un circuito eléctrico consta de cinco tipos de elementos fundamentales. Sin los tres primeros tipos de elementos ningún circuito puede funcionar y debe contenerlos siempre. Los otros dos tipos de elementos nos ayudan mucho en el control y la seguridad de cada circuito. 1 – Elementos generadores: son los elementos que le dan la energía al circuito. Son por ejemplo las pilas, las baterías, los alternadores, las dinamos, etc. Debes recordar: que al polo positivo de una pila o de cualquier elemento electrónico se lo denomina ánodo y al polo negativo de la pila se le llama cátodo. 2 – Elementos consumidores: son aquellos elementos que consumen la energía que aportan los elementos generadores. Son por ejemplo las bombillas, los motores de los electrodomésticos, etc.

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3 – Elementos conductores: son los elementos encargados de llevar la energía desde los elementos que la generan hasta los elementos que la consumen. Normalmente son los cables. En algunos casos, como las linternas, pueden ser pequeñas placas metálicas. 4 – Elementos de maniobra y control: son los elementos que se encargan de permitir o no permitir el paso de la corriente a través del circuito. Por ejemplo los interruptores, los conmutadores, los pulsadores como los del timbre, etc. 5 – Elementos de protección: son los encargados de proteger el circuito de sobrecargas, es decir, de evitar que pase más energía por él en un momento determinado de la que son capaces de soportar los elementos consumidores. Por ejemplo los fusibles, los diferenciales en la instalación de las viviendas (es decir, ese elemento que impide que cuando toquemos un enchufe con las manos mojadas nos de corriente porque hace saltar el automático. Es lo que antes, en las viejas casas eran los plomos), etc. NOTA: Un circuito puede funcionar sólo con los tres primeros elementos mencionados, pero si no hay un elemento de control que apague el bombillo, se agotará rápidamente la pila. Por eso es necesario poner un elemento de maniobra como un interruptor. Los elementos de protección no suelen usarse en circuitos sencillos sino en los complejos como los de la vivienda o los del automóvil. SENTIDO DE LA CORRIENTE. Cuando se empezaron a estudiar los átomos se creía que las cargas que se movían eran las positivas, Pero al avanzar los estudios se descubrió que las cargas que realmente se movían eran las negativas. Por eso, desde hace mucho tiempo se dibuja el sentido de la corriente saliendo del polo positivo de las pilas: es la que se llama sentido convencional de la corriente, porque es el aceptado por todos y el que aparece en los libros. Pero no hemos de olvidar que el sentido real de la corriente es el que sale del polo negativo de la pila. Esto no tiene mayor importancia en electricidad donde la polaridad no importa, pero con los elementos electrónicos es fundamental tenerlo en cuenta porque si los colocamos al revés los rompemos. TIPOS DE CIRCUITOS. Hay tres tipos de circuitos eléctricos: en serie, en paralelo y circuitos mixtos. Una forma sencilla de explicar los distintos tipos de circuitos es teniendo en cuanta que a todo elemento le entra la corriente por un extremo, lo recorre y sale por el otro extremo: E

Entrada de la corriente

S

Salida de la corriente

Circuitos en serie: Son aquellos en los que la salida de corriente de un elemento está unida a la entrada del siguiente. Esto supone dos cosas: 1 – La corriente debe atravesar completamente un elemento antes de poder entrar y recorrer el siguiente.

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2 – También supone que hay un solo camino (rama) para la corriente, lo que supone a su vez, que sólo hay una intensidad de corriente en todo el circuito en serie (o la rama) y es la misma para todos los elementos.

NOTA: Más adelante estudiaremos las magnitudes eléctricas más significativas y su unidad en el sistema internacional. Circuito en paralelo: Son aquellos en los que todas las entradas de corriente de los elementos se unen en un único punto común; y todas las salidas se unen en otro punto común. Esto supone dos cosas: 1 – La corriente eléctrica ahora atraviesa a todos los elementos en paralelo a la vez porque les entra por el punto común de entrada y les sale por el punto común de salida. 2 – Esto también supone que existe un camino (rama) para cada elemento en paralelo y no un único camino como antes. En este caso, al encontrarse varios caminos para distribuirse los electrones, no todas las ramas tendrán la misma corriente. Pero si tendrán todos los elementos en paralelo el mismo voltaje ya que esta magnitud siempre se mide entre la entrada de corriente y la salida de cada elemento, que ahora es común. Circuitos mixtos: Son aquellos que tienen elementos o partes en serie y en paralelo a la vez.

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LA LEY DE OHM Y LAS MAGNITUDES QUE EN ELLA APARECEN. Ley de Ohm: esta ley nos dice que la energía aportada por los elementos generadores (pilas, baterías, alternadores, etc.) es igual al producto de la intensidad de corriente que circula en el circuito (los electrones que se desplazan en un momento dado) por la resistencia que ofrecen los elementos consumidores al paso de dicha corriente (bombillas, motores, etc.). Esta ley se expresa matemáticamente de la siguiente forma: V = I·R Otras formas de expresarla son también: V I = ——— R

V R = ——— I

De esta definición deducimos que todos los elementos ofrecen siempre una cierta resistencia al paso de los electrones a través de ellos y por eso, en los circuitos, sustituimos los bombillos por el valor de la resistencia que ofrecen. En la definición han aparecido tres magnitudes que son el voltaje (la energía aportada por los generadores), la intensidad de corriente (los electrones que están pasando en cada momento) y la resistencia que ofrecen los elementos consumidores. Vamos a definir esas magnitudes y a indicar las unidades del Sistema Internacional (SI) en que se miden: NOTA: Recuerda que magnitudes son la longitud cuya unidad es el metro, el tiempo cuya unidad es el segundo, la masa cuya unidad es el Kg, etc Voltaje: también lo oirás llamar tensión o diferencia de potencial (ddp). Es la energía que aportan los elementos generadores, al hacer que los electrones se muevan dentro del conductor. Si esa energía no existiese, no podrían encenderse las luces o funcionar los electrodomésticos. En las pilas y baterías, la energía aportada es siempre un valor constante hasta que se agota la pila. Hay pilas que son recargables, como las de los móviles. El voltaje se simboliza con una “v” mayúscula V, como ves en la fórmula de la ley de Ohm. En el Sistema Internacional su unidad de medida es el voltio que también se simboliza con una “v” mayúscula, V. Por eso, al mirar las pilas verás que unas dicen 1’5V, 3V, 4’5V, etc. Y también oirás que en las viviendas el voltaje es de 220V Intensidad de corriente: o simplemente intensidad. Esta magnitud da cuenta del número de electrones que hay circulando en cada momento en cada rama del circuito. Si sólo hay un camino o rama, toda la intensidad será la misma en todas partes. Pero si hay más de una rama, los electrones, como el agua, se distribuirán por esas ramas. La intensidad de corriente se simboliza con un “i” mayúscula I, y en el Sistema Internacional se mide en amperios cuyo símbolo es una “a” mayúscula A. Recuerda que el amperio es una unidad muy grande y que se suele trabajar con submúltiplos de ella como el mA (miliamperio).

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Resistencia: es la oposición que ofrecen los elementos a dejar pasar los electrones (la corriente) a través de ellos. Hay unos elementos que se ponen en los circuitos para hacer que circulen menos electrones por un elemento delicado, que si, por ejemplo recibiese muchos se rompería, y que se llama resistencias, y que has visto entre los elementos y sus símbolos en la tabla que ya estudiamos. La resistencia se simboliza con una r mayúscula R, y en el Sistema Internacional se mide en ohmios, en honor al descubridor de la ley de Ohm. Su símbolo es la letra griega omega, . RECUERDA

Circuito simples

de

dormitorio

con

conmutadores

Circuito de de cruce

pasillo

con

comnutores

COLOCACIÓN DE LOS ELEMENTOS DE MEDIDA PARA MEDIR MAGNITUDES ELÉCTRICAS. Vamos a ver como se coloca el amperímetro (aparato para medir la intensidad de corriente), el voltímetro (aparato para medir el voltaje) y el óhmetro (aparato para medir la resistencia). Como ves en los ejemplos, el amperímetro se coloca siempre en serie con los elementos a medirles la intensidad de corriente. El voltímetro siempre se coloca en paralelo con el elemento al que le vamos a medir el voltaje. En el caso del amperímetro y del voltímetro, la corriente ha de estar circulando por el circuito al hacer la medida o nos dará cero. El óhmetro se coloca siempre en paralelo con el elemento al que le vamos a medir la resistencia pero para usar este aparato no puede estar circulando corriente por el elemento. Por eso suele quitarse del circuito para medirle la resistencia o se desconecta la corriente para hacer la medida, si no queremos sacarlo del circuito ya construido.

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LEY DE OHM EN LOS DISTINTOS TIPOS DE CIRCUITOS. En un circuito simple en el que sólo tenemos una pila, un interruptor, cables y un elemento consumidor de energía, debemos tener presente que dicho elemento siempre va a ofrecer una cierta resistencia al paso de la corriente. Por ejemplo, si ponemos un bombillo opondrá menos resistencia que cuando ponemos un motor, pero en ambos casos se opone resistencia.

Como ves en estos ejemplos, en el primero tenemos una bombilla que tiene una cierta resistencia que podríamos calcular con la ley de Ohm ya que conocemos la intensidad que circula y el voltaje de la pila. El segundo caso es igual pero en lugar del bombillo hemos colocado una resistencia que la representa, que es como trabajaremos habitualmente en los problemas. Resistencia equivalente: Cuando en un circuito hay más de un elemento consumidor, ya sea en serie, en paralelo o de forma mixta, la ley de Ohm no puede aplicarse al circuito entero sin haber encontrado una forma previa de reducir todas las resistencias a una sola que las represente a toda, ya que en la ley de Ohm sólo podemos tener una única resistencia. A esta resistencia que representa a las que teníamos inicialmente se la llama resistencia equivalente, porque si la ponemos a ella en el lugar de las demás, tanto el voltaje como la intensidad de corriente siguen siendo las misma. Esta resistencia equivalente se calcula mediante una fórmula distinta, dependiendo de cómo se coloquen los elementos: en serie, en paralelo o de forma mixta. Resistencia equivalente en serie: se calcula utilizando la siguiente fórmula:

Resistencias equivalente en paralelo: se calcula mediante la fórmula:

Resistencia equivalente mixta: la parte en serie se calcula con la fórmula para calcular la resistencia equivalente en serie y la parte en paralelo se calcula con la fórmula de la resistencia equivalente en paralelo. Siempre se empieza a calcular por los elementos en paralelo, para que nos quede luego una nueva resistencia equivalente de las que están en paralelo, que va a estar en serie con las resistencias en serie. Pag. 9

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USO DE LA LEY DE OHM PARA CALCULAR LAS MAGNITUDES DE CADA RESISTENCIA QUE APARECE EN EL CIRCUITO. Circuito en serie: Recuerda que en serie la intensidad de corriente es única, por lo que todas los elementos en serie tendrán la misma corriente, la que nos da la pila. Eso significa que, como las resistencias no son iguales, los voltajes de cada elemento tampoco pueden serlo. Pero si hay algo que se cumple, el voltaje de cada elemento en serie, sumado a los demás, no puede superar nunca el que nos da la pila. Entonces se cumplen las siguientes expresiones:

Circuitos en paralelo: En paralelo hay una rama para cada elemento , lo que significa que la corriente no puede ser igual en todas las resistencias. Pero recuerda también que el voltaje se media entre la entrada de corriente de un elemento y su salida. Al estar en paralelo todos los elementos tienen el mismo punto para entrar la corriente y los atraviesa a todos a la vez saliendo luego por el punto común de salida. Esto significa que ahora lo que será igual para todos los elementos en paralelo será el voltaje. Entonces

se

cumplen

las

siguientes

expresiones: Circuito mixto: al igual que pasaba con las resistencias, en un circuito mixto las fórmulas anteriores se cumplen en la parte en serie las de los circuitos en serie y las fórmulas en paralelo para la parte de los elementos en paralelo.

Es decir, la ley de Ohm se aplica al circuito entero pero también se aplica de forma individual a cada elemento consumidor del circuito, esto es, a cada resistencia. Recuerda: 1 – Las condiciones en serie son: I = I1 = I2 = I 3 = … V = V1 + V2 + V3 + … R = R1 + R2 + R3 + … Pag. 10

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Es decir, la intensidad de corriente es la misma para todos los elementos en serie, el voltaje de cada elemento individual es distinto y la suma de todos ellos no puede sr mayor que el que da la pila 2 – Las condiciones en paralelo son: I = I1 + I2 + I3 + … V = V1 = V2 = V3 + … 1 = 1 + 1 + 1 + … R R1 R2 R3 Es decir, ahora lo que es igual para todos los elementos es el voltaje ya que se mide entre la entrada y la salida y éstas son comunes a todos los elementos en paralelo. La intensidad se divide entre las distintas ramas y ya no es igual para todos los elementos, pero su suma no puede ser mayor a la total que circula por el circuito principal. ACTIVIDADES 1 – Define: circuito eléctrico y cortocircuito. 2 – a) Define corriente eléctrica e indica cuántos tipos hay. b) Define los tipos de corriente que hay. 3 – Imagina que dispones de dos bombillas, una de las cuales está fundida, y de dos pilas, de las que una está gastada. ¿Qué harías para descubrir que pila está gastada y que bombilla está fundida? 4 – Se conecta una resistencia de 3kΩ a una pila de 4’5 V. ¿Cuál será la intensidad que recorre el circuito? 5 – Tenemos una bombilla conectada a una pila de 6 V por la que circula una intensidad de corriente de 0’35 A.¿Cuál será la resistencia de la bombilla? 6 – Calcula el valor del voltaje de un bombillo de 100 Ω por el que circulan 100 mA. 7 – Hallar el valor de la resistencia R en cada uno de los circuitos:

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8 – Hallar la resistencia equivalente en los siguientes casos:

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9 – Calcula el parámetro que falta en cada uno de los siguientes circuitos:

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10 – Calcula: a) El voltaje si la intensidad es de 0’5 A

c) Calcular la intensidad total del circuito.

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b) La intensidad total del circuito

d) Calcular la intensidad total del circuito

11 –

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TEMA 2 - INSTALACIÓN ELÉCTRICA DE LA VIVIENDA 1. Clases de corriente eléctrica Si te das cuenta, todas las centrales eléctricas, excepto las fotovoltaicas, tienen dos elementos en común: la turbina y el generador eléctrico. Pues bien, el generador eléctrico recibe otro nombre más adecuado, el alternador. Los alternadores son máquinas que transforman la energía mecánica cinética, que reciben a través de su eje, en energía eléctrica. Son parecidos a las dinamos de las bicicletas, pero mucho mayores. Hay dos clases de corriente: la corriente alterna (AC) y la corriente continua (DC). Veamos las características Corriente continua: a) Es la corriente eléctrica que siempre que recorre un circuito siempre lo hace en el mismo sentido. b) Este tipo de corriente se dice que tiene polaridad, es decir, los generadores de corriente continua tienen dos polos (el polo positivo y el polo negativo) c) Los generadores de corriente continua son: Pilas, baterías y dinamos. Corriente alterna a) Es la corriente eléctrica que siempre que recorre un circuito cambia de sentido una y otra vez. b) Es tipo de corriente no tiene polaridad (ni polo positivo ni polo negativo) c) Los generadores de corriente alterna se llaman alternadores. CONCLUSION Como las centrales eléctricas tienen alternadores, la corriente eléctrica que llega a nuestras casas es alterna. La prueba está en que los agujeros de los enchufes no tienen polo negativo ni positivo. 2. Cómo se transporta la energía eléctrica desde la central hasta la vivienda. La tensión eléctrica que sale de las centrales eléctricas tiene una tensión de unos 20000 voltios. Sin embargo, antes de distribuir la energía se eleva la tensión. Esto se logra gracias a unas máquinas llamadas transformadores. Los transformadores elevan la tensión eléctrica hasta los 220000 voltios. ¿Por qué se eleva la tensión eléctrica a la salida de la central? Cuando la corriente eléctrica circula por un cable, una parte de la energía se transforma en calor y se pierde, a este fenómeno se le conoce como efecto Joule. Para evitar pérdidas de energía durante el trayecto que va desde la central hasta la vivienda se eleva la tensión. Pero la tensión eléctrica en nuestras casas es sólo de 220 V, por eso, cuando las líneas eléctricas se acercan a la ciudad, la tensión debe volverse a bajar. Para eso deben instalarse un conjunto de transformadores en unos lugares denominados subestaciones de transformación. Cuando la tensión ha sido bajada en las subestaciones de transformación, luego vuelve a bajarse hasta en los llamados Centros de Transformación, que son unas pequeñas construcciones

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(casetas) que contiene transformadores. A veces algunos transformadores están situados en las propias torres de alta tensión. Aquí se produce la energía eléctrica. La tensión que sale de la central vale 20000 V

Aquí se eleva la tensión hasta los 220000 V

Aquí se vuelve a bajar la tensión. Esta subestación está cerca de la ciudad.

Dentro de las ciudades existen centros de transformaci ón (casetas) que bajan la tensión hasta los 220 V

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3. La instalación de enlace La conexión entre la red de distribución y la instalación interior del edificio se denomina instalación interior y cuenta con los siguientes elementos:

Línea de derivación individual : Líneas que van desde cada contador hasta el cuadro de entrada de cada vivienda.

Línea repartidora:

Línea que une la Caja general de protección con los contadores

En esta imagen se puede ver que dentro nos encontramos con los contadores. Si fuera una casa terrera, es decir, individual, tendría un solo contador. En la siguiente imagen se muestra un contador:

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4. Elementos de la instalación eléctrica La instalación de cada vivienda se inicia en el cuadro privado de mando y protección, que se encuentra cerca de la entrada de la casa. En él se alojan los distintos dispositivos. 1. El interruptor de control de potencia (ICP): desconecta la instalación cuando la suma de las potencias de los aparatos conectados sobrepasan la potencia contratada. Para volver a poner la instalación en servicio hay que desconectar primero alguno de los aparatos enchufados para reducir la potencia conectada por debajo de la contratada, esperar un par de minutos y subir manualmente la palanca 2. Cuadro privado de mando y protección  Interruptor General Automático (IGA): Protege la instalación de sobrecargas y cortocircuitos.  Un interruptor diferencial (ID): desconecta la instalación cuando se produce una derivación (fuga de corriente) en algún electrodoméstico o en algún punto de la instalación. También desconecta la instalación cuando una persona recibe una descarga.  Pequeños interruptores automáticos, (PIA): Existe uno por cada circuito de la vivienda: protegen cada circuito de sobrecargas o cortocircuitos y permiten desconectar zonas individualmente. 3. Línea de toma tierra: Está conectada a la red de tierra del edificio. Si tocamos un electrodoméstico con alguna fuga eléctrica a la carcasa metálica, podemos sufrir una grave lesión. Sin embargo, si la carcasa se conecta a tierra, la corriente eléctrica tiene dos opciones: pasar por un cable que apenas tiene resistencia (toma tierra) o a través de nosotros. Como la primera opción es la más fácil para la corriente, sucederá esto.

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Esquema del cuadro privado de mando y protección de una instalación con grado de electrificación básico. Nº de Pequeños Interruptores automáticos (PIA) = 4

En este ejemplo tenemos un cuadro que contiene cuatro PIAs. 1. El de 10 A, es el que controla el circuito de alumbrado de la vivienda (la luz de las habitaciones) 2. El de 16 A, controla el circuito de los enchufes o tomas de corriente de la vivienda (electrodomésticos) 3. El de 20 A controla el termo eléctrico y la lavadora. 4. El de 25 A controla la cocina eléctrica (horno, vitrocerámica, etc) Fíjate que cuanto mayor sea la necesidad de energía eléctrica de un circuito, más amperaje (intensidad de la corriente) necesita. Pag. 20

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5. Nombre de los cables De cada PIA salen dos cables que irán hasta el circuito que le corresponda, por ejemplo, del PIA de 15 A salen dos cables que llegarán hasta todos los enchufes de la vivienda. Los cables son: 1. La fase: de color negro, marrón o gris: por donde entra la corriente 2. El neutro: de color azul: por donde sale la corriente 3. Toma de tierra de color verde y amarillo, no lleva corriente, su función es la de evacuar las fugas de corriente eléctrica hasta un lugar seguro. 6. Elementos de los circuitos una instalación eléctrica 1. Cables: Se extienden por la vivienda a través de tubos de plástico empotrados en las paredes y se ramifican en las llamadas cajas de derivación o cajas de registro. 2. Tomas de corriente, bases de enchufes o tomas de fuerza: Tiene dos terminales, tres si existe toma de tierra. 3. Cajas de derivación: Suele haber una caja por habitación. Las cajas de derivación (o cajas de registro) permiten hacer las conexiones necesarias para cada circuito. Las conexiones se hacen con regletas o clemas. 4. Interruptor: se utiliza para permitir o no el paso de corriente eléctrica a voluntad. Controla el encendido de una o más bombillas. Tiene dos terminales 5. Conmutador: Sirve para desviar la corriente eléctrica por el camino que desee o para controlar el encendido de una o más lámparas desde varios puntos. Tiene tres terminales. 6. Pulsador: permite el paso o no de corriente eléctrica cuando se pulse, sirve para controlar, por ejemplo, un timbre. Tiene dos terminales. 7. Lámparas

Regleta Caja de derivación

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7. Grado de electrificación de una vivienda La normativa vigente establece la potencia eléctrica máxima que puede contratar una vivienda y el número mínimo de circuitos que debe tener según su superficie. Existen dos categorías o grados de electrificación Grado

básico: La instalación debe contratar más de 5750 W. Es la necesaria para permitir el uso de aparatos eléctricos de uso común. 2 Grado elevado: Se contrata si la vivienda supera los 160 m de superficie, o a viviendas con más electrodomésticos que llevan una instalación de aire acondicionado o calefacción. La instalación debe poseer contratar más de 9200 W. Grado de Circuito de electrifica utilización ción

Potencia Tipo de toma Interruptor Nº máximo prevista automátic de puntos o por toma o (A) tomas por (W) circuito

C1:Iluminación

200

Punto de luz

10

C2:Tomas de uso general y frigorífico

3450

Base 16 A + tierra

16

C3: Cocina y horno

5400

Base 25 A + tierra

25

C4: lavadora, lavavajillas y termo eléctrico

3450

Base 16 A + tierra con diferencial

20

C5: Baños y cocina

3450

Base 16 A + tierra

16

Básico

Elevado, para viviendas de más de 160 2 m

C8: Calefacción

78,084%; O2=> 20,9476%; CO2 => 0,0314%; Ne => 0,00181%; He => 0,000524%; CH4 => 0,0002%; SH4 => de 0 a 0,0001%; H2 => 0,00005% y una serie de componentes minoritarios (Kr, Xe, O3) => 0,0002%.

3.1.1.- Fundamentos físicos. Las relaciones matemáticas utilizadas para presiones del aire inferior a los 12 bares, son las correspondientes a las de los gases perfectos. La ley de los gases perfectos relaciona tres magnitudes, presión (P), volumen (V) y temperatura (T), mediante la siguiente fórmula: Presión absoluta, relativa y atmosférica

Los manómetros indican el valor de presión relativa que estamos utilizando. Para su estudio se considera como un gas perfecto. Las ventajas que podemos destacar del aire comprimido son: - Es abundante (disponible de manera ilimitada). - Transportable (fácilmente transportable, además los conductos de retorno son innecesarios). - Se puede almacenar (permite el almacenamiento en depósitos). - Resistente a las variaciones de temperatura. - Es seguro, antideflagrante (no existe peligro de explosión ni incendio). - Limpio (lo que es importante para industrias como las químicas, alimentarias, textiles, etc.). - Los elementos que constituyen un sistema neumático, son simples y de fácil comprensión). - La velocidad de trabajo es alta. - Tanto la velocidad como las fuerzas son regulables de una manera continua. - Aguanta bien las sobrecargas (no existen riesgos de sobrecarga, ya que cuando ésta existe, el

P * V =m * R * T Donde : 2 P = presión (N/m ). 3 V = volumen especifico (m /kg) . m = masa (kg). R = constante del aire (R = 286,9 J/kg*ºk). T = temperatura (ºk) Las tres magnitudes pueden variar. - Si mantenemos tenemos:

constante

la

temperatura

P * V = cte. Luego en dos estados distintos tendremos: P1 * V1 = P2 * V2 P1 / P2 = V2 /V1

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De manera que cuando modificamos la presión de un recipiente que contiene aire comprimido, se ve modificado el volumen y a la inversa si modificamos su volumen se ve modificada la presión a la que se encuentra, a esta ley se la conoce como ley de Boyle-Mariotte.

Autor: Antonio Bueno

3.2.- Fluidos hidráulicos. Cuando el fluido que utilizamos no es el aire, si no un líquido que no se puede comprimir, agua, aceite, u otro. Los fundamentos físicos de los gases se cumplen considerando el volumen constante. Una consecuencia directa de estos fundamentos es el Principio de Pascal, que dice así: Cuando se aplica presión a un fluido encerrado en un recipiente, esta presión se transmite instantáneamente y por igual en todas direcciones del fluido.

Ley de Boyle-Mariotte

- Si ahora mantenemos la presión constante tenemos. V/T = cte. Luego en dos estados distintos tendremos: V1/T1 = V2/T2 Ahora cuando modificamos el volumen se ve modificada la temperatura y a la inversa una variación de la temperatura hace que varíe el volumen, a esta ley se la conoce como ley de GayLussac. - Si ahora mantenemos el volumen constante tenemos. P/T = cte. Luego en dos estados distintos tendremos: P1/T1 = P2/T2

Por ejemplo: 3 Si tenemos una jeringuilla que contiene 0,02 m de aire comprimido a presión 1 atmósfera, ¿cuál será el volumen que ocupa dicho aire si sometemos dicha jeringuilla a una presión de 2 atmósferas?

V2 =

Como aplicación podemos ver como dos pistones unidos mediante un fluido encerrado, si le aplicamos una fuerza (F1) a uno de ellos, se transmite la presión hasta el otro, y produce una fuerza (F2) en el segundo. Las ecuaciones que rigen este principio son: P = F1/S1 y P = F2/S2 Donde: P = presión, F = fuerza, S = superficie.

En este caso cuando modificamos la presión se ve modificada la temperatura y a la inversa una variación de la temperatura hace que varíe la presión, y esta es la ley de Charles.

P1 ⋅V1 = P2 ⋅V2

Principio de Pascal

3

P1 ⋅V1 1atm ⋅0,02m = = 0,01m 3 2atm P2

Por lo que podemos poner F1/S1 =F2/S2 otra forma de expresarlo es: F1*S2 = F2 * S1 Nos dice que en un pistón de superficie pequeña cuando aplicamos fuerza, esta se transmite al pistón de superficie grande amplificada o a la inversa. Por ejemplo: Disponemos de dos pistones unidos por una 2 2 tubería de secciones S1= 10 mm y S2 = 40 mm . Si necesitamos levantar un objeto con una fuerza F2= 40 N sobre el pistón segundo. ¿Cuál será la fuerza F que debemos realizar sobre el pistón primero?

F1 ⋅ S 2 = F2 ⋅ S1 92

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Autor: Antonio Bueno

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Manómetro. F ⋅S 40N ⋅10mm 2 F1 = 2 1 = = 10N 40mm 2 S2 El fluido que normalmente se utiliza es aceite y los sistemas se llaman oleohidráulicos. Las ventajas de la oleohidráulica son:

Termómetro.

Indicador óptico. neumático.

Indicador

-Permite trabajar con elevados niveles de fuerza o momentos de giro. -El aceite empleado en el sistema es fácilmente recuperable. -La velocidad de actuación es fácilmente controlable. -Las instalaciones son compactas. -Protección simple contra sobrecargas. -Pueden realizarse cambios rápidos de sentido.

Filtro.

Desventajas de la oleohidráulica

Unidad de mantenimiento, filtro, regulador, lubricador. Gráfico simplificado.

-El fluido es más caro. -Se producen perdidas de carga. -Es necesario personal especializado para la manutención. -El fluido es muy sensible a la contaminación.

4.- Símbolos básicos. La norma UNE-101 149 86, se encarga de representar los símbolos que se deben utilizar en los esquemas neumáticos e hidráulicos. La norma establece las reglas de representación de las válvulas así como su designación. Los símbolos más utilizados son los siguientes:

Símbolo

Filtro con drenador de condensado, vaciado manual. Lubricador

Bombas, compresores y motores Símbolo Descripción Bomba hidráulica de flujo unidireccional.

Compresor comprimido.

para

aire

Depósito hidráulico.

Conexiones Descripción Unión de tuberías.

Depósito neumático.

Cruce de tuberías.

Motor neumático 1 sentido de giro.

Fuente de presión, hidráulica, neumática. Escape sin rosca. Escape con rosca.

Motor neumático 2 sentidos de giro.

Retorno a tanque. Unidad operacional. Unión mecánica, varilla, leva, etc.

Cilindro basculante sentidos de giro.

2

Motor hidráulico 1 sentido de giro.

Medición y mantenimiento Símbolo Descripción

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Autor: Antonio Bueno Muelle, control mecánico.

Motor hidráulico 2 sentidos de giro. Rodillo palpador, mecánico. Mecanismos (actuadores) Símbolo Descripción Cilindro de simple efecto, retorno por esfuerzos externos.

control

Presurizado neumático.

Presurizado hidráulico.

Cilindro de simple efecto, retorno por muelle.

Cilindro de doble efecto, vástago simple.

Válvulas direccionales Símbolo Descripción Válvula 3/2 en posición normalmente cerrada.

Cilindro de doble efecto, doble vástago.

Válvula 4/2.

Pinza angular efecto.

Válvula 4/2.

de de

Pinza de paralela de efecto.

apertura simple

apertura simple

Pinza de apertura angular de doble efecto.

Válvula 5/2.

Pinza de apertura paralela de doble efecto. Válvula 5/3 en posición normalmente cerrada.

Símbolo

Accionamientos Descripción Mando manual en pulsador.

general,

Válvula 5/3 en posición de escape.

Botón pulsador, seta, control manual. Mando con manual.

bloqueo,

control

Mando por manual.

palanca,

control

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Autor: Antonio Bueno

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Válvula O (OR). Selector.

Válvula de escape rápido, Válvula antirretorno.

• •

Válvula Y (AND). Válvula estranguladora unidireccional. Válvula antirretorno de regulación regulable en un sentido Eyector de vacío. Válvula de soplado de vacío.

Un ejemplo de circuito completo con los símbolos normalizados es el siguiente.

•

se asocia con un tanque donde se almacena el aire para su posterior utilización. Las tuberías y los conductos, a través de los que se canaliza el aire para que llegue a todos los elementos. Los actuadores, como cilindros y motores, que son los encargados de transformar la presión del aire en trabajo útil. Los elementos de mando y control, como las válvulas distribuidoras, se encargan de permitir o no el paso del aire según las condiciones preestablecidas.

5.1.- Producción y distribución del aire comprimido. Para la producción se utilizan los compresores. Estos se pueden clasificar en dos tipos, de émbolo o rotativos. • Compresores de émbolo, son los más utilizados debido a su flexibilidad de funcionamiento.

Circuito neumático

Contiene una toma de presión, unidad mantenimiento, escape con rosca, válvula activa de forma manual con bloqueo y retorno muelle, cilindro de simple efecto con retorno muelle y todos ellos unidos por tuberías.

de 3/2 por por

5.- Elementos básicos de un circuito neumático. Los circuitos oleohidráulicos necesitan de un tanque donde retornar el fluido. Con el objeto de simplificar el estudio nos ceñiremos a los elementos neumáticos. Los elementos básicos de un circuito neumático son: • El generador de aire comprimido, es el dispositivo que comprime el aire de la atmósfera hasta que alcanza la presión de funcionamiento de la instalación. Generalmente

Compresor de émbolo

El funcionamiento de este tipo de compresores es muy parecido al del motor de un automóvil. Un eje, mediante una biela y una manivela produce el movimiento alternativo de un pistón. Al bajar el pistón se introduce el aire. Cuando ha bajado totalmente se cierra la válvula de admisión y comienza a subir el pistón y con ello la compresión del aire. Cuando este aire se ha comprimido hasta el máximo, la válvula de escape se abre y sale el aire a presión. Generalmente con una sola etapa se obtiene poca presión por lo que suelen concatenarse varias etapas para obtener mayores presiones. •

Compresores rotativos, consiguen aumentar la presión mediante el giro de un rotor. El aire se aspira y se comprime en la cámara de compresión gracias a la disminución del volumen que ocupa el aire. Los hay de paletas, de tornillo y el turbocompresor. 95

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Compresor de paletas: Son muy silenciosos y proporcionan un nivel de caudal prácticamente constante.

Autor: Antonio Bueno Turbocompresor: Proporciona una presión reducida pero un caudal muy elevado. No suelen utilizarse en aplicaciones neumáticas industriales.

Compresor de paletas

La compresión se efectúa como consecuencia de la disminución del volumen provocada por el giro de una excéntrica provista de paletas radiales extensibles que ajustan sobre el cuerpo del compresor. Compresor de husillo o Roots: Son caros aunque pueden suministrar aire a mayor presión que los anteriores.

Compresor de husillo o Roots

Emplea un doble husillo de forma que toma el aire de la zona de aspiración y lo comprime al reducirse el volumen en la cámara creada entre ellos y el cuerpo del compresor.

Turbocompresor axial

Las álabes recogen el aire de entrada y lo impulsan hacia la salida aumentando su presión.

Símbolo del compresor

La mayor parte de los compresores suministran un caudal discontinuo de aire, de manera que se debe almacenar en un depósito. El depósito a demás sirve para evitar que los compresores estén en funcionamiento constantemente, incluso cuando no se necesita gran caudal de aire, también ayudan a enfriar el aire. Los depósitos generalmente disponen de manómetro que indica la presión interior, una válvula de seguridad que se dispara en caso de sobrepresiones y una espita para el desagüe de las condensaciones que se producen en el interior del depósito.

Símbolo del depósito

Compresor de tornillo: Son caros, silenciosos y tienen un desgaste muy bajo.

Compresor de tornillo

Se basa en el giro de dos tornillos helicoidales que comprimen el aire que ha entrado en su interior.

Compresor con su depósito

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Para transportar el aire es necesario utilizar conductores. Los conductores utilizados son tuberías metálicas o de polietileno de presión. El diámetro de las tuberías depende de las necesidades de caudal que requiere la instalación, teniendo en cuenta la caída de presión producida por las pérdidas y la longitud de las tuberías.

Autor: Antonio Bueno Este tipo de cilindro trabaja en un solo sentido, cuando el aire entra en él. El retroceso y desalojo del aire se produce por la fuerza del melle que está albergado en el interior del cilindro. La fuerza de empuje que realiza hacia fuera el vástago corresponde con la fórmula. Fuerza = Presión del aire * Superficie del émbolo – Fuerza del muelle

Tubo de polietileno de presión

Generalmente entre el depósito y el circuito se suele incluir una unidad de mantenimiento que cuenta con un regulador de presión, un filtro y un lubricador de aire.

Cilindro de simple efecto retorno por muelle

Símbolo de la unidad de mantenimiento Símbolo del cilindro de simple efecto retorno por muelle

Foto de un cilindro de simple efecto retorno por muelle

Foto de la unidad de mantenimiento

5.2.- Elementos de trabajo: actuadores. Los actuadores se pueden clasificar en dos tipos lineales y rotativos.

Cilindro de doble efecto: se trata de un tubo cilíndrico cerrado con un diseño muy parecido al cilindro de simple efecto, pero sin el muelle de retorno, el retorno se hace por medio de otra entrada de aire. Este tipo de cilindro trabaja en los dos sentidos, cuando el aire entra en él produce fuerza y desaloja el aire que está en el otro compartimento. El retroceso y desalojo del aire se produce cuando el aire entra por el otro orificio.

Entre los actuadores lineales destacan los cilindros. Los cilindros se emplean cuando se desea un movimiento rectilíneo alternativo. Pueden utilizarse para desplazar objetos, para mover brazos de robots, etc. Los más conocidos son los de simple efecto y los de doble efecto. Cilindro de simple efecto: se trata de un tubo cilíndrico cerrado dentro del cual hay un émbolo unido a un vástago que se desplaza unido a él. Por un extremo hay un orificio para entrar o salir el aire y en el otro está albergado un muelle que facilita el retorno del vástago.

Cilindro de doble efecto

Símbolo del cilindro de doble efecto

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Autor: Antonio Bueno sujeta sobre el eje de giro. Se trata del motor neumático más utilizado, puede dar una potencia de hasta 20 CV y velocidades desde 3000 a 25000 rpm.

Foto de un cilindro de doble efecto

La fuerza de empuje que realiza hacia fuera el vástago corresponde con la fórmula. Fuerza = Presión del aire * Superficie del émbolo La fuerza de empuje de retroceso que realiza hacia dentro el vástago corresponde con la fórmula.

Motor de paletas

Fuerza = Presión del aire * (Superficie del émbolo – Superficie del vástago) De manera que la fuerza que podemos obtener de retorno es menor que la de empuje hacia fuera.

Símbolo del motor de un sentido de giro

Por ejemplo: Disponemos de un cilindro de simple efecto al que le aplicamos una presión de 600.000 Pa, si la 2 superficie que tiene el émbolo es de 10 cm y la fuerza que realiza el muelle de retorno es de 20 N. ¿Cuál será la fuerza F1, que puede realizar el vástago? F1 = P * S − Fr F1 = 600.000Pa *10cm 2 *

1m 2

10000cm 2

− 20N = 580N

Otro ejemplo: ¿Cuál será la fuerza máxima de empuje y de retroceso de un cilindro de doble efecto que tiene los siguientes datos, si le aplicamos en ambos casos una presión de 300.000 Pa? 2 Superficie del émbolo = 10 cm . 2. Superficie del vástago = 1 cm Fe = P * Se = 300.000Pa *10cm 2 *

1m 2 = 300N 10000cm 2

Fr = P*(Se− Sv) = 300.000Pa*(10cm2 −1cm2)*

1m 2 10000cm2

= 270N

Motor de paletas de dos sentidos de giro

Símbolo del motor de dos sentidos de giro

Cilindro basculante: genera movimiento alternativo en una dirección u otra. Se trata de un cilindro con dos entradas de aire que hacen mover una paleta que contiene un eje de giro al cual está sujeto el objeto que queremos mover, por ejemplo un limpia parabrisas.

Los actuadores rotativos se utilizan para hacer girar objetos o máquinas herramientas, motor de una taladradora, atornillar y destornillar, etc. También se utilizan los cilindros basculantes para producir movimientos circulares alternativos. Motor de paletas: genera movimiento rotativo continuo. El aire entra por una parte y hace que giren las paletas, la herramienta se encuentra

Cilindro basculante

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Autor: Antonio Bueno

Válvula 5/2: Una de sus principales aplicaciones es controlar los cilindros de doble efecto. Símbolo del cilindro basculante

5.3.- Elementos de mando: válvulas. Con el objeto de controlar la circulación del aire en una dirección u otra se necesitan elementos de mando y control. Algunos de estos se describen a continuación:

A continuación se ve su constitución interna. Se trata de una válvula activa por un pulsador y retorno por muelle. En estado de reposo, permite la circulación de aire entre los terminales 4 y 5, y entre 1 y 2, el terminal 3 está bloqueado. Cuando la activamos, permite la circulación de aire entre los terminales 1 y 4, y entre 2 y 3, ahora el terminal 5 se encuentra bloqueado.

Válvula 3/2: Una de sus principales aplicaciones es permitir la circulación de aire hasta un cilindro de simple efecto, así como su evacuación cuando deja de estar activado. A continuación se ve su constitución interna. Se trata de una válvula activa por un pulsador y retorno por un muelle. En estado de reposo, permite que el aire pase del terminal 2 hasta el 3 y que no pueda entrar por el 1. Cuando la activamos, el aire puede pasar del terminal 1 al 2 y no puede pasar por el 3.

válvula 5/2

Foto de una válvula 5/2 activa manual, retorno por muelle Válvula 3/2 normalmente cerrada

Foto de una válvula 5/2 activa y retorno por aire Foto de una válvula 3/2 normalmente cerrada

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El modelo más utilizado de este tipo de válvula es el activo y retorno con aire. Válvula OR (O): Se trata de una válvula que implementa la función OR, esto es, cuando penetra el aire por cualquiera de sus entradas hace que este salga por la salida. Se utiliza para activar cilindros desde dos lugares distintos.

Autor: Antonio Bueno Válvula antirretorno: Se encarga de permitir el paso del aire libremente cuando circular desde el terminal 2 al 1. Mientras que no permite circular el aire desde el terminal 1 al 2.

válvula OR válvula antirretorno

Símbolo de la válvula OR

Válvula estranguladora unidireccional: Se encarga de permitir el paso del aire libremente cuando circular desde el terminal 2 al 1. Mientras que estrangula el aire cuando circula desde el terminal 1 al 2. Se utiliza para hacer que los cilindros salgan o entren más lentamente.

Foto de una válvula OR

Válvula AND (Y): Se trata de una válvula que implementa la función AND, esto es, sólo permite pasar el aire a la salida cuando hay aire con presión por las dos entradas a la vez. Se utiliza para hacer circuitos de seguridad, el cilindro sólo se activará cuando existe presión en las dos entradas.

válvula estranguladora unidireccional

válvula AND

Símbolo de la válvula AND Foto de una válvula estranguladora unidireccional

6.- Diseño de circuitos neumáticos.

Foto de una válvula AND

Cuando se representa un circuito neumático la colocación de cada elemento debe ocupar una posición en el esquema según realice una tarea u otra. El esquema se divide en varios niveles que nombrados de arriba a bajo son: 100

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Actuadores. Elementos de control. Funciones lógicas. Emisores de señal, señales de control. Toma de presión y unidad de mantenimiento.

Autor: Antonio Bueno 1.- Control de un cilindro de simple efecto.

Un mismo elemento, puede hacer varias funciones y no existir todos los niveles.

Control de un cilindro de simple efecto

Niveles de los esquemas neumáticos

Por otra parte, cada elemento debe tener una numeración así como cada uno de sus conexiones con arreglo a la siguiente norma: Designación de componentes Alimentación de energía Elementos de trabajo Elementos de control o mando Elementos ubicados entre el elemento de mando y el elemento de trabajo Elementos que inciden en el movimiento de avance del cilindro Elementos que inciden en el movimiento de retroceso del cilindro Designación de conexiones Conexiones de trabajo Conexión de presión, alimentación de energía Escapes, retornos Descarga Conexiones de mando

Números 0. 1.0, 2.0, etc. .1 .01, .02, etc. .2, .4, etc. .3, .5, etc.

Letras A, B, C ... P

Números 2, 4, 6 ... 1

R, S, T ... L X, Y, Z ...

3, 5, 7 ... 10,12,14 ...

Por ejemplo: La representación completa de las válvulas puede ser: Válvula 3/2 pilotada por presión.

Cilindro de simple efecto activo

Los elementos que componen este circuito son: 0.1 – Unidad de mantenimiento. 1.1 – Válvula 3/2 con enclavamiento. 1.0 – Cilindro de simple efecto. En el estado de reposo, el aire sale de la unidad de mantenimiento hasta la válvula 3/2 sin superarla. Cuando activamos la válvula el aire llega hasta el cilindro de simple efecto y hace que se desplace el vástago. Cuando desenclavamos la válvula el muelle la hace retornar y el cilindro de simple efecto vuelve a su posición inicial expulsando el aire a través del orificio 3 de la válvula 3/2. 2.- Pulsador con enclavamiento y cilindro de doble efecto.

Válvula 5/2 pilotada por presión.

7.- Aplicaciones básicas. A continuación se representan algunas aplicaciones básicas que ayudarán a entender los circuitos neumáticos.

Cilindro de doble efecto

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Autor: Antonio Bueno

Cilindro de doble efecto activo

Cilindro de doble efecto con pulsador de avance y de retroceso, en avance

Cilindro de doble efecto retorno

Los elementos que componen el circuito son: 0.1 – Unidad de mantenimiento. 1.1 – Válvula 5/2 con enclavamiento. 1.0 – Cilindro de doble efecto. En el estado de reposo, el aire sale de la unidad de mantenimiento hasta la válvula 5/2, entrando en el cilindro y haciendo que este, se encuentre retraído. Cuando se activa la válvula 5/2, el aire entra por la parte inferior del cilindro y hace que salga el vástago. Cuando se desactiva la válvula 5/2, el vástago vuelve a su estado de reposo impulsado por el aire. 3.- Pulsador de avance y de retroceso, con cilindro de doble efecto.

Cilindro de doble efecto con pulsador de avance y de retroceso, en retroceso

Los elementos que componen el circuito son: 0.1 – Unidad de mantenimiento. 1.1– Válvula 5/2 activa y retorno por presión. 1.2 – Válvula 3/2 con enclavamiento, para el avance. 1.3 – Válvula 3/2 con enclavamiento, para el retorno. 1.0 – Cilindro de doble efecto. En el estado de reposo, el cilindro se encuentra retraido, cuando se activa la válvula 1.2 el aire llega hasta la entrada 14 de la válvula 1.1 y la activa. Ésta conduce el aire hasta el cilindro hace avanzar, al vástago. Dejamos de pulsar la válvula 1.2, y el cilindro permanece en este estado. Cuando activamos la válvula 1.3, ésta conduce el aire hasta la entrada 12 de la válvula 1.1, y hace que el vástago se retraiga. 4.- Utilización de la válvula estranguladora de caudal. La válvula estranguladora unidireccional de caudal se utiliza para hacer que el aire abandone al

Cilindro de doble efecto con pulsador de avance y de retroceso

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cilindro lentamente, y así hacer que el retroceso o el avance del vástago se realice lentamente.

Autor: Antonio Bueno Los elementos que componen el circuito son: 0.1– Unidad de mantenimiento. 1.1– Válvula 5/2 activa y retorno por presión. 1.2– Válvula 3/2 con enclavamiento, para el avance. 1.3– Válvula 3/2 con enclavamiento, para el retorno. 1.0 – Cilindro de doble efecto. 1.01- válvula estranguladora de caudal. Cuando se activa la válvula 1.2, el aire llega hasta el cilindro por la válvula estranguladora 1.01, pero esta no opone ninguna resistencia al paso del aire y el vástago sale con total normalidad. Cuando se pulsa la válvula 1.3 para que retorne, el aire que abandona al cilindro por la válvula 1.01, sale por la estrangulación y hace que el vástago retorne lentamente.

Cilindro de doble efecto con regulación de velocidad en el retorno

Cilindro de doble efecto con regulación de velocidad en el retorno, avance

Cilindro de doble efecto con regulación de velocidad en el retorno, retroceso

5.- Utilización de un final de carrera.

Cilindro de doble efecto con retorno automático por final de carrera

Cilindro de doble efecto con retorno automático por final de carrera, retornando

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Autor: Antonio Bueno

Cilindro de doble efecto con una puerta OR para el avance, activo

Cilindro de doble efecto con retorno automático por final de carrera, simulación

Los elementos que componen el circuito son: 0.1– Unidad de mantenimiento. 1.1– Válvula 5/2 activa y retorno por presión. 1.2– Válvula 3/2 con enclavamiento, para el avance. 1.3– Válvula 3/2 con final de carrera, para el retorno. 1.0 – Cilindro de doble efecto.

Cilindro de doble efecto con una puerta OR para el avance, activo

El funcionamiento es el mismo que la aplicación 3, pero el retorno se produce cuando el vástago llega hasta el final de carrera 1.3 de la válvula 1.3, de forma automática. Con el simulador de PortalESO, se puede realizar la simulación colocando la válvula 1.3 junto al vástago del cilindro. 6.- La puerta OR.

Cilindro de doble efecto con una puerta OR para el avance, activo

Cilindro de doble efecto con una puerta OR para el avance

Cilindro de doble efecto con una puerta OR para el avance, retorno

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Tecnología

Autor: Antonio Bueno

Los elementos que componen el circuito son: 0.1– Unidad de mantenimiento. 1.1– Válvula 5/2 activa y retorno por presión. 1.2– Válvula 3/2 con enclavamiento, para el avance. 1.4– Válvula 3/2 con enclavamiento, para el avance. 1.3– Válvula 3/2 con enclavamiento, para el retorno. 1.6- Válvula OR. 1.0 – Cilindro de doble efecto. Cuando se pulsa la válvula 1.2 o 1.4, o las dos, se hace que avance el cilindro. Si no están pulsadas ninguna de las dos, y pulsamos la válvula 1.3, el cilindro retorna.

Cilindro de doble efecto con una puerta AND para el avance

La válvula 1.6 implementa la función OR. 7.- La puerta AND.

Cilindro de doble efecto con una puerta AND para el avance

Cilindro de doble efecto con una puerta AND para el avance

Cilindro de doble efecto con una puerta AND para el avance

Los elementos que componen el circuito son:

Cilindro de doble efecto con una puerta AND para el avance

0.1– Unidad de mantenimiento. 1.1– Válvula 5/2 activa y retorno por presión. 1.2– Válvula 3/2 con enclavamiento, para el avance. 1.4– Válvula 3/2 con enclavamiento, para el avance. 1.3– Válvula 3/2 con enclavamiento, para el retorno. 1.6- Válvula AND. 1.0 – Cilindro de doble efecto. Cuando se pulsa la válvula 1.2 y la 1.4 las dos a la vez, se hace que avance el cilindro. Si sólo está pulsada una o ninguna de las dos, el cilindro no

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Autor: Antonio Bueno

avanza. Si en esta situación pulsamos la válvula 1.3, el cilindro retorna. La válvula 1.6 implementa la función AND.

8.- Simulación de circuitos neumáticos. Los simuladores de neumática son muy útiles por que nos ayudan a comprender el funcionamiento de los circuitos neumáticos. En la actualidad hay muchos en el mercado, pero su elevado coste los hace de difícil adquisición. Un simulador comercial es el Automation Studio, el aspecto de este simulador es:

Aspecto del simulador de PortalESO (Portal Educativo)

Los distintos componentes se pueden desplazar hasta el área de trabajo, y allí con ayuda del ratón situándonos sobre el terminal, aparece un punto rojo indicando que puede salir el conducto para unir los terminales hasta completar el esquema.

Aspecto del simulador Automation Studio

Dispone de muchas posibilidades, tanto en el diseño como a la hora de la simulación. Su utilización excede el objetivo de esta unidad. Existe otro simulador de libre utilización que permite simular pequeños circuitos neumáticos. Si el circuito es muy grande en ocasiones no funciona bien.

Montando el esquema en el simulador de PortalESO

Una vez completado se puede ver u ocultar su numeración y realizar la simulación del circuito.

Se encuentra en la web educativa PortalESO (Portal Educativo) situada en la url www.portaleso.com, en la asignatura de tecnología, sección neumática. Su aspecto es:

Numerando el esquema en el simulador de PortalESO

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La simulación del esquema en el simulador de PortalESO

Para poder quitar o añadir nuevos elementos la simulación debe estar detenida. Y puede limpiar todo el área de simulación o eliminar tanto conductos como componentes.

9.- Actividades. 1.- Un pistón cerrado que contiene aire, de volumen 3 30 mm sometido a una presión de 300000 Pascales ¿Qué volumen tendrá si incrementamos su presión a 500000 Pascales?. 2.- En una prensa hidráulica, podemos realizar una fuerza máxima de 50 N, si la sección 2 2 de los pistones son de 50 cm y 200 cm . ¿ Cuál es la fuerza máxima que podemos obtener en el segundo pistón?. 3.- Calcula la fuerza que ejerce un vástago de un cilindro de simple efecto si la fuerza de retroceso del muelle es de 10 N, la sección del émbolo es de 2 7 cm , y está sometido a una presión de 2 atm. 4.- Calcula la fuerza de empuje y de retroceso de un cilindro de doble efecto con las siguientes características: Presión del aire = 3 atm, sección 2 2 del émbolo =7 cm , sección del vástago =0,8cm . 5.- ¿Cuál debe la presión mínima a la que debemos someter un cilindro de doble efecto para que levante una pieza de 10 Kg de masa?. Datos del cilindro: Superficie del émbolo = 2 2 2 cm , Superficie del vástago = 0,8 cm . 6.- Dibuja los símbolos correspondientes en los cuadros con los nombres siguientes: Cilindro de simple efecto

Válvula activa

3/2

normalmente

Unidad de mantenimiento

Mando manual general

Motor de doble sentido de giro

Depósito de aire

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Autor: Antonio Bueno

7.- Pon el nombre de los símbolos siguientes:

8.- Explica el funcionamiento del esquema neumático siguiente:

9.- Explica el funcionamiento del esquema siguiente y numéralo.

10.- Dibuja un esquema que haga salir el vástago de un cilindro de simple efecto cuando se pulsa una válvula 3/2, que retorne gracias a un muelle y pon su numeración normalizada. 11.- Dibuja un esquema en el que se active un cilindro de doble efecto dependiendo de que este pulse una válvula 5/2. Numera los símbolos y los terminales.

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