La electroneumática es utilizada ampliamente en la automatización industrial, se usa en sistemas de producción, farmacéuticas, ensamblaje, químicas y envasados. Se utiliza en sistemas que requieren precisión exacta y gran sincronización, estos sistemas dependen de válvulas de precisión para controlar el flujo de la presión y mover los actuadores.
¿Qué es la electroneumática?
La palabra electroneumática viene de electro que significa eléctrico, y neumático que significa presión del aire, por lo tanto la electroneumática es un sistema que integra la electricidad y componentes de aire comprimido; más específicamente, la electroneumática es el control de componentes neumáticos por medio de impulsos eléctricos.
Funcionamiento de la electroneumática
En estos sistemas el medio de control es eléctrico mientras que el medio de trabajo es neumático, por lo que se pueden utilizar varios dispositivos como relés, electroválvulas, interruptores de límite y PLC para la interconexión del control a la acción neumática.
Es necesario centrarse básicamente en dos puntos, cómo iniciar o detener el proceso y cómo saber qué es lo que está haciendo el sistema. En la mayoría de los sistemas electroneumáticos el dispositivo de control es una válvula direccional accionada eléctricamente, éstas lo que hacen es suministrar la presión de aire a los dispositivos como cilindros que se extienden o retraen dependiendo de la presión aplicada. Para abrir y cerrar las válvulas se usan solenoides incorporados que se activan con señales de voltaje de CA o CC, con un rango de 12 a 220V.
En los controles de los sistemas electroneumáticos hay 4 posiciones principales:
- Dispositivo de entrada de señales: es la generación de señales como interruptores y contactores.
- Procesamiento de la señal: se usa la combinación de contactores de relé o PLC
- Señal de salida: son usadas para la activación de solenoides, indicadores o alarmas audibles.
- Accionamiento de potencia: las válvulas de control direccionar realizan la interfaz entre la sección de control de la señal eléctrica y la sección de potencia neumática.
Dispositivos eléctricos necesarios para un sistema electroneumático
1. Válvulas de accionamiento manual, tipo botón o palanca
Estas válvulas son pulsadores que se usan para abrir o cerrar el circuito de control eléctrico, se utilizan para el arranque y parada de la operación, permiten las paradas manuales en caso de emergencia. Los interruptores de los pulsadores se pueden accionar empujando el actuador dentro de la carcasa permitiendo que el conjunto de contactos se cierre o se abra.
Los pulsadores pueden ser momentáneos, que vuelven a su posición inactiva al soltarse, o pueden ser botones pulsadores de bloqueo, que tienen un mecanismo de bloqueo para mantenerse en su posición.
El contacto de los pulsadores se puede clasificar de acuerdo a sus funciones:
- NA: pulsador que normalmente está abierto, cuando el circuito está en reposo permanece abierto y se cierra al presionar.
- NC: pulsador que normalmente está cerrado, cuando el circuito está en reposo permanece cerrado y se abre al presionar.
- NC/NA: pulsador que puede estar normalmente abierto o cerrado, el conmutador tiene un circuito activo cuando no está activado y cuando se aprieta el conmutador el contacto inicial se abre y otro contacto se cierra.
2. Interruptor de límite
Todos los interruptores se accionan debido a la posicione del componente neumático, se puede denominar interruptor de límite a un vástago de pistón, o al eje del motor hidráulico o a la posición de la carga. El accionamiento de un interruptor de límite brinda una señal eléctrica que propicia una respuesta por parte del sistema.
Se puede decir que los interruptores de límite realizan la misma función que los de botón pero éstos se accionan manualmente mientras que aquellos lo hacen mecánicamente.
Estos se pueden clasificar de acuerdo al método de actuación de los contactos:
- Contacto accionado por palanca
- Contacto del actuador por resorte
3. Presostato o interruptor de presión
Este es un convertidor de señales eléctricas y neumáticas, se utilizan para detectar el cambio de presión y que se abra o cierre un interruptor eléctrico cuando determinada presión se alcanza.
Los interruptores de presión suelen ser dispositivos mecánicos que dependen de la presión del aire para controlar el funcionamiento del compresor, gracias a este mecanismo es que se puede completar el circuito permitiendo la alimentación del motor siempre que la presión esté por debajo de lo especificado.
4. Válvulas solenoides
También son conocidas como válvulas de accionamiento eléctrico, usan fuerza electromagnética para trabajar, al pasar una corriente eléctrica por la bobina solenoide se crea un campo magnético que hace que se mueva la varilla de metal armado, por lo que se abre la válvula Las principales tareas de las válvulas son conectar y desconectar el aire de alimentación y debido a ello la extensión y retracción de los accionamientos de los cilindros.
Las válvulas electroneumáticas se pueden dividir en dos tipos:
- Con retorno por resorte: que permanecen en la posición accionada sólo mientras la corriente fluye a través del solenoide.
- De doble solenoide: que conservan la última posición de conmutación incluso si no está fluyendo la corriente a través del solenoide.
5. Relé
Este es un interruptor de accionamiento electromagnético, es utilizado para el procesamiento de las señales, se diseñan para soportar grande subidas de tensión aún en condiciones amientales adversas.
Al aplicarse un voltaje a la bobina del solenoide se crea un campo electromagnético que hace que la armadura sea atraída por el núcleo de la bobina, la armadura acciona los contactos del relé ya sea para cerrarlos o abrirlos, un resorte de retorno regresa la armadura a su posición original al interrumpir la corriente. Los relés tienen posibilidad de enclavamiento por lo que representan una parte importante de la seguridad del circuito.
6. Relé de temporizador
Estos se constituyen con un mecanismo amortiguador de choques que se acopla a la armadura por lo que se impide el movimiento completo e inmediato al estar energizada o desenergizada la bobina, de esta manera el relé puede actuar con retardo de tiempo. Los contactos de los relés de retardo de tiempo se especifican no únicamente como normalmente abiertos o cerrados sino también respecto al retardo con que opera en la dirección del cierre o apertura.
Los dos tipos más usados de relé temporizador son:
- Relé Temporizador con Retardo a la Conexión (on–delay timer).
- Relé Temporizador con Retardo a la Desconexión (off–delay timer).
7. Interruptor de temperatura
Este interruptor detecta de manera automática los cambios de temperatura, es el componente que abre y cierra un circuito de acuerdo a la variación de la temperatura. Son usados generalmente para proteger el circuito electroneumático de graves daños cuando algún componente comienza a fallar.
Algunos otros dispositivos utilizados en los sistemas electroneumáticos son:
- Sensores de proximidad inductivos, ópticos y capacitivos: que tienen tres contactos eléctricos, uno para la alimentación, otro para la tierra y el último para la señal de salida. Tienen varias aplicaciones como la detección de la posición final de los actuadores lineales como son los cilindros, detectar las piezas metálicas en el transportador, detectar la posición final de una prensa y también son utilizados como dispositivos de retroalimentación en dispositivos de medición de velocidad.
- Interruptor de lengüeta: también conocido como reed switch, es un conmutador que se usa para controla el flujo de la energía eléctrica en un circuito, se hacen con dos o más lengüetas de hierro que se encierran en una envultura de vidrio, se magnetizan y se mueven juntas o separadas de acuerdo a los campos magnéticos que vayan hacia el interruptor, esta es su principal diferencia de los interruptores mecánicos, no requieren ser encendidas sino que son controladas por campos magnéticos invisibles.
- Contador eléctrico: este se compone de una bobina, circuitos y contactos asociados, una bobina de reajuste, un botón de activación y una pantalla de lectura para el reloj contador.
Aplicaciones de la electroneumática
Las conexiones electroneumáticas no presentan afecciones por las adversidades del medio ambiente por lo que son ampliamente usadas en la tecnología moderna; como tampoco se ven afectadas por la tensión del impacto, las vibraciones o la suciedad, representan grandes soluciones en diversas aplicaciones industriales.
Son usadas en zonas expuestas a radiación o atmósferas corrosivas, donde no es posible utilizar otras tecnologías para el control, de la misma manera en zonas con peligros de explosiones ya que el aire no representa grandes riesgos, y son sistemas realmente económicos.
Son ampliamente utilizados en la industria papeleta, textil, metalúrgica, y de aceite mineral, también en plantas químicas, industria minera, de la madera, entre muchas otras. Poco a poco su uso se ha ido extendiendo hasta la industria de alimentos y bebidas, y diferentes sectores como la agricultura, jardinería, suministro de agua, y hasta en algunas áreas de la industria aeroespacial y nuclear.
Ventajas de la electroneumática
Los sistemas de electroneumática son por lo general más duraderos que los electromecánicos, ya que no necesitan motores eléctricos, además pueden soportar condiciones más hostiles y temperaturas muy extremas.
Son sistemas de gran fiabilidad, requieren de menos piezas móviles que estén sujetas al desgaste y son más fáciles de instalar, al tener menos componentes y mangueras requieren esfuerzos menores para la planificación y puesta en marcha, además de ser sistemas con montajes más seguros.
Su sistema de control se puede modificar y adaptar de manera realmente sencilla, y son respetuosos con el medio ambiente ya que cuentan con la menor necesidad de lubricación.