UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍAFACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL

ÁREA ACADEMICA DE INGENIERÍA TEXTIL

CONTROLES ELÉCTRICOS Y AUTOMATIZACIÓN EE-621

PERIODO ACADÉMICO 2014-I“CONTROLADORES Y ACTUADORES”

PROFESOR: Ing. COSCO GRIMANEY, JORGE

REALIZADO POR: CHÁVEZ BUELOT, JUAN JOSÉ

ENCISO MOLINA, CARLOS ALBERTO

LLAJA MAYHUA, JORGE LUIS

VALENTIN ALVARADO, JOSÉ LUIS

FECHA DE ENTREGA DEL INFORME 02 / 06 / 2014

LIMA- PERÚ

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ÍNDICE

pág.

CAPITULO III………………………………………………………… …….……………………………………………………….3

1. Introducción ………………………………………………………………………………………………..32. Controladores no lineales intermitentes………………………………………………………4

2.1 Conceptos generales……………………………………………………………………………….42.3 Controlador todo –nada básico………………………………………………………………42.3 Controlador todo-nada de dos posiciones……………………………………………….42.4 Controlador todo-nada con histéresis…………………………………………………….52.5 Controlador todo-nada con zona muerta ……………………………………………….52.6 Controlador todo-nada multiposición…………………………………………………….5

3. Controladores lineales continuos……………………………………………………………….6 3.1 introducción. ……………………………………………………………………………………….6 3.2 Controlador continuo proporcional……………………………………………………………...6

3.3 Controlador continuo proporcional integral derivativo (PID)………………….63.4 Introducción……………………………………………………………………………………….63.5 Control de acción integral……………………………………………………………………6

4. Combinación de las acciones Proporcional Integral y Derivativa (PID)……………74.1 Ajuste empírico de controladores PID…………………………………………………….7

4.1.1Métodos basados en experimentos………………………………………..……..84.1.2 Métodos de ajuste basados en modelos matemáticos: ………………..8

4.2 Métodos empíricos de ajuste con identificación en bucle abierto………………. 8

4.3 Métodos empíricos de ajuste con identificación en bucle cerrado:…………….. 9

4.3.1 Método de “prueba y error”: ………………………………………………………………….9

4.3.2 Método de Ziegler – Nichols con identificación en bucle cerrado………….……9

4.3.3 Método del relé de Astrom y Hagglund:………………………………………………....9

5. Implementación del control continuo PID mediante un autómata programable…10

II. Autómatas Programables (PLC). …………………………………………………………………………………..…12

1. Tipos de memoria……………………………………………………………………………………………...121.1 La memoria de datos:………………………………………………………………………………………...122. Conexión mediante buses…………………………………………………………………………………..142.1 Bus de datos: ………………………………………………………………………………………………………….142.2 Bus de direcciones: …………………………………………………………………………………………...142.3 Bus de control: ………………………………………………………………………………………………..…14

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3. Memoria…………………………………………………………………………………………………………….15CAPITULO IV……………………………………………………………………………………………………………………….…15

III. ACTUADORES…………………………………………………………………………………………………...151. Actuadores hidráulicos……………………………………………………………………………………………162. Actuadores eléctricos……………………………………………………………………………………………..173. Actuadores neumáticos……………………………………………………………………………………….….17

3.1 Cilindros de simple efecto………………………………………………………………………….………..….183.2 Cilindros de doble efecto………………………………………………………………………….……………..18a) Amortiguación interna……………………………………………………………………………….……………19b) Vástago pasante……………………………………………………………………………………….……..………19c) Tándem……………………………………………………………………………………………………….…………..20d) Percusión……………………………………………………………………………………………………….………..21e) Telescopio…………………………………………………………………………………………………….………...21

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I. CONTROLADORES1. Introducción

El controlador ejecuta un determinado algoritmo y genera, mediante él, la variable de control (CV), que a través de un actuador proporciona la variable manipulada. Esta última actúa sobre el proceso para hacer que la variable del proceso tenga el valor establecido por la variable de consigna SP.

Figura 1.

Los sistemas electrónicos de control de procesos, denominados en general controladores o reguladores, puede utilizar internamente señales analógicas o digitales.

Se puede hacer una primera clasificación entre los controladores, teniendo en cuenta la forma en que trabajan. Así podemos distinguir entre controladores analógicos (o continuos) y controladores lógicos (o digitales, o discretos). Esta diferenciación se basa en la forma que tratan las señales que reciben y envían. Esquemáticamente esto se muestra en la Figura 2 

 Tipos de Controladores

Figura 2.

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La implementación de los controladores de procesos complejos mediante autómatas programables se puede llevar a cabo de dos formas diferentes:

Mediante un programa situado en su memoriaEs la más apropiada cuando el autómata programable dispone de tiempo durante el ciclo de ejecución del programa.

Mediante un modulo conectado al mismoEste modo de efectuar el control consiste en utilizar un sistema electrónico específico que se acopla al autómata programable para que le proporcione los valores de los diferentes parámetros que intervienen en el algoritmo ejecutado por él. Los diferentes tipos de algoritmos de control que puede ejecutar un sistema de control de procesos se clasifican en 3 categorías:

Algoritmos lineales de control. Algoritmos no lineales de control. Algoritmos especiales de control.

A partir de esta clasificación surgen diferentes tipos de controladores, en particular dos casos de amplia utilización las cuales son:

Los controladores no lineales intermitentes Los controladores lineales continuos

2. Controladores no lineales intermitentes 2.1 Conceptos generales

Se denomina controladores no lineales a los que ejecutan un algoritmo de control que no es lineal. También se denominan controladores intermitentes pues la variable de control solo tiene un régimen permanente, un número discreto de valores.

2.2 Controlador todo –nada básico

Un sistema de control todo o nada es aquel cuya salida o elemento de accionamiento de la planta tiene solo dos posiciones: conectado y desconectado o, en general máxima y mínima salida.

2.3 Controlador todo-nada de dos posiciones

A fin de evitar los inconvenientes del controlador todo-nada básico, se puede modificar el comportamiento del controlador.

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2.3 Controlador todo-nada con histéresis Para evitar la indefinición que presenta el controlador todo-nada básico cuando el error es cero se le puede añadir una histéresis H.

2.4 Controlador todo-nada con zona muerta Los inconvenientes del controlador todo –nada básico se pueden evitar también añadiéndole una zona muerta D, tal como se indica en la figura 3.

Figura 3. Controlador de dos posiciones con zona muerta.

2.5 Controlador todo-nada multiposiciónUtilizada para controlar cierto tipo de sistemas como los motores reversibles de velocidad fija que actúan sobre válvulas o posicionadores, resulta útil añadir al controlador todo-nada básico una combinación de la histéresis con la zona muerta, tal como se muestra en la figura 3.Mediante los ciclos de histéresis se evitan las conmutaciones bruscas entre el giro en uno de los sentidos y el paro. Mediante la zona muerta se evitan las conmutaciones bruscas entre un sentido de giro y otro.

Figura 4. Controlador todo-nada multiposición.

2.6 Controlador intermitente proporcional en el tiempo.En este controlador se establece un periodo de tiempo fijo Tm durante el cual la variable de control toma el valor máximo un tiempo proporcional al valor del error y permanece desactivada durante el resto del periodo.

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3 Controladores lineales continuos3.1 introducción.

Los controladores lineales continuos se caracterizan por realizar un conjunto de operaciones lineales como por ejemplo la resta y la multiplicación por una constante (amplificación).

En función del tipo de operador lineal se obtienen diferentes controladores continuos a continuación se presentan algunos.

3.2 Controlador continuo proporcional

Se denomina regulador o controlador continuo proporcional a un sistema de control en el que el error se multiplica por un factor de ganancia proporcional K p para obtener la variable de control que actúa sobre el proceso y modifica su punto de operación hasta que la variable de proceso y la consigna sean prácticamente iguales.

3.3 Controlador continuo proporcional integral derivativo (PID)

3.3.1 introducción

Para mejorar el comportamiento del controlador o regulador continuo proporcional y hacer que la diferencia (error) entre la variable de consigna y la variable de salida del proceso en régimen permanente sea tan pequeña como sea necesario sin que se produzcan oscilaciones, se debe combinar la acción proporcional con una acción integral y una acción derivativa en las proporciones adecuadas. En el regulador PID la acción integral hace que se anule el error en régimen permanente y la acción derivativa proporciona al regulador capacidad para anticipar el futuro y tiene un efecto predictivo sobre la salida del proceso, que limita su oscilación en régimen transitorio, al mismo tiempo que aumenta su velocidad de respuesta.

3.3.2 Control de acción integral

Es un tipo de control en el cual la velocidad de salida del controlador es proporcional a la magnitud del error. La acción integrativa o “RESET” por si sola puede existir, por lo que debe combinarse con la acción proporcional obteniéndose así el tipo de control PI.

Se debe resaltar que el efecto integral, en la proporción adecuada, mejora notablemente el error en régimen permanente sin que para ello sea necesario elevar el valor de la ganancia proporcional y sin modificar apreciablemente el régimen transitorio.

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Figura 5. Control Proporcional e Integral (PI) en bucle cerrado de la velocidad de un motor de corriente continua.

4. Combinación de las acciones Proporcional Integral y Derivativa (PID)

Para mejorar el comportamiento del regulador continuo proporcional y lograr que la diferencia (error) entre la señal de consigna SP y la señal de salida del procero PV en estado estacionario sea tan pequeña como sea necesario, sin que se produzcan oscilaciones, se debe combinar la acción proporcional con una acción integral y una acción derivativa en las proporciones adecuadas.

Tal como se muestra en sucesivos apartados, el regulador así obtenido:

Es adecuado para realizar muchos sistemas de control y se utiliza en más del 95% de los casos.

El más utilizado es el regulador PI (90%), aunque hay dos tipos de procesos en los que no es adecuado.

En el bucle secundario el regulador más adecuado es P o PI cuando la variable secundaria es significativamente más rápida que la primaria y PD si no lo es. En este tipo de control es necesario ajustar primero los parámetros del bucle de control interno y a continuación los del regulador externo.

Reglas relativas al tipo de respuesta del proceso

En este caso la acción de control más adecuado se establece en función del tipo de respuesta del proceso (ESPA 98).Como resumen de las reglas antes citadas se puede indicar que, aunque en la práctica el control PI es el más utilizado, hay dos tipos de procesos cuyas características hacen que no funcione satisfactoriamente:

Procesos en los que se producen cambios bruscos de la carga Procesos que poseen grandes retardos

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4.1 Ajuste empírico de controladores PID

Utilizando la teoría de control, se pueden calcular matemáticamente los parámetros de un regulador PID [DORF 05][BARR 96], y predecir con precisión el comportamiento del proceso controlado por él. Para ello es necesario modelar la función de transferencia, es decir, obtenerla relación entre la salida y la entrada del proceso a controlar, para lo cual se tienen que determinar diferentes parámetros mecánicos.

4.1.1 Métodos basados en experimentos

Este tipo de métodos estiman en primer lugar determinadas características dinámicas del proceso mediante un experimento y a continuación calculan los parámetros del regulador mediante tablas o fórmulas deducidas en función de las características dinámicas estimadas. Estos métodos se pueden además clasificar en dos clases:

Métodos en bucle abierto Métodos en bucle cerrado

4.1.2 Métodos de ajuste basados en modelos matemáticos:

Este tipo de métodos utiliza formulas matemáticas que optimizan algún índice de comportamiento o que permiten obtener un determinado parámetro. Entre ellos cabe citar:

Métodos basados en la minimización de índices de error. Métodos basados en la especificación del margen de fase y/o ganancia.

Para aplicar tanto los métodos basados en experimentos como los basados en modelos matemáticos, es preciso estimar o identificar ciertas características de la dinámica de la planta o del proceso a controlar. Esta identificación se puede realizar excitando la planta con una señal de tipo escalón en su entrada y midiendo la respuesta en bucle abierto o realizando algún tipo de ensayo sobre el sistema con el regulador conectado en bucle cerrado.

4.2 Métodos empíricos de ajuste con identificación en bucle abierto

Estos métodos se basan en medir ciertas características de la respuesta del sistema en bucle abierto y ajustar los parámetros del regulador a partir de los resultados obtenidos y mediante el uso de tablas.

El criterio de optimización utilizado para realizar el ajuste en estos métodos es lograr que, tanto para un cambio de la señal de consigna SP cormo ante una perturbación en la carga, el sistema en bucle cerrado responda con una razón de amortiguamiento de ¼, es decir que la amplitud B de la segunda oscilación sea 4 veces menor que la amplitud A de la primera. Este criterio establece en la práctica los requisitos de funcionamiento (especificaciones) que debe cumplir el sistema de control en bucle cerrado.

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Figura 6. Razón de amortiguamiento ¼: a) Cambio de consigna; b) Perturbación en la carga.

4.3 Métodos empíricos de ajuste con identificación en bucle cerrado:

Miden las características en la respuesta del sistema en bucle cerrado y ajusta los parámetros del regulador comparando los resultados obtenidos con los de tablas. La optimización se logra cuando el sistema responde con una razón de amortiguamiento de ¼, ante un cambio en la señal de consigna o una perturbación en la carga.

4.3.1 Método de “prueba y error”:

Realiza la acción, comprueba su efecto y vuelve a realizar la acción modificándola de acuerdo al resultado obtenido.

4.3.2 Método de Ziegler – Nichols con identificación en bucle cerrado (método de

oscilación): Se sintoniza al regulador PID ajustando sus parámetros mediante tablas para

conseguir que el sistema responda con una razón de amortiguamiento de ¼. Este método

determina dos parámetros que son ganancia última Ku y periodo último Tu de los que se

obtiene los valores de Kp, Ti y Td. Debido a que requiere una oscilación constante, opera

cerca de la inestabilidad lo que lo hace un método difícil de automatizar.

4.3.3 Método del relé de Astrom y Hagglund:

Consigue una oscilación mantenida de pequeña amplitud con un relé donde obtiene los valores de Ku y Tu. Utiliza las tablas de Ziegler – Nichols para obtener la oscilación de la variable PV al aplicar un escalón en la variable SP.

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5. Implementación del control continuo PID mediante un autómata programable

El autómata programable es un sistema digital que implementa a los sistemas de control de procesos mediante dos estrategias:

5.1 Ejecución de un programa de control PID por parte del autómata programable

Es la más adecuada cuando el autómata programable tiene tiempo de ciclo suficiente

para realizar la tarea por programa. El autómata recibe la señal del sensor en la entrada y

actúa sobre el proceso a la salida mediante variables analógicas. Las constantes y el

punto de consigna se reciben mediante una interfaz.

5.2 Mediante un modulo o unidad de regulación acoplado al autómata programable.

La unidad central realiza los cálculos donde muestrea las variables PV y SP, las digitaliza obteniendo la variable de control CV. El microprocesador recibe las constantes y el punto de consigna introducidos en el autómata programable (A través de unidad HMI por ejemplo).

Figura 7.

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I. Autómatas Programables (PLC). 

Están desarrollados especialmente para ser usados en la industria. Su programación

es fácil para un usuario sin conocimientos Informáticos.   Estructura de un PLC  La

estructura básica de un PLC está compuesta por: La CPU, las interfaces de entradas,

las interfaces de salidas. Esta estructura se puede observar en la figura siguiente:

 Definición y descripción de los componentes de la estructura básica de un PLC. Procesador: Es el “cerebro” del PLC, el responsable de la ejecución del programa desarrollado por el usuario.  Tareas Principales:

Ejecutar el programa realizado por el usuario. Administración de la comunicación entre el dispositivo de programación y la

memoria, y entre el microprocesador y los bornes de entrada/ salida. Ejecutar los programas de autodiagnósticos.

 Para poder realizar todas estas tareas, el procesador necesita un programa escrito por el fabricante, llamado sistema operativo. Este programa no es accesible por el usuario y se encuentra grabado en una memoria que no pierde la información ante la ausencia de alimentación, es decir, en una memoria no volátil.Memoria: Los PLC tienen que ser capaces de almacenar y retirar información, para ello cuenta con memorias. Las memorias son miles de cientos de localizaciones donde la información puede ser almacenada. Estas localizaciones están muy bien organizadas.  En las memorias el PLC debe ser capaz de almacenar:

 Datos del Proceso: Señales de entradas y salidas. Variables internas, de bit y de palabra. Datos alfanuméricos y constantes. 

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Datos de Control  Instrucciones de usuario, programa. Configuración del autómata.

Tanto el sistema operativo como el programa de aplicación, las tablas o registros de entradas/ salidas y los registros de variables o bits internos están asociados a distintos tipos de memoria.  La capacidad de almacenamiento de una memoria suele cuantificarse en bits, bytes (Grupo de 8 bits), o words (grupo de 16 bits) Un bit es una posición de memoria que puede tomar valor “0” ó “1”: Un byte son 8 posiciones de memoria agrupadas: Una palabra o word son 16 posiciones de memoria agrupadas  El sistema operativo viene grabado por el fabricante. Como debe permanecer inalterado y el usuario no debe tener acceso a él, se guarda en una memoria como las ROM (Read Only Memory), que son memorias cuyo contenido no se puede alterar inclusive con ausencia de alimentación.  

1. Tipos de memoria  

1.1 La memoria de datos:

También llamada tabla de registros, se utiliza tanto para grabar datos necesarios a los fines de la ejecución del programa, como para almacenar datos durante su ejecución y/o retenerlos luego de haber terminado la aplicación. Este tipo de memorias contiene la información sobre el estado presente de los dispositivos de entrada y salida. Si un cambio ocurre en los dispositivos de entrada o salida, ese cambio será registrado inmediatamente en esta memoria. En resumen, esta memoria es capaz de guardar información originada en el microprocesador incluyendo: tiempos, unidades de conteo y relés internos. En la figura que sigue se puede ver como los terminales de entrada o de salida están relacionados con una localización específica en el registro de entradas/salidas

Los bornes de conexión de los PLC tienen la misma identificación que la dirección de los registros. Por ejemplo, los bornes de la entrada 001 están relacionados con el lugar de la memoria de datos que se encuentra en la palabra 00, bit 01. Como puede verse, esta codificación asigna a una única entrada o salida, una terminal y consecuentemente un dispositivo de entrada o salida.  Memoria del usuario: Es la memoria utilizada para guardar el programa. El programa construido por el usuario debe permanecer estable durante el funcionamiento del equipo, además debe ser fácil de leer, escribir o borrar. Por eso es que se usa para su almacenamiento memorias tipo RAM, o EEPROM. A estas memorias se la llama memoria del usuario o memoria de programa. En el caso de usar memorias tipo RAM será necesario también el uso de pilas, ya que este tipo de memoria se borra con la ausencia de alimentación. En el caso de usar memorias EEPROM la información no se pierde al quitar la alimentación.

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   Arquitectura interna del PLC  Está constituida por:

a- Memorias internas

Fuente de alimentación

Unidad central de proceso

Memoria:

b- Memorias de programa

Interfaces de entrada/salida

Buses de comunicación

Batería de respaldo  

 

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2. Conexión mediante buses.

 Si el PLC es de tipo modular, los módulos se comunican internamente a través de buses

ubicados en el fondo del dispositivo o “rack” donde se ensambla la arquitectura deseada.  

Básicamente existen tres tipos de buses:

2.1 Bus de datos: Es el bus encargado de transportar la información que hace

referencia a los datos propiamente dicho, tales como entradas y salidas.

2.2 Bus de direcciones: Contiene la información del dispositivo que es afectado

por los datos que actualmente viajen por el bus de datos. Esto es necesario ya

que el bus de datos es el mismo para todos los dispositivos, pero no todos

ellos deben tener en cuenta a la vez la misma información.

2.3 Bus de control: Es el bus por donde viaja la información que indica al

dispositivo seleccionado con el bus de direcciones, lo que debe hacer con los

datos que viajan actualmente por el bus de datos. Por ejemplo, mediante el

bus de control se indica si los datos son de entrada o salida.

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3. Memoria Es cualquier tipo de dispositivo que permita almacenar información en forma de bits (unos y ceros), los cuales pueden ser leídos posición a posición (bit a bit), o por bloques de 8 posiciones (byte) o dieciséis posiciones (word).    Clasificación Existen dos tipos fundamentales de memorias fabricadas con semiconductores, estas son:

  RAM (Random Access Memory) ROM (Read Only Memory)

II. ACTUADORES

Genéricamente se conoce con el nombre de actuadores a los elementos finales que

permiten modificar las variables a controlar en una instalación automatizada. Se trata de

elementos que ejercen de interfaces de potencia, convirtiendo magnitudes físicas,

normalmente de carácter eléctrico en otro tipo de magnitud que permite actuar sobre el

medio o proceso a controlar. Al mismo tiempo aíslan la parte de control del sistema de las

cargas que gobiernan el proceso. Entre los accionamientos más habituales se encuentran

los destinados a producir movimiento (motores y cilindros), los destinados al trasiego de

fluidos (bombas) y los de tipo térmico (hornos, intercambiadores, etc.).

En muchas ocasiones es posible distinguir en la configuración física del actuador 2

componentes claramente diferenciados.

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Accionador: Que se encarga de aportar la “energía” (lumínica, calorífica,..) necesaria al sistema, para modificar los valores de la magnitud física a controlar. Una bomba, un radiador, un motor, etc. son ejemplos claros de accionadores.

Preaccionador: Que permite de manera intermedia, la amplificación y/o conversión de la señal de control proporcionada por el controlador para el gobierno de la instalación: relé de maniobra o contactor, electroválvula, etc.El actuador más común es el actuador manual o humano. Es decir, una persona mueve o actúa un dispositivo para promover su funcionamiento. Con el tiempo, se hizo conveniente automatizar la actuación de dispositivos, por lo que diferentes dispositivos hicieron su aparición. Actualmente hay básicamente dos tipos de actuadores.

Lineales y Rotatorios

Los actuadores lineales generan una fuerza en línea recta, tal como haría un pistón. Los actuadores rotatorios generan una fuerza rotatoria, como lo haría un motor eléctrico. En este artículo nos concentraremos en los actuadores rotatorios. En la próxima actualización tocaremos el tema de los actuadores lineales. Existen tres tipos de actuadores:

Neumáticos Eléctricos Hidráulicos

1. ACTUADORES HIDRAULICOS

Los actuadores hidráulicos, que son los de mayor antigüedad, pueden ser clasificados de acuerdo con la forma de operación, funcionan en base a fluidos a presión. Existen tres grandes grupos:

cilindro hidráulico

motor hidráulico

motor hidráulico de oscilación

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Cilindro hidráulico

De acuerdo con su función podemos clasificar a los cilindros hidráulicos en 2 tipos: de

Efecto simple y de acción doble. En el primer tipo se utiliza fuerza hidráulica para empujar

y una fuerza externa diferente para contraer. El segundo tipo se emplea la fuerza

hidráulica para efectuar ambas acciones.

Motor hidráulico

En los motores hidráulicos el movimiento rotatorio es generado por la presión a continuación se muestra la clasificación de este tipo de motores

2. ACTUADORES ELECTRICOS

La estructura de un actuador eléctrico es simple en comparación con la de los actuadores hidráulicos y neumáticos, ya que sólo requieren de energía eléctrica como fuente de poder. Como se utilizan cables eléctricos para transmitir electricidad y las señales, es altamente versátil y prácticamente no hay restricciones respecto a la distancia entre la fuente de poder y el actuador.

Existe una gran cantidad de modelos y es fácil utilizarlos con motores eléctricos estandarizados según la aplicación. En la mayoría de los casos es necesario utilizar reductores, debido a que los motores son de operación continua.

3. ACTUADORES NEUMATICOS

La energía del aire comprimido se transforma en trabajo mecánico por medio de cilindros en un movimiento lineal de vaivén, y por medio de motores neumáticos, en movimiento de giro se clasifican en 2 grupos según la forma de su movimiento, si es Lineal o giratorio:

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En este caso solo estudiaremos los de movimiento rectilíneo que es lo que se usa en nuestro proceso de purgado.

3.1 CILINDROS DE SIMPLE EFECTO

Un cilindro de simple efecto desarrolla un trabajo sólo en un sentido. El émbolo se hace retornar por medio de un resorte interno o por algún otro medio externo como cargas, movimientos mecánicos, etc. Puede ser de tipo “normalmente dentro” o “normalmente fuera”.

Los cilindros de simple efecto se utilizan para sujetar, marcar, expulsar, etc.Tienen un consumo de aire algo más bajo que un cilindro de doble efecto de igual tamaño. Sin embargo, hay una reducción de impulso debida a la fuerza contraria del resorte, así que puede ser necesario un diámetro interno algo más grande para conseguir una misma fuerza. También la adecuación del resorte tiene como consecuencia una longitud global más larga y una longitud de carrera limitada, debido a un espacio muerto.La variedad constructiva de los cilindros de simple efecto es muy importante, pero todos ellos presentan la misma mecánica de trabajo. Se muestran a continuación algunos ejemplos de los mismos:

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3.2 CILINDROS DE DOBLE EFECTO

Los cilindros de doble efecto son aquellos que realizan tanto su carrera de avance como la de retroceso por acción del aire comprimido. Su denominación se debe a que emplean las dos caras del émbolo (aire en ambas cámaras), por lo que estos componentes sí que pueden realizar trabajo en ambos sentidos estos cilindros pueden ser:

Amortiguados Percusión Vástago pasante Telescopio En tándem Posicionador

a) Amortiguación internaSi el cilindro de doble electo se usa para trasladar grandes masas se coloca una amortiguación interna con el objeto de evitar choques bruscos y daños en el cilindro. Esta entra en el instante antes de alcanzar el final de carrera.

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b) Vástago pasante

Se conocen también como cilindros de doble vasta3o. En estos cilindros existe la posibilidad de realizar un trabajo a ambos lados del mismo. Además la guia se ve favorecida por tener ahora dos puntos de apoyo.

c) Posicionadores

Es común unir dos o más cilindros entre sí para lograr varias posiciones en forma estable. Se usan generalmente en clasificación, accionamiento de compuertas, etc.

c) Tándem

Esta ejecución está compuesta por dos cilindros de doble efecto que se encuentran acoplados mecánicamente entre sí. Tienen gran fuerza con diámetros reducidos. Se usa en equipos neumáticos de carreras pequeñas y fuerzas grandes.

d) Percusión

También se conocen como cilindros de impacto. En este cilindro se aprovecha además de la energía de percusión normal, la energía de movimiento. Si se utilizan cilindros normales para trabajos de conformación, las fuerzas disponibles son, a menudo, insuficientes. Según el diámetro del cilindro pueden obtenerse desde 25 hasta 500 N.m.

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e) Telescopio

El cilindro telescópico está compuesto por varios cilindros ensamblados uno dentro del otro. Es ideal para carreras largas. En neumática se usa poco, aunque tiene gran aplicación en hidráulica.

Para poder realizar un determinado movimiento (avance o retroceso) en un actuador de doble efecto, es preciso que entre las cámaras exista una diferencia de presión. Por norma general, cuando una de las cámaras recibe aire a presión, la otra está comunicada con la atmósfera, y viceversa. En definitiva, podemos afirmar que los actuadores lineales de doble efecto son los componentes más habituales en el control neumático. Esto es debido a que:

Se tiene la posibilidad de realizar trabajo en ambos sentidos (carreras de avance y retroceso).

No se pierde fuerza en el accionamiento debido a la inexistencia de muelle en oposición.

Para una misma longitud de cilindro, la carrera en doble efecto es mayor que en disposición de simple, al no existir volumen de alojamiento.

No debemos olvidar que estos actuadores consumen prácticamente el doble que los de simple efecto, al necesitar inyección de aire comprimido para producir tanto la carrera de avance como la de retroceso. También presentan un pequeño desfase entre fuerzas y velocidades en las carreras, aspecto que se detalla a continuación.

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