cilindros electrovalvulas y sensores 2016

8/18/2019 Cilindros Electrovalvulas y Sensores 2016

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Robot que usa un proceso de reconocimiento de patrones

Equipoperiféric

o

Fuentede

corriente

Dispositivode entrada

Dispositivode salida

Cámara

De TV

Señal de realimentación

ControladorActuadorMáquina-

Herramienta

http://www.donosgune.net/2000/gazteler/sensor.htm


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Centro de Bachillerato Tecnológico Industrial y de Servicios No. 47

1INSTRUCTOR: LIC. JOSE ARTURO NUÑEZ ESPINOSA FEBRERO – JULIO - 2016

I.- ELECTRONICA INDUSTRIAL

I.1.- Sistemas de Control

I.1.1.-Sistema de Control de Ciclo Abierto

I.1.2.- Sistema de Control de Ciclo Cerrado

I.2.- Servomecanismos y Reguladores

Mando Referencia Detector de error Amplificador Corrector de error Unidad Controlada

Perturbación Unidad de retroalimentación

I.2.1.- Componentes electromagnéticos y electrónicos

Bobinas Relevadores Electroválvulas Transistores Capacitores Resistencias

I.2.2.- Simbología Aplicable

I.3.- Cilindros Magnéticos y electroválvulas

I.3.1.- Tipos y usos

I.4.- Detectores Magnéticos

I.4.1.- Tipos y usos

I.5.- Sensores de Proximidad I.5.1.- Tipos

Sensores Inductivos y Capacitivos

I.6.- Relevadores


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I.6.1.- Tipos

Relevadores de acción momentánea y de uso pesado Relevadores Temporizados

I.7.- Válvulas Solenoides I.7.1.- Tipos y usos

Válvulas Solenoides pilotos

I.8.- Circuitos Electromecánicos

Diagramas de contactos en escalera Función AND, OR y NOT Diagramas de Tiempo.

I.9.- Funciones de Memoria

Aplicaciones

I.10.- Dispositivos Especiales

Pistón Electrónico Alambres Musculares

I I.- CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE (PLC)

I I.1.- Introducción al Controlador Lógico Programable (PLC)

Consideraciones de las Normas de Seguridad en el manejo del PLC referidasa la alimentación, circuitos y distribución de potencia.

II.1.1.- Arquitectura

II.1.2.- Estructura interna del PLC

II.1.3.- Instalación del Controlador

II.1.4.- Cableado del PLCI I.2.- Programación

II.2.1.- Diagrama de escalera

I I.3.- Esquema de Contactos


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I.- ELECTRONICA INDUSTRIAL

I.1.- Sistemas de Control

El control automático de procesos es parte del progreso industrial desarrollado durantelo que ahora se conoce como la segunda revolución industrial. El uso intensivo de laciencia de control automático es producto de una evolución que es consecuencia del usodifundido de las técnicas de medición y control. Su estudio intensivo ha contribuido alreconocimiento universal de sus ventajas.

El control automático de procesos se usa fundamentalmente porque reduce el costo delos procesos industriales, lo que compensa con creces la inversión en equipo de control.

Además hay muchas ganancias intangibles, como por ejemplo la eliminación de mano deobra pasiva, la cual provoca una demanda equivalente de trabajo especializado. Laeliminación de errores es otra contribución positiva del uso del control automático.

El principio del control automático o sea el empleo de una realimentación o mediciónpara accionar un mecanismo de control, es muy simple. El mismo principio del controlautomático se usa en diversos campos, como control de procesos químicos y del petróleo,

control de hornos en la fabricación del acero, control de máquinas herramientas, y en elcontrol y trayectoria de un proyectil.

El uso de las computadoras analógicas y digitales ha posibilitado la aplicación de ideasde control automático a sistemas físicos que hace apenas pocos años eran imposibles deanalizar o controlar.

¿Qué es el control automático?

El control automático es el mantenimiento de un valor deseado dentro de una cantidado condición, midiendo el valor existente, comparándolo con el valor deseado, y utilizando

la diferencia para proceder a reducirla. En consecuencia, el control automático exige unlazo cerrado de acción y reacción que funcione sin intervención humana .

El elemento más importante de cualquier sistema de control automático es el lazo decontrol realimentado básico . El concepto de la realimentación no es nuevo, el primer lazode realimentación fue usado en 1774 por James Watt para el control de la velocidad decualquier máquina de vapor. A pesar de conocerse el concepto del funcionamiento, loslazos se desarrollaron lentamente hasta que los primeros sistemas de transmisiónneumática comenzaron a volverse comunes en los años 1940s, en años pasados se havisto un extenso estudio y desarrollo en la teoría y aplicación de los lazos realimentadosde control. En la actualidad los lazos de control son un elemento esencial para lamanufactura económica y prospera de virtualmente cualquier producto, desde el acero

hasta los productos alimenticios. A pesar de todo, este lazo de control que es tanimportante para la industria está basado en algunos principios fácilmente entendibles ysencillos.


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Función del Control Automático.

La idea básica de lazo realimentado de control es más fácilmente entendidaimaginando qué es lo que un operador tendría que hacer si el control automático noexistiera.

La figura muestra una aplicación común del control automático encontrada en muchasplantas industriales, un intercambiador de calor que usa calor para calentar agua fría. Enoperación manual, la cantidad de vapor que ingresa al intercambiador de calor depende dela presión de aire hacia la válvula que regula el paso de vapor. Para controlar latemperatura manualmente, el operador observaría la temperatura indicada, y alcompararla con el valor de temperatura deseado, abriría o cerraría la válvula para admitirmás o menos vapor. Cuando la temperatura ha alcanzado el valor deseado, el operadorsimplemente mantendría esa regulación en la válvula para mantener la temperatura

constante. Bajo el control automático, el controlador de temperatura lleva a cabo la mismafunción. La señal de medición hacia el controlador desde el transmisor de temperatura (osea el sensor que mide la temperatura) es continuamente comparada con el valor deconsigna (set-point en Inglés) ingresado al controlador. Basándose en una comparaciónde señales, el controlador automático puede decir si la señal de medición está por arriba opor debajo del valor de consigna y mueve la válvula de acuerdo a ésta diferencia hastaque la medición (temperatura ) alcance su valor final .

I.1.1.- Sistemas de control de ciclo abierto

Llamados también sistemas de bucle abierto, no realimentados, no auto-correctivos ó

de lazo abierto. La distinción la determina la acción de control, que es la que activa alsistema para producir la salida. Un sistema d e contro l de lazo abier to es aqu el en elcual la acción d e contro l es independiente de la sal ida.

Los sistemas de control a lazo abierto tienen dos rasgos sobresalientes:


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a) La habilidad que éstos tienen para ejecutar una acción con exactitud está determinadapor su calibración. Calibrar significa establecer o restablecer una relación entre la entraday la salida con el fin de obtener del sistema la exactitud deseada.

b) Estos sistemas no tienen el problema de la inestabilidad, que presentan los de lazo

cerrado.

Elementos Básicos

1. Elemento de control: Este elemento determina qué acción se va a tomar dada unaentrada al sistema de control.

2. Elemento de corrección: Este elemento responde a la entrada que viene del elementode control e inicia la acción para producir el cambio en la variable controlada al valorrequerido.

3. Proceso: El proceso o planta en el sistema en el que se va a controlar la variable.

Ejemplo

Un tostador automático es un sistema de control de lazo abierto, que está controladopor un regulador de tiempo. El tiempo requerido para hacer tostadas, debe ser anticipadopor el usuario, quien no forma parte del sistema. El control sobre la calidad de la tostada(salida) es interrumpido una vez que se ha determinado el tiempo, el que constituye tantola entrada como la acción de control.

Ejemplo:

Una lavadora de ropa casera. El remojo, el lavado y el enjuague en la lavadora operancon una base de tiempo. La máquina no mide la señal de salida, que es la limpieza de laropa.

En cualquier sistema de control en lazo abierto, como ya se indicó, la salida no secompara con la entrada de referencia. Por tanto, a cada entrada de referencia le


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corresponde una condición operativa fija; como resultado, la precisión del sistemadepende de la calibración. Ante la presencia de perturbaciones, un sistema de control enlazo abierto no realiza la tarea deseada. En la práctica, el control en lazo abierto sólo seusa si se conoce la relación entre la entrada y la salida y si no hay perturbaciones internasni externas. Es evidente que estos sistemas no son de control realimentado. Observe que

cualquier sistema de control que opere con una base de tiempo es en lazo abierto. Porejemplo, el control del tránsito mediante señales operadas con una base de tiempo es otroejemplo de control en lazo abierto.

I.1.2.- Sistemas de control de ciclo cerrado

Llamados también de bucle cerrado, realimentados, de lazo cerrado, auto-correctivos óde retroacción. Un sistema de con trol de lazo cerrado es aquel en el que la acción decontrol es en cierto modo dependiente de la salida.

En un sistema de control en lazo cerrado, se alimenta al controlador la señal de error

de actuación, que es la diferencia entre la señal de entrada y la salida de realimentación(que puede ser la señal de salida misma o una función de la señal de salida y susderivadas o/y integrales) a fin de reducir el error y llevar la salida del sistema a un valorconveniente. El término control en lazo cerrado siempre implica el uso de una acción decontrol realimentando para reducir el error del sistema.

Elementos Básicos

1. Elemento de comparación: Este elemento compara el valor requerido o de referenciade la variable por controlar con el valor medido de lo que se obtiene a la salida, y produce

una señal de error la cual indica la diferencia del valor obtenido a la salida y el valorrequerido.

2. Elemento de control: Este elemento decide que acción tomar cuando se recibe unaseñal de error.

3. Elemento de corrección: Este elemento se utiliza para producir un cambio en elproceso al eliminar el error.

4. Elemento de proceso: El proceso o planta, es el sistema dónde se va a controlar lavariable.

5. Elemento de medición: Este elemento produce una señal relacionada con la condiciónde la variable controlada, y proporciona la señal de realimentación al elemento de

comparación para determinar si hay o no error.


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Ejemplo

Un mecanismo de piloto automático y el avión que controla, forman un sistema de controlde lazo cerrado (por realimentación). Su objetivo es mantener una dirección específica delavión, a pesar de los cambios atmosféricos. El sistema ejecutará su tarea midiendocontinuamente la dirección instantánea del avión y ajustando automáticamente lassuperficies de dirección del mismo (timón, aletas, etc.) de modo que la direccióninstantánea coincida con la especificada. El piloto u operador, quien fija con anterioridad elpiloto automático, no forma parte del sistema de control.

Otro ejemplo de un sistema de lazo cerrado

Robot que usa un proceso de reconocimiento de patrones

Equipoperiférico

Fuentedecorriente

Dispositivode entrada

Dispositivo

de salida

CámaraDe TV Señal de realimentación

ControladorActuadorMáquina-Herramienta


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Realimentación:

Es la propiedad de una sistema de lazo cerrado que permite que la salida (o cualquierotra variable controlada del sistema) sea comparada con la entrada al sistema (o con unaentrada a cualquier componente interno del mismo con un subsistema) de manera tal quese pueda establecer una acción de control apropiada como función de la diferencia entre

la entrada y la salida.Más generalmente se dice que existe realimentación en un sistema cuando existe una

secuencia cerrada de relaciones de causa y efecto ente las variables del sistema.El concepto de realimentación está claramente ilustrado en el mecanismo del pilotoautomático del ejemplo dado. La entrada es la dirección especificada, que se fija en eltablero de control del avión y la salida es la dirección instantánea determinada por losinstrumentos de navegación automática.

Un dispositivo de comparación explora continuamente la entrada y la salida. Cuandolos dos coinciden, no se requiere acción de control. Cuando existe una diferencia entreambas, el dispositivo de comparación suministra una señal de acción de control al

controlador, o sea al mecanismo de piloto automático. El controlador suministra lasseñales apropiadas a las superficies de control del avión, con el fin de reducir la diferenciaentre la entrada y la salida.

La realimentación se puede efectuar por medio de una conexión eléctrica o mecánicaque vaya desde los instrumentos de navegación que miden la dirección hasta eldispositivo de comparación.

Características de la realimentación.

Los rasgos más importantes que la realimentación imparte a un sistema son:

a) Aumento de la exactitud. Por ejemplo, la habilidad para reproducir la entrada fielmente.b) Reducción de la sensibilidad de la salida, correspondiente a una determinada entrada,ante variaciones en las características del sistema.

c) Efectos reducidos de la no linealidad y de la distorsión.

d) Aumento del intervalo de frecuencias (de la entrada) en el cual el sistema respondesatisfactoriamente (aumento del ancho de banda).

e) Tendencia alta a la oscilación o a la inestabilidad.

f) El sistema es más complejo y, por lo tanto, no sólo más caro, sino más propenso adescomponerse

g) Pérdida de la ganancia debido a la trayectoria de realimentación.

Las ventajas de tener una trayectoria de realimentación y, por lo tanto, un sistema en lazocerrado en lugar de un sistema en lazo abierto son:


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1. Más exacto en la igualación de los valores real y requerido para la variable.

2. Menos sensible a las perturbaciones.

3. Menos sensible a cambios en las características de los componentes.

4. La velocidad de respuesta se incrementa y, por lo tanto, el ancho de banda es mayor,

es decir, el intervalo de frecuencias en los que el sistema responderá.

I.2.- Servomecanismos y Reguladores

Mando.- De algún modo podemos decir que el mando es la instrucción queponen en acción al sistema.

Referencia.- Se denomina generalmente valor de referencia, pero tambiénpuede recibir el nombre de “punto de referencia” , “referencia” , “valor deseado” , “valor ideal” , “comando” , y “señal de referencia” . Representala información que de alguna forma el operador debe entregar al controlador

del sistema (al menos una), que indique lo que el controlador debe hacer.

Detector de error.- Llamado también “comparador” , “detector dediferencia” , “punto de comparación” , etc. Puede ser de tipo mecánico,eléctrico ó neumático y es el encargado de establecer la diferencia entre elvalor de referencia y el valor de variable controlada. Su salida llamada “señal de error” representa la diferencia entre estos dos valores, de forma que si elvalor medido de la variable controlada es mayor que la referencia, la señal deerror es “positiva” y si el valor medido de la variable controlada es menor, laseñal de error es “negativa” . Lo anterior está dado por:

Señal de erro r = Valor med ido - valo r de referen cia

La señal de error se conoce también por los nombres de “señaldiferencia” , “desviación” , “desviación del sistema” .

Amplificador.- Esta parte del sistema de control nos permite darle unadecuado valor a la señal de salida del controlador con objeto de que tengalas condiciones y características necesarias para activar en forma efectivas alos elementos encargados de corregir el error ó desbalance que exista. Dichode otra forma, es el elemento que pone en operación a los dispositivos

correctores ó actuadores finales.

Corrector de error.- Podemos considerar que este elemento es en sí el“controlador” , ya que es el que se encarga de procesar la señal de error queproviene del comparador y generar una señal de salida. Puede ser de tipo


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mecánico, eléctrico ó neumático. La relación entre la señal de salida delcontrolador y la señal de error depende del diseño y ajuste del controlador.

Unidad Controlada.- Una vez que la señal de error ha sido procesada en elcontrolador, se obtiene una señal de salida, a la cual se conoce como“variable controlada”, “condición controlada”, “variable de salida”, “condición

de salida”, “variable de proceso”, etc. Se puede decir que esto representa elvalor de señal que pasará al dispositivo de amplificación y al corrector finalpara llevar a la variable controlada al valor ó nivel deseado.

Perturbación.- Son las condiciones externas que pueden afectar el proceso yalterar el resultado deseado, por lo que a la hora de diseñar los sistemas sedebe tener mucho cuidado en considerar los posibles factores externos quepuedan afectar. También se conoce como “ruido”, “variables no deseadas”,etc. Por definición, ruido se conoce como toda perturbación, variable o causano deseada que afecte al sistema.

Unidad de retroalimentación.- Es la parte del sistema que nos permiteobtener la medida de la variable controlada en una forma proporcional yenviarla al dispositivo comparador. Para ello se hace necesaria la presenciadel dispositivo de medida, llamado también, “detector”, “sensor” ó “transductor”que permita obtener la medida de la variable en forma real. Recordemos quelas variables a medir pueden ser: temperatura, presión, caudal, velocidad,concentración química, humedad, viscosidad, posición, etc. El valor medidocon frecuencia se conoce como “valor real”.

Corrector final.- Con frecuencia, este elemento es un motor eléctrico, que

puede utilizarse para abrir ó cerrar una válvula, mover algún objeto mecánicoen una u otra dirección. También puede ser una válvula solenoide, una válvulareguladora operada neumáticamente, un rectificador controlado de silicio(SCR), un TRIAC, etc., dependiendo el tipo de corrector final del sistema quese trate.

I.2.1.- Componentes electromagnéticos y electrónicos

Para realizar las diferentes tareas de control, como es la adquisición de datos, lacomparación, el control en sí, la amplificación y la corrección final es necesario contar conuna serie de elementos y dispositivos que nos permitan realizar la tarea con rapidez,exactitud y confiabilidad, para lo cual se tienen diversos dispositivos tanto electrónicoscomo electromagnéticos, que veremos a continuación.


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Bobinas

Los inductores o bobinas son elementos lineales y pasivos que puedenalmacenar y liberar energía basándose en fenómenos relacionados concampos magnéticos.

Básicamente, todo inductor ó bobina consiste en un arrollamiento de hiloconductor, de diferente diámetro, el cual puede tener núcleo de aire, metálico óferromagnético, y en donde la inductancia resultante es proporcional al númeroy diámetro de las espiras, así como a la permeabilidad del interior delarrollamiento (núcleo), además de que es inversamente proporcional a lalongitud de la bobina.

Una aplicación de los inductores, consistente en bloquear (“choke” eninglés) las señales de AC de alta frecuencia en circuitos de radio, dio origen aque con este término se haga referencia a los inductores que se usan en

aplicaciones donde su valor no es muy crítico y que por lo tanto admitengrandes tolerancias.

Los inductores ideales no disipan energía como los resistores, pero en lapráctica, el inductor real presenta una parte resistiva debido al devanado que sídisipa energía.

Clasificación:

Núcleo o soporte.-

- De aire (material no magnético) aire ó plástico.- Si es aire, la bobina

sólo se sostiene por la rigidez mecánica del conductor.- De hierro (mayor permeabilidad que el aire, 10 a 100). Sólo se usa en

baja frecuencia, ya que en alta frecuencia las pérdidas son elevadas. Aplicaciones: Fuentes de alimentación y amplificadores de audio.

- De ferrita.- Son óxidos de metales magnéticos, de alta permeabilidad(10 a 10000) que además son dieléctricos. Se usan en circuitos deradio y en alta frecuencia principalmente.

Nota: Radiofrecuencia (100 KHz - 100 GHz.); audiofrecuencia (20 Hz - 20 kHz.)

Por la forma constructiva:

- Solenoides- Toroides


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Por la frecuencia de la corriente aplicada:

- Alta frecuencia (menor tamaño y número de espiras)- Baja frecuencia (mayor tamaño y número de espiras)

Por el recubrimiento:

- Plástico- Resina- Metal (llamadas con apantallamiento ó apantalladas)

Por su característica de valor:

- Fijas- Variables ó ajustables

Por su montaje:

- De inserción- Montaje superficial (SMD)

Por su codificación:- Los inductores moldeados suelen usar un código similar al de los

resistores. Tomar en cuenta que de acuerdo al estándar EIA(Electronic Industries Association), si una de las bandas quecorresponden a las cifras significativas, es dorada, significa el puntodecimal y la banda que antes era el multiplicador pasa a ser cifrasignificativa.

Valores estándares:

- Los valores más comunes para inductores moldeados, correspondena la serie E12 (10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68 y 82 mHy.)

Criterios de selección.- Es importante considerar los siguientes puntos a la hora de elegir

ó seleccionar un inductor para una determinada aplicación.

Valor inductivo Tolerancia Tamaño y requisitos de montaje Margen de frecuencias ó frecuencia central de trabajo Capacidad parásita entre bornes (influencia en alta frecuencia) Resistencia al aislamiento entre espiras (a mayor voltaje, perfora el aislante) Corriente admisible por el hilo conductor Q (factor de calidad o de mérito). Relación entre la reactancia inductiva y la

resistencia óhmica del inductor. (Q = (2fL) / R). Es deseable que laresistencia sea baja y por ende que el Q sea alto. Según la fórmula, Q tendríaque aumentar con la frecuencia, sin embargo no es así porque tambiénaumenta la resistencia.


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Los fabricantes informan sobre el Q del inductor a la frecuencia de trabajo obien presentan curvas del Q en función de la frecuencia. Los Q de inductorespara aplicaciones de radiofrecuencia oscilan entre 50 y 200.

Coeficiente de temperatura

Consideraciones Prácticas

Corriente máxima: dada por las limitaciones físicas del hilo conductor (resistencia ymáxima disipación de potencia).

Interferencia: los campos magnéticos de los inductores pueden afectar elcomportamiento del resto de los componentes del circuito, especialmente de otrosinductores. La proximidad de dos inductores puede dar origen a una inductancia mutuaque causará efectos no deseados, razón por la cual los diseñadores tienden a elegircapacitores sobre inductores para realizar tareas similares.

Prueba: Factores como el desgaste, el sobrecalentamiento y la corriente excesiva

pueden ocasionar cortocircuitos entre las espiras o inclusive circuitos abiertos. Esta últimacondición se verifica fácilmente con un óhmetro, pero la condición de cortocircuito entreespiras es más difícil de determinar dada su inherente baja resistencia entre terminales.

Recordemos algo básico; sabemos que cuando una corriente circula por un conductor,alrededor de él se genera un campo magnético, que es el descubrimiento que realizóOerster en 1819. Además sabemos que la intensidad del campo aumenta si la corrienteaumenta y disminuye si la corriente lo hace. También es importante hacer notar que ladirección de las líneas de fuerza, es decir del campo, cambia con el sentido de lacorriente, para lo cual generalmente usamos la regla de la mano izquierda, tal comovemos en las figuras.

Dirección del campo magnético de acuerdo al sentido de la corriente


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Para concentrar el campo magnético producido por la corriente que circula en unalambre, el alambre se devana en una bobina, de forma que se sumen los camposmagnéticos que rodean las vueltas de la bobina y con ello se incrementa la intensidad delcampo magnético. Una bobina devanada de esta forma, presenta polos magnéticos ygenera un campo magnético con las mismas propiedades que los imanes permanentes. Sise energiza con corriente continua, la polaridad permanece fija, pero si se energiza concorriente alterna, la polaridad magnética cambia cada vez que el sentido de la corrientecambia.

Dirección del campo magnético de acuerdo al sentido de la corrienteusando la regla de la mano izquierda.

Devanado de alambre en forma de bobina.El campo magnético se concentra en una pequeña región


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Otra forma de ver el fenómeno anterior es:

La relación entre la dirección de la corriente y los polos de la b ovina se conoce comoregla de la mano izquierda para una bobina, que dice: Si se toma la bobina con la manoizquierda, de forma que los dedos apunten en el sentido de la corriente, el pulgar apuntaráen la dirección del polo norte de la bobina , tal como se muestra:

Campo magnético alrededor de una bobina por la que pasa una corriente

Regla de la mano izquierda para unabobina: a) los electrones entran en labobina por el extremo izquierdo. b) Loselectrones entran a la bobina por elextremo derecho


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Propiedades magnéticas y clasificación de los materiales:

Reluctancia.- Es la oposición que ofrece un material al paso de las líneas magnéticas; secorresponde con el término de resistencia en un circuito eléctrico. Además tiene lacaracterística adicional de que su valor para los materiales magnéticos no es constante,sino que varía con la densidad del flujo y en los materiales no magnéticos es constante.

Se denota por la letra y no tiene nombre su unidad de medida.Reluctividad.- Es la reluctancia específica ó la reluctancia por centímetro cúbico. Secorresponde con la resistividad en los circuitos eléctricos. En materiales no magnéticos suvalor es 1 y en los magnéticos su valor cambia con la densidad de flujo. Se simboliza conla letra (nu) y no tiene nombre su unidad de medida.

Permeancia.- Es la capacidad de un material de servir de soporte a las líneas magnéticas.Su valor es el recíproco de la reluctancia. Corresponde con la conductancia de loscircuitos eléctricos. Su símbolo es con la letra P; y no tiene nombre su unidad de medida.

Permeabilidad.- Es la medida de la facilidad con que las líneas magnéticas pueden pasara través de un material. Numéricamente es igual al recíproco de la reluctividad. Enmateriales no magnéticos su valor es 1, y en los magnéticos es variable dependiendo de ladensidad del flujo. También se puede considerar como la relación entre las líneas defuerza que pasan a través de un material y las que pasan a través del aire en las mismascondiciones. Los buenos materiales magnéticos tienen un valor alto de permeabilidad,; susímbolo es la letra (mu) y no tiene nombre su unidad de medida.

Retentividad.- Es la capacidad de un material para retener el magnetismo después deretirar la fuerza magnetizante. Los imanes permanentes tienen buena retentividad y losimanes temporales no. Al magnetismo que queda en una sustancia después de retirar lafuerza magnetizante se le llama magnetismo remanente. Esta propiedad es muy útil en losgeneradores eléctricos.

Clasificación:

Antiguamente los materiales se clasificaban como magnéticos si eranfácilmente magnetizables, como el hierro, acero y níquel ó cualquier otro material; y nomagnéticos si parecían imposibles de clasificar como el aire, el cobre, latón ó algún otromaterial. Actualmente se clasifica a los materiales en tres grupos que son:

Materiales ferromagnéticos.- Son aquellos que se magnetizan fuertemente endirección del campo magnético. Tienen valores altos de permeabilidad como el hierro,acero, níquel, cobalto, magnetita y aleaciones como la de Heusler, el Permalloy y el alnico.

Materiales paramagnéticos.- Son aquellos que se magnetizan muy débilmente en ladirección del campo magnético. La permeabilidad de estos materiales es superior a 1 perode valores muy bajos; como el aluminio, platino, oxígeno, aire, manganeso, y cromo.

Materiales diamagnéticos.- Son aquellos que se magnetizan muy débilmente pero endirección contraria al campo magnetizante, su permeabilidad es menor a 1, tales como elbismuto, antimonio, cobre, zinc, mercurio, oro y plata.


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En forma general, sólo el hierro, el acero, el Permalloy, el alnico y algunas aleacionesse consideran materiales magnéticos y prácticamente el resto de los materiales seconsidera no magnético. El hierro puro no aleado tiene una permeabilidad de 200 a 5,000,

Materiales de los núcleos magnéticos

La fuerza magnética de una bobina viene influida por el tipo de núcleo sobre el que searrolla. La bobina tendrá propiedades magnéticas más fuertes si se emplea un núcleoferromagnético que uno paramagnéttico. Generalmente se usan diferentes tipos de acerodulce para fabricar núcleos magnéticos, ya que tienen alta permeabilidad como el acero alsilicio. Se hacen chapas delgadas de estos materiales (de 0.02 a 1mm de espesor) que seapilan para formar núcleos laminados del grosor y forma deseados. Las chapas se aislaneléctricamente entre sí cubriéndolas con una delgada capa de barniz.

A frecuencias muy altas los núcleos laminados originan pérdidas excesivas de energía,por lo que se han desarrollado núcleos hechos de material en polvo metálico muy fino ópolvo cerámico para reducir estas pérdidas. Los polvos metálicos tienen un tamaño departícula del orden de 2 micras y se mezclan con un aglutinante que aisla las partículas

eléctricamente entre sí. Los núcleos de polvo cerámico se denominan ferritas y tienen unaresistividad eléctrica muy alta y una gran permeabilidad. Los núcleos de ferrita se hacencon una mezcla adecuada de de óxidos de hierro y de otros metales que se presionan

juntos al tamaño requerido y luego se calientan a fuego intenso para producir un materialsemejante a la porcelana. Las ferritas más usadas son la ferrita de níquel, la demanganeso y la de zinc – manganeso.

Histéresis.

Cuando se somete un material ferromagnético a campos magnéticos variables endirección e intensidad, la inducción magnética va retrasada respecto a los cambios en lafuerza magnetizante. Este retraso se conoce como h is téres is y se debe a una fricción en

el interior de la substancia y el calor que genera esta fricción representa una pérdida deenergía. Cuando se emplea un material ferromagnético en un equipo de CA, sea untransformador, un motor ó un generador, el material se encuentra sometido a cambioscíclicos en dirección e intensidad. La pérdida de energía en cada ciclo se representa porun bucle de histéresis, el cual se muestra a continuación.

Bucle de histéresis


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Inductancia:

En las bobinas ocurre un fenómeno de oposición a las variaciones de la corrienteeléctrica. En otras palabras, si la corriente en un circuito trata de subir o bajar y en esecircuito hay una bobina, ella se opone a que la corriente suba o baje. Este comportamientoes comparable a la inercia en un movimiento mecánico. Si un cuerpo con determinado

peso se está moviendo y tratamos de aumentar o rebajar su velocidad, hay una fuerza quese opone a ese cambio, y que se llama inercia.

Esta oposición, que se presenta en las bobinas, se llama inductancia. La inductancia serepresenta por medio del símbolo L (linkage), y su unidad de medida en el sistemainternacional es el Henry o Henrio (Hy o H), denominada así en honor del físiconorteamericano Joseph Henry (1797-1878), inventor del relé o interruptorelectromagnético.

En los circuitos electrónicos actuales se utilizan bobinas pequeñas con inductancias demilihenrios (mH), microhenrios (uH) o nanohenrios (nH), equivalente a 0.001 henrios,0.000001 henrios y 0.000000001 henrios respectivamente. La inductancia de una bobina

depende de la cantidad y el diámetro de las espiras. A mayor diámetro, mayor inductancia,y a mayor número de espiras, también la bobina tiene mayor inductancia. La inductanciade una bobina también aumenta cuando tiene un núcleo de hierro u otro materialmagnético y es mayor que cuando tiene núcleo de aire.

Debido a que una bobina solamente reacciona ante las variaciones de la corriente, nose opone a la corriente continua (CC) y solo presenta una oposición a la corriente alterna(AC).

Bobinas en CD:

Cuando conectamos una bobina a una fuente de CD, solamente se produce el efectode la resistencia ofrecida por el alambre con que está fabricada, pero con una pequeña

diferencia con respecto a un circuito puramente resistivo.Cuando aplicamos el voltaje a un circuito resistivo, la corriente toma inmediatamente suvalor máximo cuando se cierra el circuito. En cambio, en un circuito inductivo (debido aque posee un inductor), la corriente se tarda un determinado tiempo para llegar al valormáximo. A este tiempo se le llama constante de tiempo inductivo y depende de lainductancia en henrios de la bobina y de su resistencia.

Para calcularla, podemos utilizar la siguiente fórmula:

= L / R ó t = L / R

Donde:

t = = Constante de tiempo en segundos

L = Inductancia de la bobina en Henrios

R = Resistencia de la bobina en Ohmios


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Cuando en una bobina se desconecta un voltaje de DC, la corriente no cesainmediatamente. El campo magnético de la bobina, al reducirse rápidamente, genera unacorriente en los terminales de la bobina, que aparece durante unos instantes después dehaberle quitado la alimentación. Por esta razón se dice que las bobinas almacenancorriente, así como los condensadores almacenan voltaje o diferencia de potencial.

Bobinas en AC:Cuando aplicamos un voltaje de corriente alterna a una bobina, se producirá en ella un

campo magnético que está variando continuamente. Por lo tanto, debido al fenómeno dela autoinducción, existirá también un voltaje contrario inducido permanentemente enoposición a la corriente alterna principal.

Esta oposición que ofrece una bobina a los voltajes de corriente alterna se llamareactancia inductiva. La reactancia inductiva se representa por las letras XL y se mide enOhmios. La reactancia inductiva depende de la frecuencia de la señal o voltaje alterno y dela inductancia de la bobina.

La fórmula para encontrar la reactancia inductiva es la siguiente:

XL = 2 f L ó XL = 6.2832 * f * LDonde:

XL = Reactancia inductiva en Ohmios

f = Frecuencia en Hertzios o ciclos por segundo

L = Inductancia de la bobina, en Henrios

El fenómeno de la reactancia inductiva, y su dependencia de la frecuencia, esfundamental para el funcionamiento de los circuitos de radio.

Desfase de la corriente continua y el voltaje en una bobina:En una bobina, al contrario de un condensador, la corriente está atrasada con respecto

al voltaje. Este retraso se debe a que la corriente está aumentando desde cero a su valormáximo, y en ese aumento es cuando se produce una mayor inducción de voltaje,tomando este su máximo valor.

Conexión de bobinas en serie y en paralelo:

Las bobinas, como las resistencias y los condensadores, también se puede conectar enserie y en paralelo con el fin de lograr, en caso de que sea necesario, un valor de nuestraconveniencia. Cuando se conectan dos o más bobinas en serie, la inductancia total será lasuma de las inductancias de las bobinas conectadas en el circuito.

La fórmula es:

Lt = L1 + L2 + L3... + Ln


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Para bobinas en paralelo, la fórmula es exactamente la misma que para las resistencias:

Lt = 1 / ( 1 / L1 + 1 / L2 + 1 / L3 + 1 /Ln)

CÁLCULO DE BOBINAS

Lamentablemente no existe una fórmula mágica que nos permita fabricar una bobinateniendo como dato solo la inductancia deseada. Juegan algunos factores comodimensiones físicas, tipo de alambre, tipo de núcleo, el destino que tendrá (audio, video,VHF, UHF), etc. Sin embargo hay una fórmula que nos permite obtener el valor de lainductancia de una bobina basándose en sus dimensiones físicas y tipo de material, lacual nos permitirá calcular un resultado que nos dará una bobina "teórica". El logro delvalor de inductancia deseada solo será el resultado de una serie de pruebas-error (almenos sabremos qué tendremos antes de empezar a enrollar alambre).

Donde L es la inductividad de la bobina en Henrios (H), (mu) es la permeabilidad delnúcleo, n es el número de espiras de la bobina, s la superficie cubierta por el núcleo encm2 y l la longitud de la bobina en cm.

Haciendo una comparación nada elegante digamos que una pieza de aluminio y otra dehierro son permeables a un campo magnético en forma comparable a la de un trozo de

plástico y una esponja respectivamente son permeables al agua. Existen tablas quedescriben las propiedades permeables de distintos materiales, (incluso el vacio absoluto),pero por razones prácticas veremos solo la de los materiales más usados en electrónica:aire = 1, magnetocerámica (ferrita) = 10, polvo de hierro = 30 (los rangos de depiezas comerciales de polvo de hierro van de 10 a 100, aunque 30 parece ser el máscomún).


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En primer lugar tomemos sus medidas:

El diámetro medio es de 8mm y para l tenemos 10mm, lleva un núcleo de ferrita(permeabilidad 10), y como no le daremos ninguna utilidad procedemos a terminar susdías desenrollando el bobinado y contando las vueltas. (Esto es lo que algunos llaman una

auténtica "prueba destructiva"). La cuenta nos da 90 espiras. Ahora: la superficie es:

s = r 2 = 3.14159269 (0.4)2 = ~0.5 cm2; y n2 = 8100; para l = 10 mm = 1cm

8100 (0.5)L = 10 (1.257) -------------------- = ~510 H

108 (1)

Si le hubiésemos quitado la ferrita la permeabilidad del núcleo se hubiera reducido a 1(aire), con lo que la inductividad final hubiese sido 51 H.

Ejemplo:

Necesitamos armar una bobina de 1.5 mH. Vimos que la bobina del ejemplo anteriorposeía una inductancia de 510 H. Ahora con la fórmula de cálculo a mano vemos que lainductancia es directamente proporcional al área y permeabilidad del material del núcleo yal número de espiras, e inversamente proporcional a la longitud.


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Supongamos que queremos aprovechar el cuerpo de la bobina del primer ejemplo yrebobinarla para una inductancia de 1.5 mH. Probamos al "tanteo" duplicando el númerode espiras: Sabemos que s=0.5cm2, long.=1cm, =10, n=(antes 90, ahora 180).

L = 10(1.257) (32400)( 0.5) / (108) = ~ 2mH

Con 180 espiras "nos pasamos" del 1.5 mH, entonces probamos con 150 y nos da unvalor de alrededor de 1.4 mH, más bajo de lo deseado, pero más cercano.

Ahora podemos seguir intentando con otros valores para el número de espiras, oaprovechar los datos que tenemos y modificar la fórmula anterior para hallarlo.

Ahora podemos seguir intentando con otros valores para el número de espiras, oaprovechar los datos que tenemos y modificar la fórmula anterior para hallarlo.

que con los datos para nuestra bobina dados nos da 154,5 espiras.

Acá la fórmula anterior modificada para hallar otros valores.

En la fabricación de bobinas existen otros elementos que influyen en el valor deinductividad final, no mencionados en las fórmulas, y que alteran el resultadosensiblemente, como ser, diámetro y material del alambre usado, inductividades parásitas,información errónea sobre permeabilidad del núcleo, inferencias con otras bobinas ocuerpos metálicos una vez montadas, etc. Esto hace que en la obtención de unainductancia deseada influya también una buena dosis de práctica.

A continuación veremos un ejemplo de aplicación de las bobinas en alta frecuenciacomo parte de la circuitería de un pequeño transmisor de FM, que incluso Usted podríaconstruir.


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El alcance en la mayoría de este tipo de circuitos es muy b ajo, debido a que noincluyen una etapa de amplificación de potencia. Este circuito posee una etapa extra deamplificación de RF luego de la etapa de oscilación, para aumentar la potencia de salida aunos 200 ó 250 miliwatts. Combinando con una buena antena “Ground plane antenna” de50 ohms ó una antena Yagui, este transmisor puede cubrir un radio de alrededor de 2 Km.

El circuito está basado en el transistor T1 (BF494) que es un oscilador de bajapotencia en VHF. El diodo varicap permite cambiar la frecuencia del transmisor yproporciona la modulación de frecuencia (FM) para la señal de audio. La potencia desalida del oscilador es de 50 mW aproximadamente. El transistor T2 (2N3866) es un

amplificador de VHF clase A, que aumenta la potencia de la señal del oscilador unascuatro ó cinco veces obteniéndose así entre 200 y 250 mW en el colector de T2.

Para lograr mejores resultados, construir el circuito en una placa de fibra de vidrio debuena calidad y alojarlo en una caja de aluminio (con buen aislamiento).

Detalle de construcción de las bobinas.

L1.- 4 vueltas de alambre esmaltado 20 SWG sobre núcleo de plástico de 8 mm

L2.- 2 vueltas de alambre esmaltado 24 SWG sobre L1, cerca del final de la misma.

L3.- 7 vueltas de alambre esmaltado 24 SWG sobre núcleo de aire de 4 mm

L4.- 7 vueltas de alambre esmaltado 24 SWG sobre ferrita (choke)

El potenciómetro VR1 es usado para variar la frecuencia fundamental, mientras que elVR2 es usado como control de potencia. Para evitar zumbidos, alimentar a 12 V conbaterías recargables y el transistor de potencia debe ser montado en disipador de calor.No encienda el transmisor sin conectar la antena. Ajuste los trimmers VC1 y VC2 paralograr la máxima potencia de transmisión. Ajuste VR1 para establecer la frecuenciafundamental cerca de los 100 MHz.


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Un relevador puede controlar una gran corriente de carga a un voltaje alto por mediode una pequeña corriente de activación a bajo voltaje. Un ejemplo de esto es el circuitoque se muestra a continuación, alimentado por una pequeña batería, donde el relevadorse controla con la intensidad de luz que incide sobre una celda fotoconductora, lo que a suvez hace conducir al transistor y excitar a la bobina del relevador de forma que accionesus contactos. Observemos que en los contactos del relevador (que actúan como un

switch ó interruptor) se encuentra conectado un motor eléctrico de gran potencia,alimentado por la línea de 115 Vca. Es importante mencionar que los contactos delrelevador deben ser capaces de soportar la corriente que fluirá a través de ellos, ya que encaso contrario se quemarán dañando al relevador.

Símbolo del relevador deun solo juego de contactos

Símbolo del relevador dedos juegos de contactos

Partes de un relevador de armaduras

Forma en que un relécon pequeña potenciacontrola una granpotencia


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Características Técnicas

Parte electromagnética

Corriente de excitación.- Intensidad, que circula por la bobina, necesaria para

activar el relé. Tensión nominal.- Tensión de trabajo para la cual el relé se activa. Tensión de trabajo.- Margen entre la tensión mínima y máxima, garantizando el

funcionamiento correcto del dispositivo. Consumo nominal de la bobina.- Potencia que consume la bobina cuando el relé

está excitado con la tensión nominal a 20ºC.

Contactos o Parte mecánica

Tensión de conexión.- Tensión entre contactos antes de cerrar o después de abrir. Intensidad de conexión.- Intensidad máxima que un relé puede conectar o

desconectarlo.

Intensidad máxima de trabajo.- Intensidad máxima que puede circular por loscontactos cuando se han cerrado.

Los materiales con los que se fabrican los contactos son: plata y aleaciones de plataque pueden ser con cobre, níquel u óxido de cadmio. El uso del material que se elija en sufabricación dependerá de su aplicación y vida útil necesaria de los mismos.

Las aplicaciones de este tipo de componentes son múltiples: en electricidad, enautomatismos eléctricos, control de motores industriales; en electrónica: sirvenbásicamente para manejar tensiones y corrientes superiores a los del circuito propiamentedicho, se utilizan como interfaces para PC, en interruptores crepusculares, en alarmas, enamplificadores.

Circuito de aplicación de un relevador y un triac en un control de nivel


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RELEVADORES DE ESTADO SOLIDO

Para solucionar los problemas que se presentaban con los relevadoreselectromagnéticos, aparecieron hace algunos años los relevadores de estado sólido (SSR)

los cuales al no tener partes mecánicas no requieren mantenimiento, además de que si seoperan dentro de los parámetros que marca el fabricante, su vida útil es mucho mayor.

Además de las ventajas anteriormente mencionadas, los SSR incorporan algunas otras.“Los relevadores de estado sólido tienen velocidades de switcheo similares a losrelevadores electromecánicos, pero son inmunes a las vibraciones lo que los hacedispositivos más confiables”.

ALGUNOS EJEMPLOS DE RELEVADORES DE ESTADO SÓLIDO

http://www.ceiisa.com/rsr_789.htm?sessionid=3311234775786417


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Electroválvulas

Una electroválvula ó válvula electromagnética es un dispositivodiseñado para controlar el flujo de un fluido a través de un conducto como puede ser unatubería. Una electroválvula tiene dos partes fundamentales:

el so leno ide y la válvu la. El

solenoide convierte energía eléctrica en energía mecánica para activar la válvula.

Existen varios tipos de electroválvulas. En algunas electroválvulas el solenoide actúadirectamente sobre la válvula proporcionando toda la energía necesaria para sumovimiento. Es corriente que la válvula se mantenga cerrada por la acción de un muelle yque el solenoide la abra venciendo la fuerza del muelle. Esto quiere decir que el solenoidedebe estar activado y consumiendo potencia mientras la válvula deba estar abierta.

También es posible construir electroválvulas biestables que usan un solenoide paraabrir la válvula y otro para cerrar o bien un solo solenoide que abre con un impulso y cierracon el siguiente. Las electroválvulas pueden ser cerradas en reposo o normalmentecerradas lo cual quiere decir que cuando falla la alimentación eléctrica quedan cerradas obien pueden ser del tipo abiertas en reposo o normalmente abiertas que quedan abiertascuando no hay alimentación.

Existen electroválvulas que en lugar de abrir y cerrar lo que hacen es conmutar laentrada entre dos salidas. Este tipo de electroválvulas a menudo se usan en los sistemasde calefacción por zonas lo que permite calentar varias zonas de forma independienteutilizando una sola bomba de circulación.

En otro tipo de electroválvula el solenoide no controla la válvula directamente sino queel solenoide controla una válvula piloto secundaria y la energía para la actuación de laválvula principal la suministra la presión del propio fluido.

Funcionamiento de la electroválvula .- A - Entrada, B – Diafragma, C – Cámara depresión, D – Conducto de vaciado de presión, E – Solenoide, F - Salida

http://es.wikipedia.org/wiki/Fluidohttp://es.wikipedia.org/wiki/Tuber%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Solenoidehttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Muellehttp://es.wikipedia.org/wiki/Muellehttp://es.wikipedia.org/wiki/Potenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Solenoid_Valve.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:Solenoid_Valve.pnghttp://es.wikipedia.org/wiki/Potenciahttp://es.wikipedia.org/wiki/Muellehttp://es.wikipedia.org/wiki/Muellehttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Solenoidehttp://es.wikipedia.org/wiki/Tuber%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/wiki/Fluido


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El gráfico adjunto muestra el funcionamiento de este tipo de válvula. En la partesuperior vemos la válvula cerrada. El agua bajo presión entra por A. B es un diafragmaelástico y tiene encima un muelle que le empuja hacia abajo con fuerza débil. La funciónde este muelle no nos interesa por ahora y lo ignoramos ya que la válvula no depende de

él para mantenerse cerrada. El diafragma tiene un diminuto orificio en el centro quepermite el paso de un pequeño flujo de agua. Esto hace que el agua llene la cavidad C yque la presión sea igual en ambos lados del diafragma. Mientras que la presión es igual aambos lados, vemos que actúa en más superficie por el lado de arriba que por el de abajopor lo que presiona hacia abajo sellando la entrada. Cuanto mayor sea la presión deentrada, mayor será la fuerza con que cierra la válvula.

Ahora estudiamos el conducto D. Hasta ahora estaba bloqueado por el núcleo delsolenoide E al que un muelle empuja hacia abajo. Si se activa el solenoide, el núcleo subey permite pasar el agua desde la cavidad C hacia la salida con lo cual disminuye la presiónen C y el diafragma se levanta permitiendo el paso directo de agua desde la entrada A hacia la salida F de la válvula. Si se vuelve a desactivar el solenoide se vuelve a bloquearel conducto D y el muelle situado sobre el diafragma necesita muy poca fuerza para quevuelva a bajar ya que la fuerza principal la hace el propio fluido en la cavidad C.

De esta explicación se deduce que este tipo de válvula depende para sufuncionamiento de que haya mayor presión a la entrada que a la salida y que si se invierteesta situación entonces la válvula abre sin que el solenoide pueda controlarla. Este tipo deválvulas se utilizan muy comúnmente en lavadoras, lavaplatos, riegos y otros usossimilares.

Un caso especialmente interesante del uso de estas válvulas es en los calentadores deagua de depósito. En los calentadores de agua de demanda (de paso), el agua se calientasegún va pasando por el calentador en el momento del consumo y es la propia presión del

agua la que abre la válvula del gas pero en los calentadores de depósito esto no esposible ya que el agua se calienta mientras está almacenada en un depósito y no haycirculación. Para evitar la necesidad de suministrar energía eléctrica la válvula del gas esuna válvula de este tipo con la válvula piloto controlada por un diminuto solenoide al quesuministra energía un termopar bimetálico que saca energía del calor del agua.

Las electroválvulas se accionan cuando la señal proviene de un temporizador eléctrico,un final de carrera eléctrico, presostatos o mandos electrónicos. En general, se elige elaccionamiento eléctrico para mandos con distancias extremamente largas y cortostiempos de conexión.

Las electroválvulas o válvulas electromagnéticas se dividen en válvulas de mando

directo o indirecto. Las de mando directo solamente se utilizan para un diámetro de luzpequeño, puesto que para diámetros mayores los electroimanes necesarios resultaríandemasiado grandes.

http://es.wikipedia.org/wiki/Diafragmahttp://es.wikipedia.org/wiki/Diafragmahttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://es.wikipedia.org/wiki/Termoparhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Calorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Termoparhttp://es.wikipedia.org/wiki/Gashttp://es.wikipedia.org/wiki/Fuerzahttp://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/wiki/Diafragma


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Válvula distribuidora 3/2 (de mando electromagnético)

Las válvulas de control neumático son sistemas que bloquean, liberan o desvían el flujode aire de un sistema neumático por medio de una señal que generalmente es de tipoeléctrico, razón por la cual también son denominadas electroválvula. Las válvulaseléctricas se clasifican según la cantidad de puertos (entradas o salidas de aire) y lacantidad de posiciones de control que poseen. Por ejemplo, una válvula 3/2 tiene 3orificios o puertos y permite dos posiciones diferentes.

3 =Número de Puertos 2 = Número de Posiciones

Símbolos de válvulas eléctricas


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P (Presión). Puerto de alimentación de aire R, S, etc. Puertos para evacuación del aire A, B, C, etc. Puertos de trabajo Z, X, Y, etc. Puertos de monitoreo y control

En la figura aparece la ruta que sigue el aire a presión con una válvula 5/2 y un cilindro dedoble efecto. La mayoría de las electroválvulas tienen un sistema de accionamientomanual con el cual se pueden activar sin necesidad de utilizar señales eléctricas. Esto se

hace solamente en labores de mantenimiento, o simplemente para corroborar el buenfuncionamiento de la válvula y del cilindro, así como para verificar la existencia del aire apresión.

Electroválvulas de doble solenoide. Existen válvulas que poseen dos bobinas y cuyofuncionamiento es similar a los flip-flops electrónicos. Con este sistema, para que laválvula vaya de una posición a la otra basta con aplicar un pequeño pulso eléctrico a labobina que está en la posición opuesta. Allí permanecerá sin importar que dicha bobinasiga energizada y hasta que se aplique un pulso en la bobina contraria. La principalfunción en estos sistemas es la de "memorizar" una señal sin que el controlador estéobligado a tener permanentemente energizada la bobina.

Válvulas proporcionales. Este tipo de válvulas regula la presión y el caudal a travésde un conducto por medio de una señal eléctrica, que puede ser de corriente o de voltaje,como se ve en la figura de abajo. Su principal aplicación es el control de posición y defuerza, ya que los movimientos son proporcionales y de precisión, lo que permite unmanejo más exacto del paso de fluidos, en este caso del aire.

ccionamiento de un cilindro de doble efecto y rutasdel fluido con una válvula 5 / 2


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Un ejemplo de aplicación de las válvulas es:

Control de lazo cerrado con válvulasproporcionales. Por medio de un dispositivode procesamiento se puede ubicar un

actuador en puntos muy precisos .

Por medio de una válvula proporcional podemos realizar un control de posición de lazocerrado, como en la figura anterior, donde el actuador podría ser un cilindro, el sensor unsistema óptico que envía pulsos de acuerdo a la posición de dicho cilindro, y el controladorun procesador que gobierne el dispositivo en general. El número de impulsos seincrementa a medida que el pistón se desplaza a la derecha y disminuye cuando semueve a la izquierda.

Válvulas proporcionales.- permiten regularel caudal que pasa a través de ellas

Transmisión de señales por medios neumáticos. Cuando, en el sitio donde se midela variable física, el ruido eléctrico ó el peligro de explosión no permiten el uso decableado, podemos transmitir señales por medios neumáticos para que seanconvertidas al modo eléctrico en lugares distantes.


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Transistores

En la mayor parte de los dispositivos eléctricos y electrónicos, los

transistores han reemplazado casi en su totalidad a los tubos electrónicos,válvulas de vacío ó mejor conocidos como “bulbos”. Los transistores realizanlas mismas funciones que los tubos de vacío, pero además brindan variasventajas importantes como: son más pequeños (productos más compactos);son más resistentes a golpes y vibraciones, tiene mayor duración útil, requierede menos corriente y voltaje para su operación (ahorro de energía).

Los tipos más comunes de transistores son el npn y el pnp, con frecuenciallamados transistores bipolares y cuyo nombre proviene del término transistorBJT (Bi Polar Transistor). Los materiales se disponen como dos diodosconectados en oposición, formándose tres regiones a las cuales se da el

nombre de emisor (E), base (B) y colector(C).

Un transistor puede actuar como un dispositivo amplificador, ya que unaseñal pequeña en su circuito de entrada puede controlar una señal mucho másgrande en su circuito de salida, a lo cual se conoce como ganancia. Esimportante mencionar que debido a sus características, un transistor puedepresentar ganancia de resistencia, ganancia de corriente, ganancia de potenciay por consiguiente ganancia de potencia.


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Puede ser utilizado de muy diversas formas, ya que puede actuar como undispositivo de corte y saturación, es decir como un interruptor, ya que toma dosestados únicamente, conduce ó no conduce, sirve como amplificador deseñales si trabaja en la región activa de sus curvas características, sirve como

base para la elaboración de compuertas lógicas ó de elementos de memoria, ycon una fabricación más especial como sensor de luz (fototransistor).

Cuando trabajan con una potencia alta, es necesario colocarles elementosconocidos disipadores de calor, los cuales consisten en formas diversashechas de aluminio, ya que el calor puede dañar la estructura cristalina delmaterial. Los transistores se fabrican generalmente de material semiconductorcomo el germanio y el silicio a los cuales se les ha tratado de forma especial(dopado ó inyectado de impurezas) a fin de crear los semiconductores tipo N ótipo P.

Nunca se debe colocar un transistor en un circuito hasta que no se estéseguro de que se aplicarán los voltajes de polarización adecuados, ya que unvoltaje excesivo ó de polaridad inadecuada dañará en forma permanente aldispositivo.

Polarizaciones del Transistor:

Debemos recordar que para que el transistor trabaje en forma correcta, sedebe polarizar, siendo las polarizaciones básicas:

Unión Base –Emisor.- Polarización DirectaPolarización Básica

Unión base – Colector.- Polarización Inversa


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Polarización Fija

Autopolarización ó por retroalimentación de colector

Polarización Polarización de emisor

de Circuito Polarización Combinada (poco usada)

Polarización Universal ó por Divisor de Tensión

A) Polarización Universal ó Por Divisor de Tensión; B) Polarización Fija ó Polarización de

Base; C) Polarización de Emisor ó por retroalimentación de Emisor, D) Autopolarización óPor retroalimentación de colector


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Curvas características y Recta de Carga.

Modos de Operación

Los transistores, de acuerdo a la aplicación que se les da y el circuito donde se ubican,pueden estar conectados en tres modos principales de operación.

Recta de carga y puntode operación estático

Emisor Común

Características:- Ganancia de Corriente > 1- Ganancia de Voltaje > 1

- Ganancia de Resistencia > 1- Ganancia de Potencia >> 1- Usado en amplificadores de Voltaje- Defasa 180° señal de entrada


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Después haber visto algunas de las principales características de los transistores yconsiderando que sus usos y aplicaciones son múltiples para poder describirlas aquí,mencionaremos algunos aspectos prácticos sobre los encapsulados, aspectos físicos ynomenclaturas de los transistores más usados.

Colector Común

Base Común

Características:- Ganancia de Corriente > 1- Ganancia de Voltaje 1- Ganancia de Resistencia < 1- Ganancia de Potencia > 1- Usado como acoplador de impedancias- No defasa la señal de entrada- Se conoce como “seguidor de emisor”

Características:- Ganancia de Corriente 1- Ganancia de Voltaje > 1- Ganancia de Resistencia > 1- Ganancia de Potencia > 1- Usado como regulador de voltaje- No defasa la señal de entrada- Su uso como amplificador de señal

es limitado


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Prueba de un Transistor

Se empleará un multímetro analógico y las medidas se efectuaran colocando elinstrumento en la escala de resistencia, en R x 1, R x 10 ó R x 100. Para un transistorNPN, se coloca la punta negra (positivo) del multímetro sobre el terminal de la base y secoloca la punta roja (negativa) sobre las terminales del emisor y colector. Con esto se

habrán polarizado directamente las uniones B - E y B - C, con lo que la unión entra enconducción y en la caratula del multimetro, la aguja se desviará indicando una bajaresistencia. Luego se invierte la posición de las terminales del multímetro, de forma que laterminal roja quede sobre la base y la negra sobre el emisor y colector. Con ello se habránpolarizado en forma inversa las uniones B - E y B - C, de forma que se presente altaresistencia y la aguja de la caratula no se moverá, indicando una alta resistencia.

Finalmente, la comprobación se termina colocando las terminales del multímetro entreel emisor y el colector del transistor tanto en forma directa como inversa, observando que

en ambos casos deberá presentar una medida de alta resistencia, tal como en polarizacióninversa anterior.


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NOTA.- Cuando el transistor tiene un diodo de protección en forma interna entre el emisory el colector, entonces al realizar la última prueba, en un sentido dará baja resistencia y enel otro alta resistencia como es el caso de los transistores usados en la salida horizontalde los televisores.

Capacitores ó Condensadores

Ante todo, debemos decir que se llama capacitor ó condensador a unelemento que es capaz de almacenar energía eléctrica por un tiempodeterminado, la cual luego se desprende de diversas formas según el uso quese le quiera dar.

Internamente, el capacitor se compone de dos placas conductoras queestán separadas por un dieléctrico, esto es, un material que no conduce laelectricidad. Una vez conectado a una fuente de alimentación que entrega unatensión V entre sus placas, comienzan a almacenarse cargas de polaridadopuesta en cada una de ellas. De esta forma, una de las placas queda cargadapositivamente, mientras que la otra lo hace de forma negativa. Esta diferencia

hace que se produzca un campo eléctrico en el dieléctrico del condensador,resultando allí una diferencia de potencial V exactamente igual a la entregadapor la fuente de alimentación.

Símbolo del transistorcon diodo Damper

Aplicación del Transistor con Diodo Damper en elcircuito de salida horizontal de un televisor


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El capacitor es uno de los componentes más comunes en los circuitoseléctricos y electrónicos, ya que cumplen varias funciones en los mismos. Seusan para bloquear una CD; se usan con resistores e inductores para “filtrar”una CD pulsante; se usan con resistores para formar circuitos temporizadoresó de sincronía; se usan con inductores para formar circuitos LC paraosciladores y circuitos de sintonía en radio y TV, en circuitos decomunicaciones, como auxiliar en el arranque de motores y compresores, paracorregir el factor de potencia en motores industriales, etc.

La capaci tancia o capacidad , es la propiedad de un condensador de“almacenar” cargas eléctricas, y esta propiedad depende de varios factorescomo son:

a) El área ó superficie de las placas que forman el capacitorb) La separación ó distancia que existe entre estas placasc) El tipo de material que forma el dieléctrico

El cálculo de la capacidad estará dada por:

Er x A C = Capacidad

C = --------------- Er = PermitividadD A = Area de las placasd = Separación de las placas


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Deigual forma, la capacidad de un capacitor está determinada por la carga Qexistente y el V entre las placas, dado por la expresión:

Q C = Capacidad (faradios)C = --------- Q = Carga en Coulombs

V V = voltaje ( volts)

Es importante mencionar que mientras mayor es la Permitividad relativa,mayor es la capacidad del capacitor, y si se aumenta el voltaje entre placas,mayor es la cantidad de carga almacenada. Las principales característicaseléctricas de un condensador son el valor de su capacidad ó capacitancia y lamáxima tensión entre placas que puede soportar. Nunca conectar uncapacitor a un voltaje superior al que puede soportar, pues puedeexplotar, y además, en el caso de los electrolíticos ó polarizados, noconectarlos con polaridad invertida, ya que también pueden explotar.

De lo anteriormente expuesto, podemos considerar que hay diferentesclasificaciones para los capacitores, considerándose las principales:

a) Por su valor: Fijos y variablesb) Por su dieléctrico: No polarizados: Papel, Cerámicos, Maylar, Mica,

Poliéster, etc.; Polarizados: Oxido de Aluminio y tantalio.c) Por su polaridad: No polarizados y polarizados ó electrolíticosd) Por su voltaje: Bajo voltaje (6 a 63 V), alto voltaje (100 a 4.7 Kv)

Materiales y valores de permitividad, usados como dieléctricos

Material Permitividad Relativa (Er)

Vacío 1

Aire 1.0059

Polietileno 2.5

Papel 2 a 3

Porcelana 5…6

Mica 7

Pentóxido Tántalo 26

Cerámica 10 a 50,000


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Código de colores para condensadores

Color 1ra y 2da

banda 3era

banda Tolerancia Tensión

1era y 2dacifra significativa

Factormultiplicador

paraC > 10 pF

paraC < 10 pF

Negro X 1 + / - 20% + / - 1 pF

Marrón 1 X 10 + / - 1% + / - 0.1 pF 100 V

Rojo 2 X 100 + / - 2% + / - 0.25 pF 250 V

Naranja 3 X 103

Amarillo 4 X 104 400 V

Verde 5 X 105 + / - 5% + / - 0.5 pF

Azul 6 X 106 630 V

Violeta 7

Gris 8

Blanco

9

+ / - 10%

Tercer número Factor de multiplicación 0 1 1 10 2 100 3 1000 4 10000 5 100000 6

7

8 0.01 9 0.1

Letra Tolerancia D +/- 0.5 pF F +/- 1% G +/- 2% H +/- 3% J +/- 5% K +/- 10% M +/- 20% P +100% ,-0%

Z

+80%, -20%


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Códigos de Condensadores

VALOR TIPO CODIGO VALOR TIPO CODIGO

1.5pF Ceramic 1,000pF / .001uF Ceramic / Mylar 1023.3pF Ceramic 1,500pF / .0015uf Ceramic / Mylar 152

10pF Ceramic 2,000pF / .002uF Ceramic / Mylar 202






56pF Ceramic .01 Ceramic / Mylar 103

68pF Ceramic .015 Mylar

75pF Ceramic .02 Mylar 203



100pF Ceramic 101 .047 Mylar 473120pF Ceramic 121 .05 Mylar 503

130pF Ceramic 131 .056 Mylar 563








750pF Ceramic 751 1 Mylar 105

820pF Ceramic 821 2 Mylar 205


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General Capacitance Codebreaker information

PicoFarad (pF) NanoFarad (nF) MicroFarad (mF, uF or mfd) Capacitance Code

1000 1 or 1n 0.001 102

1500 1.5 or 1n5 0.0015 152

2200 2.2 or 2n2 0.0022 222

3300 3.3 or 3n3 0.0033 332

4700 4.7 or 4n7 0.0047 472

6800 6.8 or 6n8 0.0068 682

10000 10 or 10n 0.01 103

15000 15 or 15n 0.015 153

22000 22 or 22n 0.022 223

33000 33 or 33n 0.033 333

47000 47 or 47n 0.047 473

68000 68 or 68n 0.068 683

100000 100 or 100n 0.1 104

150000 150 or 150n 0.15 154

220000 220 or 220n 0.22 224

330000 330 or 330n 0.33 334

470000 470 or 470n 0.47 474

En los condensadores variables, existe un tipo muy utilizado para lasintonía de aparatos de radio, el cual con la ayuda de un eje (que mueve lasplacas de capacitor) cambia el área efectiva de las placas que están frente afrente; y el otro es el “trimmer” que se usa en ajustes finos, ó capacitanciasmuy pequeñas.

http://www.alibaba.com/catalog/11222372/Trimmer_Capacitor/showimg.html


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Resistencias

En este caso, no nos referiremos a la resistencia de un conductor, la cualestá en función de la longitud del conductor, del material de que está hecho ydel diámetro del mismo, así como el hecho de que el caso de los inductores,

entran en función otros aspectos como la inductancia y la capacitancia.Sólo nos referiremos a la resistencia que se aplica en los circuitos como

un elemento de control sobre la corriente. Recordemos que la resistencia es lapropiedad de un elemento de oponerse al paso de la corriente eléctrica.

Generalmente y de acuerdo al material usado en su fabricación, lasresistencias pueden ser metálicas y no metálicas. En las primeras, el materialtiene forma de alambre ó cinta y a estas resistencias se les conoce comores istencias bo binadas . El alambre o cinta es arrollado sobre un soporte dematerial aislante (cerámico); y el alambre es generalmente una aleación que

contiene dos ó más elementos tales como: cobre, hierro, níquel, cromo, cinc ymanganeso. Todo este conjunto se cubre con un material cerámico ó esmalteespecial, razón por la cual a este tipo de resistencias se le conoce tambiéncomo resis tenc ias cerámicas . Sus valores van desde 1 ohm hasta 100 Kilo-ohms.

La sustancia empleada en las resistencias no metálicas es el carbón o elgrafito, las cuales tienen una elevada resistencia específica y, debido a esto,es que se pueden hacer más pequeñas que las resistencias bobinadas. Comoel carbón y el grafito se presentan en forma de polvo fino, es necesario añadiruna sustancia llamada aglomerante que mantenga unidas las partículas decarbón.

Las resistencias no metálicas aparte de ser de carbón ó grafito, tambiénpueden ser de película, en las cuales sobre un núcleo cerámico llamado


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sustrato, se deposita una película de material resistivo, que puede ser decarbón, metálico ó de una mezcla de metal y vidrio, llamado metal vidriado.

La resistencia real de un resistor puede ser menor ó mayor que el valorespecificado, y a esta variación se le conoce como to lerancia . Los valoresusuales de tolerancia son del 5 %, 10 % y 20 %. En cambio los resistoresconsiderados de precisión tienen tolerancias que van desde el 0.1 % hasta el2 % del valor especificado. Es claro que este tipo de resistores son de mayorcosto, pues la fabricación es más especial.

Ahora bien, en función de su valor y de la forma en que se obtiene elmismo, las resistencias pueden ser de valor fijo, variables (potenciómetros),ajustables, con derivación fija y con control automático de resistencia.

Las de valor fijo son aquellas donde su valor no puede cambiarse pormedios mecánicos. Generalmente son de carbón o bobinadas y son las másusuales en los circuitos electrónicos.

Elementos principales de unResistor fijo de carbón Elementos principales de un

Resistor de vidriado metálico

http://www.robodacta.com.mx/activacioncart-producto.asp?ProductoID=131&CategoriaID=35&SubCategoriaID=77


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Las resistencias variables, mejor conocidas como potenciómetros ó tambiéncomo reóstatos son aquellas en las que mediante un contacto deslizante, sepuede modificar la resistencia entre sus terminales.

Las resistencias ajustables son aquellas en las cuales mediante uncursor deslizable, se ajustan al valor deseado y luego se fija el curso de formaque ya no se pueda mover, permaneciendo así hasta que se ajustenuevamente.


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Las resistencias con derivación son aquellas en donde al momento defabricarlas, se deja un brazo conectado a un valor fijo de resistencia de talforma que se divide la resistencia total en dos ó más partes, pero también devalor fijo, el cual ya no puede ser modificado. Al parecer, este tipo deresistencias está cayendo en desuso, a excepción de los conjuntos de

resistencias donde se alojan hasta 10 ó 20 resistencias de un mismo valor,encerradas en un mismo cuerpo cerámico.

Una resistencia de control automático es aquella en el que el valor de laresistencia cambia automáticamente cuando el valor de la corriente ó de latemperatura. A este grupo pueden pertenecer los que conocemos comotermistores y varistores, que se usan mucho en la actualidad en sistemas deprotección, alarmas, sincronización, etc.

Para encontrar el valor de una resistencia de carbón, se usa en código decolores, que nos determina de una forma rápida y con bastante exactitud elvalor de una resistencia. Esto se debe a que las resistencias debido a sutamaño se hace difícil estar inscribiendo el valor numérico y la tolerancia de lasmismas, por lo que se recurrió a las bandas de colores para una fácilidentificación.


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I.2.2.- Simbología Aplicable

Para cada uno de los puntos vistos anteriormente, la bibliografía electrónica cuenta conla simbología correspondiente, para lo cual mostraremos los símbolos más usados encada uno de los componentes antes descritos.

Bobinas:

Relevadores:


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Electroválvulas:

2 Posiciones, 3 vías, NC

2 Posiciones, 3 vías, NA

2 Posiciones, 5 víasMonoestable, una bobina

2 Posiciones, 5 víasbiestable, dos bobinas

3 Posiciones, 5 vías

Centro cerrado

3 Posiciones, 5 víasCentro a presión

3 Posiciones, 5 víasCentro a descarga

2 Posiciones para vacío3 vías, NC

2 Posiciones para vacío,5 vías, monoestable, unasola bobina


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Transistores:


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Resistencias:


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I.3.- Cilindros Magnéticos y electroválvulas

Los cilindros magnéticos pueden diferir mucho en cuanto a su aplicación y porconsiguiente en su forma de fabricación. De acuerdo a la búsqueda de información, hemosnotado que un tipo de cilindro magnético se usa mucho en la elaboración de impresioneslaminadas y en la industria de la impresión en general, sin embargo este no es el campo

que nos interesa. También encontramos que los cilindros magnéticos son ampliamenteusados en el campo automotriz en diferentes aplicaciones, tales como la inyec

cilindros electrovalvulas y sensores 2016

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