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NEUMATICANEUMATICA

La necesidad creciente de automatizar los distintos procesos de fabricación en la industria hoy en día, han elevado la especialidad neumático hasta cotas insospechadas. El éxito de esta tecnología en los últimos años se debe a:*La facilidad de implantación de los sistemas manipulados con aire comprimidos.

NEUMATICANEUMATICA

*A la rapidez de los movimientos de sus mecanismos.*A que en no pocos casos, y en automatismos de cierta complejidad, estos sistemas son autosuficientes es decir, no requieren asistencia de energía eléctrica de forma directa ni ningún otro tipo de energía.

NEUMATICANEUMATICA

La obtención de movimientos lineales sin transformaciones previas, ha dado un mayor impulso a esta materia que junto a la tecnología oleohidraúlica, ha permitido simplificar mucho algunos de los complicados mecanismos tradicionales.

NEUMATICANEUMATICA

La neumática juega en Automatizacion un papel importante debido, a que resulta muy flexible y capaz de ser utilizada en cualquier tipo de industria.Las limitaciones que tiene son:*La fuerza, que no es conveniente sobrepasar los 30,000 N (3000 Kp) de fuerza directa.*El ruido, que producen los escapes de aire de los diferentes componentes.

CARACTERÍSTICAS DE LOS COMPONENTES NEUMATICOS

Con temperaturas normales, las características mas importantes: son la presión y caudal admisibles. La presión que soportan generalmente es de hasta 10 bar aproximadamente. El caudal, es variable y depende de las selecciones de los conductos. Cuanto mayor sea el elemento, mayores serán los conductos interiores y, por tanto, mayores también los caudales.

Si el caudal es excesivo para el tamaño del aparato, las perdidas de carga o caídas de presión entre el orificio de entrada y el de salida, pueden ser elevadas y resultar antieconómico el uso de la instalación.Si por el contrario el caudal es reducido, el precio del aparato será excesivo para la función asignada. Es preciso encontrar un cierto equilibrio entre las dos situaciones mencionadas para acertar con el tamaño apropiado de elemento.

El caudal necesario en una instalación dependerá del tamaño de los cilindros y de otros actuadores, y de la velocidad que en ellos se pretenda conseguir. La elección del paso de las válvulas y del resto de los componentes dependerá de esas variables.Debido a la compresibilidad del aire, la medida del caudal que es capaz de proporcionar un elemento neumático, resulta un tanto compleja cuando se emplea como fluido dicho elemento.

APLICACIÓN DE LA NEUMATICAAPLICACIÓN DE LA NEUMATICA

A continuación se muestran de forma muy resumida y grafica algunas de las aplicaciones más representativas, de la neumática.

PrensaPrensa

Accionamiento articuladoAccionamiento articulado

Mecanismo de cuñaMecanismo de cuña

Rotación por cremalleraRotación por cremallera

Rotación por cadena y cilindros de Rotación por cadena y cilindros de doble efectodoble efecto

MontacargasMontacargas

Sujetador por palancaSujetador por palanca

ManipuladorManipulador

RobóticaRobótica

Accionamiento compuertaAccionamiento compuerta

Sujeción por ventosaSujeción por ventosa

Propiedades del aire comprimidoPositivas son:·Abundante: Disponible para su compresión en todo el mundo, en cantidades ilimitadas.·Transporte: Fácilmente transportable por tuberías y en recipientes (botellas).No se necesita tuberías de retorno.·Almacenable: No es necesario que compresor permanezca continuamente en servicio. Puede almacenarse en depósitos y tomarse de éstos.

Propiedades del aire comprimido·Temperatura: Insensible a variaciones de temperatura, garantiza un trabajo seguro aun a temperaturas extremas.·Antideflagrante: No existe riesgo de explosión ni incendio. No es necesario instalaciones antideflagrantes, que son caras.·Limpio: Es limpio y, en caso de faltas de estanqueidad en elementos, no produce ningún ensuciamiento.Importante, en industrias alimenticias, de madera, textiles y del cuero .

Propiedades del aire comprimido

·Constitución de los elementos : La concepción de los elementos de trabajo es simple y de precio económico.

·Velocidad : Medio de trabajo muy rápido y, por eso, permite obtener velocidades de trabajo muy elevadas. (La velocidad de trabajo de cilindros neumáticos pueden regularse sin escalones.)

Propiedades del aire comprimido

Propiedades negativas :

· Preparación: Aire comprimido debe ser preparado, antes de su utilización.

Es preciso eliminar impurezas y humedad (para evitar un desgaste prematuro de los componentes).

·Compresible : Con aire comprimido no es posible obtener para los émbolos velocidades uniformes y constantes.

Propiedades del aire comprimido·Fuerza: Aire comprimido es económico sólo hasta cierta fuerza.Condicionado por la presión de servicio 700 kPa (7 bar), el límite, también en función de la carrera y la velocidad, es de 20.000 a 30.000 N (2000 a 3000kp).·Escape : Escape de aire produce ruido.Es necesario uso de materiales insonorizantes.

Propiedades del aire comprimido·Costos:Fuente de energía relativamente cara.

Este elevado costo se compensa en su mayor parte por los elementos de precio económico y el buen rendimiento.

Preparación del aire comprimido

Para garantizar fiabilidad de mando neumático es necesario que el aire de alimentación sea:- De presión correcta -Seco -Limpio.Si no ha sido acondicionado debidamente provoca:-Aumento el desgaste de juntas y piezas móviles de válvulas y cilindros.

Preparación del aire comprimido-Válvulas impregnadas de aceite -Suciedad en los silenciadores.-Corrosión en tubos, válvulas, cilindros y otros componentes -Lavado de la lubricación de los componentes móviles.Para el acondicionamiento del aire es recomendable utilizar los siguientes elementos:-Filtro de aspiración

Preparación del aire comprimido

-Compresor.

-Acumulador de aire.

-Secador.

-Filtro de aire a presión con separador de agua.

-Regulador de presión.

-Lubricador (bajo demanda).

-Puntos de evacuación del condensado.

CompresorMáquina rotativa que capta el aire de su entorno, eleva la presión del mismo y, alimenta el deposito y la red.

Su elección depende de la presión de trabajo y de la cantidad de aire necesario.

Se clasifican según su tipo constructivo.

CLASIFICACION DE COMPRESORES

CompresorA.-De embolo alternativo o oscilante

A.1. De embolo ( f ) ( f )A.2. De membrana ( f )

B.-De embolo giratorio.B.1. Rotativo multicelular. ( f )B.2. De hélices bicelulares ( f )B.3. Roots. ( f )

C.-De flujoC.1. Radial ( f ) C.2. Axial ( f )

CompresorCompresores de émbolo tienen un amplio margen de presiones.Para generar presiones elevadas tienen un sistema escalonado. ( f )Los compresores de membrana no dejan pasar aceite del compresor al aire.Por ello se usan en la industria de alimentos farmacéutica y química.Compresor de flujo son apropiados para grandes caudales.( f )

Presión y caudal de compresoresPresión y caudal de compresores

AcumuladorDepósito que se usa para:-Almacenar el aire comprimido.-Estabilizar el aire comprimido.-Equilibrar las oscilaciones de la presión al extrar el aire comprimido del sistema.-Enfriar el aire contenido en él, por su superficie relativamente grande,(se condensa agua y se purga por un grifo).( f )Su tamaño depende de:

Acumulador-Caudal del compresor.

-Cantidad de aire requerida en el sistema.

-Red de tuberías (posible necesidad de aire adicional).

-Regulación del compresor.

-Oscilación permisible de la presión en el sistema.

Unidad de mantenimientoEl acondicionamiento del aire a presión, como son: filtrar, regular y lubricar se realizan con elementos individuales.Estas funciones se han unido en la unidad de mantenimiento. La cual es antepuesta a todas las instalaciones neumáticas.( f )Filtros de aire a presiónRetienen impurezas y condensan el agua.Parámetro característico es amplitud de los poros,(determina el tamaño mínimo de las partículas que pueden ser retenidas).( f )

Unidad de mantenimientoReguladores de presión. Mantiene constante la presión de trabajo a la salida, pero inferior a la de entrada.La presión de servicio es:- 6 bar en la sección de operación. - 3 a 4 bar en la sección de mando. ( f )Lubricador del aire a presión.Suministra aceite limpio al aire, finamente disperso. ( f )

Unidad de mantenimientoUsualmente, no debería lubricarse el aire.Debería lubricarse en los siguientes casos: *Cuando se opera con movimientos veloces*Uso de cilindros de grandes diámetros, (instalar lubricador antes del cilindro)Lubricación excesiva produce: -Funcionamiento deficiente de elementos. -Mayor contaminación del medio ambiente -Agarrotamiento de elementos después de paros prolongados.( f )

Unidad de mantenimientoUnidad de mantenimiento

Compresor de embolo alternativo

Compresor de embolo alternativo de dos etapas

Compresor de membrana

Compresor rotativo multicelular

Compresor helicoidal bicelular

Compresor roots

Compresor axial

Compresor radial

Compresor de embolo alternativo de dos etapas

Vista general de compresores

Acumulador

Unidad de mantenimientoUnidad de mantenimiento

Filtro de aire comprimidoFiltro de aire comprimido

Regulador de presiónRegulador de presión

Lubricador de aireLubricador de aire

CILINDROS NEUMÁTICOSCILINDROS NEUMÁTICOS

Mediante el uso de aire comprimido, genera movimiento rectilíneo de avance y retroceso de un mecanismo.

Elemento de trabajo de mas uso en neumática.

Se dividen en:

Cilindros de simple efecto.

Cilindros de doble efecto.

Cilindro NeumáticoCilindro Neumático

Cilindro de simple efectoCilindro de simple efecto

Cilindro de doble efectoCilindro de doble efecto

Cilindro de doble efecto con Cilindro de doble efecto con amortiguacion de final de carreraamortiguacion de final de carrera

Cilindro TandemCilindro Tandem

Cilindro con vástago continuoCilindro con vástago continuo

Cilindro de impactoCilindro de impacto

Cilindro de membrana simple efectoCilindro de membrana simple efecto

Cilindro de membrana doble efectoCilindro de membrana doble efecto

Cilindro sin vástago, de cinta Cilindro sin vástago, de cinta

Tipos de sujeciónTipos de sujeción

ActuadoresActuadores

Actuadores rotativos tipo cremallera (cilindros rotativos).

Dispositivos neumáticos que transforman un movimiento lineal en un movimiento rotaciones no superior a 360º.

Uno o dos pistones solidarios a una cremallera que, al desplazarse axialmente, hace girar a un piñón dentado montado sobre el eje de salida.

Actuador de giro Actuador de giro

Actuador de giro de piston simpleActuador de giro de piston simple

Actuador de giro de doble pistonActuador de giro de doble piston

PinzasPinzas De apertura angular de doble efecto

PinzasPinzas

De apertura angular

PinzasPinzasDe apertura paralela doble efecto

PinzasPinzas

De apertura paralela

Motores neumáticosMotores neumáticosDe pistones radiales

Motores neumáticosMotores neumáticosDe paletas

VálvulasVálvulasElementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro, la dirección, la presión o el caudal del fluido enviado por una bomba hidráulica o almacenada en un depósito.

Según la función que cumplen:

1.-Distribuidoras o de vías.

2.- Bloqueo o antirretorno.

3.- Reguladoras de presión

4.- Reguladoras de flujo o de velocidad.

Válvulas distribuidorasVálvulas distribuidoras

Influyen en el camino del aire comprimido (preferente en arranque, parada y sentido de paso).

Representación esquemática.

Pueden ser de dos o tres posiciones, de dos o más vías.

Posiciones, se representan por cuadrado, (2 cuadrados = 2 posiciones, 3 cuadrados = 3 posiciones.fig

Válvulas distribuidorasVálvulas distribuidoras

Vías, se representan por las entradas o salidas unidas a uno de los cuadrados.

Son orificios, roscados o no, que comunican con el exterior.

Se excluyen los orificios empleados para el pilotaje, si lleva incorporado este tipo de mando. fig

Válvulas distribuidorasVálvulas distribuidorasDentro de cada cuadro se representan las líneas de flujo del aire con el sentido de circulación, los cierres de paso y la unión con algunos conductos. fig

Válvulas distribuidorasVálvulas distribuidorasLa localización de cada uno de los orificios del distribuidor se realiza según un código que utiliza números o letras, según se indica a continuación:Función Numeros LetrasAlimentación de presion 1 POrificios de trabajo 2,4 A, BOrificios de escape 3,5 R, SOrificios de pilotaje 12 x

14 y f

Válvulas distribuidorasVálvulas distribuidorasDivisión según su forma constructiva:

1.- Válvulas de asiento. Fig

1.1. Esférico. Fig

1.2. De disco plano. Fig

2.- Válvulas de corredera. Fig

2.1. Axial. Fig Fig

2.2. De cursor plano axial. fig

2.3. De disco. Fig

Válvulas distribuidorasVálvulas distribuidorasAccionamiento.

-De accionamiento manual ( por pulsador, palanca o pedal).fig fig

-De accionamiento mecánico (palpador, de ruleta normal, de ruleta abatible, de resorte de recuperación.fig

-De accionamiento neumático f f f (necesitan de otras válvulas mas pequeñas que las gobiernen).f f

Válvulas con distintas Válvulas con distintas funcionesfunciones

Válvula de bola de 2/2 viasVálvula de bola de 2/2 vias

Válvula de bola de 3/2 viasVálvula de bola de 3/2 vias

Válvulas de correderade 5/2 vias

Válvula de plato de 3/2 viasVálvula de plato de 3/2 vias

Valvulas distribuidorasValvulas distribuidoras

Válvulas de asiento

Válvulas de asiento esférico

Válvulas de asiento plano

Válvulas de corredera axial

Válvula de corredera de cursor plano axial

Válvulas de corredera de disco

Accionamiento manual de válvulasAccionamiento manual de válvulas

Accionamiento mecánico de válvulasAccionamiento mecánico de válvulas

Accionamiento neumático de válvulasAccionamiento neumático de válvulas

Mando de un cilindroMando de un cilindro

Detectores de señalDetectores de señal

Microválvula de rodillo

Microválvula de accionamiento directo

Posiciones del pulsador

Tipos de accionamientos

Simple De rodillo De rodillo abatible

Esquemas de los finales de carrera

Temporizador neumáticoTemporizador neumático

TemporizadorTemporizador

Val. Temporizadora cerrada en reposoVal. Temporizadora cerrada en reposo

Val. Temporizadora abierta en reposoVal. Temporizadora abierta en reposo

Actuacion del TemporizadorActuacion del Temporizador

Esquema con Val. TemporizadoraEsquema con Val. Temporizadora

REGULACIÓN, CONTROL Y BLOQUEOREGULACIÓN, CONTROL Y BLOQUEO

Dispositivos complementarios que se usan para controlar el caudal del fluido y la presión del mismo, para impedir el paso de aire en un sentido, acelerar la salida de aire al exterior en un cilindro neumático.

Permiten ajustar las velocidades de traslación del vástago de un cilindro y regular la fuerza del mismo.

VÁLVULAS ANTIRRETORNOVÁLVULAS ANTIRRETORNO

Elementos neumáticos que permiten la circulación libre del flujo en un sentido, pero bloquean el paso en sentido contrario.

Pueden ser de asiento de bola, o de asiento cónico, así como llevar incorporado o no, un resorte antagonista.

Válvula antirretorno de asiento de Válvula antirretorno de asiento de bolabola

Válvula antirretorno de Válvula antirretorno de asiento cónicoasiento cónico

Válvula reguladora de caudal Válvula reguladora de caudal bidireccionalbidireccional

Válvula reguladora de caudal Válvula reguladora de caudal unidireccionalunidireccional

Estrangulacion de la entrada/salida de aireEstrangulacion de la entrada/salida de aire

Válvula reguladora de presiónVálvula reguladora de presión

Función de la válvula de Función de la válvula de presiónpresión

Esquema funcional y simbolo Esquema funcional y simbolo de válvula de secuenciade válvula de secuencia

Válvula de secuenciaVálvula de secuencia

Función de la válvula de Función de la válvula de secuenciasecuencia

Válvula selectoraVálvula selectora

Accionamiento de cilindro con 3 transmisores de señalAccionamiento de cilindro con 3 transmisores de señal

Válvula de simultaniedadVálvula de simultaniedad

Esquema de distribución con valvulas de simultaniedadEsquema de distribución con valvulas de simultaniedad

Válvula de escape rápidoVálvula de escape rápido

Regulador de escapeRegulador de escape

Silenciador de escapeSilenciador de escape

Esquema con válvula de escape rapidoEsquema con válvula de escape rapido

Diagrama de mando

Trazado del esquema neumatico

Esquemas NeumáticosEsquemas Neumáticos

*Planteamiento del problema (condiciones de trabajo) (fig)

*Croquis de situación. (fig)

*Determinación de las fases (secuencia). (fig)

Diagrama de movimientos

Diagrama espacio-fase. (fig)

Diagrama de mando. (fig)

Trazado del esquema neumático.1 2 3

Planteamiento del problema

Marcado de piezas:

En una maquina especial han de marcarse unas pzas.

La alimentación de las pzas es a través de un deposito de caída, siendo empujadas contra un tope y sujetada mediante el cilindro A, marcadas mediante el cilindro B y expulsadas mediante el cilindro C.(fig)

Croquis de situación

Determinación de las fases (secuencia).

A+ B+ B- A-

C+ C- (fig)

Diagrama espacio-fase

Diagrama de mando

Trazado del esquema neumático

MÉTODO CASCADAMÉTODO CASCADA

Problema 1. Secuencia: A+ B+ A- B-

Solución:

1.-Establecer la secuencia:

A+ B+ A- B-

2.- Establecer condiciones iniciales.

Diagrama de movimiento.

Condiciones Iniciales: A0, B0 (Cilindros contraídos)

3.-Elaborar el Diagrama de Fuerza.

4.- Determinación de grupos.

5.- Determinación del No de reles

No de reles = No de grupos – 1

Por lo tanto: 2 -1 = 1

METODO CASCADAMETODO CASCADA

6.- Cuadro Analítico.

Grupo I (Fig)Se alimenta el pulsador M, que activa la VP1+, haciendo que el cilindro A se extienda, y accione el limitador A1, que activará la VP2+, haciendo que cilindro B se extienda el que accionará el limitador B1 que seleccionará el Grupo II.

6.- Cuadro Analítico.Grupo II (Fig)Se activa la VP1, haciendo que el cilindro A se contraiga accionando el limitador A0 que activará la VP2- haciendo que el cilindro B se contraiga que accionará el limitador B0 quien seleccionará el grupo I.

METODO CASCADAMETODO CASCADA6.-Elaborar el Esquema Neumático.

6.- Cuadro Analítico.

METODO DEL MAPA DE KARNAUGHMETODO DEL MAPA DE KARNAUGH

Problema 1. Secuencia: A+ B+ A- B-

Solución:

A+ B+ A- B-

Condiciones Iniciales: A0, B0 (Cilindros contraídos)

4.- Elaborar el Mapa de Karnough.Nº de cuadriculas = 2n

Donde n: Nº de cilindros.Nº de cuadriculas = 22 = 4

Colocar las condiciones iniciales y finales (variables controladoras) fuera del rectángulo, de tal forma que en el conjunto estén representados todas las posibles posiciones.

Se hace la representación en vectores.*Cuadro superior izquierda indica posición inicial del ciclo. (f)*Se usa un pulsador M para el inicio del ciclo.*Vectores se representan vertical u horizontalmente.*Una misma cuadricula no puede ser ocupada por dos vectores

*Siempre debe haber un lazo cerrado.

*Letras interiores representan variables controladas. (f)

*Letras exteriores, variables controladoras.

*Parte final del vector indica que variable se esta gobernando.

5.-Extraer las ecuaciones lógicas del Mapa de Karnough.

A+ = M B0

B+ = A1

A- = B1

B- = A0

6.-Elaborar el Esquema neumático

Problema 2. Secuencia: A+ B- A- B+

Solución:

A+ B- A- B+

Condiciones Iniciales: A0, B1 (Cilindro A contraído, B extendido)

A+ = M B1

B+ = A0

A- = B0

B- = A1

6.-Elaborar el Esquema neumático METODO DEL MAPA DE KARNAUGHMETODO DEL MAPA DE KARNAUGHProblema 2. Secuencia: A+ B- A- B+

Solución:

A+ B- A- B+

Condiciones Iniciales: A0, B1 (Cilindro A contraído, B extendido)

A+ = M B1

B+ = A0

A- = B0

B- = A1

Se hace la representación en vectores.*Cuadro superior izquierda indica posición inicial del ciclo. (f)*Se usa un pulsador M para el inicio del ciclo.*Vectores se representan vertical u horizontalmente.*Una misma cuadricula no puede ser ocupada por dos vectores

*Siempre debe haber un lazo cerrado.

*Letras interiores representan variables controladas. (f)

*Letras exteriores, variables controladoras.

*Parte final del vector indica que variable se esta gobernando.

En las casillas A1, B0 y B1 llegan dos vectores es decir hay superposición, para evitarlo se utiliza una válvula de memoria.

Válvula de memoria

Donde: X, Y –Variables controladorasW, Z –Variables controladas.

Se crea un espejo.Se crea un espejo.Se usa las variables controladoras Se usa las variables controladoras de la válvula de memoria.de la válvula de memoria.Una línea gobernará las variables Una línea gobernará las variables controladas de un bloque de controladas de un bloque de cuadriculas.cuadriculas.La otra línea gobernará su reflejo.La otra línea gobernará su reflejo.

A+ = M.XB+ = A1.XB- = YA- = B0.Y

6.-Elaborar el Esquema Neumático.

• Problema 2. Secuencia: A- B+ C+ C- A+ B-

• Solución:

• Establecer la secuencia: A- B+ C+ C- A+ B-

• Establecer condiciones iniciales. Diagrama de movimiento.

• Condiciones Iniciales: A1, B0, C0 (Significa que los cilindros están contraídos)

1. Elaborar el Diagrama de Fuerza

• Elaborar el Mapa de Karnough.• Nº de cuadriculas = n: Nº de cilindros.• Nº de cuadriculas = = 8

• Extraer las ecuaciones lógicas del Mapa de Karnough.

• A- = M.X

• B+ = A0.X

• C+ = B1.X

• C- = C1.Y

• A+ = C0.Y

• = A1.Y

1. Elaborar el Esquema Neumático.

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