curso de hidraulica bueno

7/26/2019 Curso de Hidraulica Bueno

1/297

NEUMTICA E HIDRULICAINDUSTRIAL

Transparencias de la asignaturaCurso: Tercero


2/297

NDICE

I. NEUMTICA INDUSTRIAL

I.1. Conceptos bsicosI.2. SimbologaI.3. Produccin, distribucin y tratamientode aire

I.4. Vlvulas distribuidoras y de mandoI.5. Vlvulas de regulacin, controly bloqueoI.6. Actuadores

II. HIDRULICA INDUSTRIAL

II.1. Conceptos bsicos

II.2. SmbolosII.3. Grupos hidrulicos y distribucin deaceiteII.4. Vlvulas distribuidoras


3/297

1

Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.

Introduccin.

Los trminos neumtico y neumtica provienen de la palabra griegaPneuma, que signifaca aliento o soplo.

En su concepcin original, la dinmica se ocupaba de la dinmica del aire yde los fenmenos gaseosos.

Actualmente las instalaciones neumticas son mquinas y aparatos quetrabajan con aire comprimido o con aire aspirado.

La mayora de las tcnicas neumticas se basan en aprovechar la energa

de la sobrepresin previamente generada. En los ltimos aos ha facilitado en gran medida el desarrollo de la

automatizacin.

En la actualidad, existe una gran demanda de las instalaciones neumticaspara su incorporacin a la industria en general.


4/2972


Aplicaciones en la industria. Mquinas neumticas

Embaladoras

Elevadoras industriales

Robots industriales

Bancos de prueba

Curvadoras de tubos

Prensas para madera

Mquinas de etiquetado de botellas

Plegadoras de cajas de cartn

Mquinas de taladro mltiple

Pulidoras

Etc.

Cuchilla accionada neumticamente

Desvo de una cinta transportadora


5/2973


Aplicaciones en la industrial

(cont.)

Agricultura e instalacionesganaderas.

Carpintera metlica Centrales nucleares

Imprentas

Industria alimentaria

Industria del automvil Industria del caucho

Industria de la construccin

Industria de la madera y

mueble

Industria mecnica

Industria metalrgica

Industria minera Industria peletera y de calzado

Industria del plstico

Industria textil

Industria qumica Industria de vidrio y cermica

Transporte


6/2974


Aplicaciones esquematizadas

Accionamiento de carro

Prensa neumtica

Accionamiento por palanca

Accionamiento articulado.


7/2975


Aplicaciones esquematizadas (cont.)

Mecanismo de cua

Rotacin por cremallera

Rotacin por cadena

Rotacin por cadena y cilindro

de doble efecto


8/2976


Aplicaciones esquematizadas (cont.) Montacargas

Transporte interior

Sujeccin por palanca

Sujeccin directa


9/297

7


Aplicaciones esquematizadas (cont.)

Unidad oleoneumtica de taladro

Manipulador

Robtica

Accionamiento compuerta


10/297

8


Coste de la neumtica con respecto a otra energas

La energa elctrica casi siempre se encarga de la produccin de aire y aceitecomprimidos.

En neumtica, adems del consumo elctrico hay que tener en cuenta:

El rendimiento del compresor

La energa perdida por calentamiento del aire despus se debe enfriar

La eliminacin de aceite que contiene el aire

La existencia de colectores de condensacin con llave de purga.

Tratamiento de filtrado, deshumidificacin y dotacin de finas partculas deaceite para lubricacin.


11/297

9


Coste de la neumtica con respecto a otra energas (cont.) En el caso de la hidrulica se debe tener en cuenta que:

El proceso de generacin de fluido a presin es ms simple. Cada mquina posee su propio grupo de produccin de fluido a presin. Es suficiente con un pequeo depsito de aceite, un motor elctrico, un filtro,

una bomba, y una vlvula de seguridad para no superar los lmites depresin. En la grfica se puede observar como el coste de la energa hidrulica es

cuatro veces la energa elctrica mientras que la neumtica es diez vecesmayor.


12/297

10


Comparacin entre neumtica e hidrulica.

Ambas utilizan un fluido al que se le dota de presin: aire en neumtica yaceite en hidrulica.

La presin en hidrulica es ms elevada. Los componentes en ambas son parecidos, aunque ms robustos en hidrulica. La simbologa utilizada en ambos casos es muy similar.

Ventajas de la neumtica:

Cantidad: en prcticamente cualquier lugar se dispone de cantidades

ilimitadas de aire. Transporte: facilidad de transportar aire a grandes distancias mediante

tuberas. Almacenamiento: posibilidad de almacenar el aire comprimido en

acumuladores.

Temperatura: el aire comprimido es casi indiferente a variaciones detemperatura.


13/297

11


Ventajas de la neumtica:

Seguridad: el aire comprimido no presenta riesgos frente a fuego oexplosin.

Limpieza: el aire comprimido sin lubricar no contamina.

Velocidad: el aire comprimido es un medio de trabajo rpido, permiteobtener altas velocidades del mbolo.

Facilidad de implantacin: instalacin rpida y sencilla.

La energa neumtica puede almacenarse y ser transportada en recipienteshermticadente cerrados.

No es necesario generar presin en cada punto donde all se use el airecomprimido.

Los componentes neumticos que conforman el circuito tienen un costebastante asequible.

Las perdidas razonables en las tuberas carecen de importancia.


14/297

12


Inconvenientes de la neumtica

Acondicionamiento: el aire comprimido debe ser acondicionado. Delo contrario se produce desgaste en los elementos debido apartculas de suciedad y al agua condensada.

Compresin: el aire comprimido no permite obtener velocidades

constantes en los mbolos.

Fuerza: el aire comprimido slo es econmico hasta un lmite defuerzas que oscila entre 20 y 30 kN, para unas presiones entre 6 y7bar.

Aire de escape: el aire de escape produce mucho ruido. Se puedesubsanar con materiales silenciadores.

Mayor coste de la energa que en hidrulica.

El aire utilizado, se elimina al exterior pudiendo contaminar alambiente debido a la presencia de aceite de lubricacin que llevaen suspensin.


15/297

13


Elementos de sistemas mecnicos. Estructura de sistemas neumticos y flujo de seales

Un sistema de control neumtico est compuesto de los siguientesgrupos:


16/297

14


Elementos de sistemas mecnicos (cont). Estructura de sistemas neumticos y flujo de seales

Esquema de distribucin neumtico


17/297

15


Elementos de sistemas mecnicos (cont). Generacin y abastecimiento de aire a presin

El aire se comprime en el compresor El compresor se encarga de llenar el acumulador, el cual suministra aire

comprimido en todo momento. El aceite necesario en el sistema neumtico se suministra a travs de la

unidad de mantenimiento. Se necesita una inclinacin para la purga del condensado en colectores. Si el volumen de condensacin es elevado, se instalan secadoras de aire.

Sistema de distribucin de aire


18/297

16


Elementos de sistemas mecnicos (cont). Generacin y abastecimiento de aire a presin

La unidad de mantenimiento combina las siguiente funciones:

Filtro de aire a presin Regulador de aire a presin Lubricador del aire a presin


19/297

17


Elementos de sistemas mecnicos (cont). Vlvulas: tienen la funcin de controlar el paso del aire. Clasificacin:

Vlvulas de vas: Se usan tanto para seales de entrada, procesador yde mando. Parmetros:

Cantidad de conexiones (vas): 2 vas, 3 vas, 4 vas, etc. Cantidad de posiciones de conmutacin: 2 posiciones, etc. Tipo de accionamiento: mecnico, neumtico, elctrico, manual. Tipo de reposicin: por muelle, por presin.

Vlvulas 3/2 vas de rodillocon leva normal yescamoteable


20/297

18


Elementos de sistemas mecnicos (cont).

Vlvulas de vas (cont.)

Vlvulas 3/2 vasde accionamientoneumtico simple

Vlvula 5/2 vas deaccionamiento neumtico

doble


21/297

19



Vlvulas de estrangulacin: regulan el paso del aire


22/297

20



Vlvula de antirretorno: permiten que el flujo pase en una soladireccin; se usan en combinacin con otras vlvulas como son lasselectoras o las vlvulas de estrangulamiento y antirretorno(reguladoras de caudal unidireccional)

Vlvula de antirretorno

Vlvula reguladora de caudal unidireccional

Vlvula selectora


23/297

21



Vlvula de presin: Se clasifican segn 3 grupos:

Vlvulas reguladoras de presin: mantienen constante la presin detrabajo, compensando las oscilaciones de presin que pueda haber en la

red. Vlvulas limitadoras de presin: instaladas detrs del compresor para

limitar la presin en el acumulador. Vlvulas de secuencia: se usan cuando se necesita una seal de presin

para activar un mando. Si la seal de mando alcanza una presinajustada previamente, responde la vlvula que se instale. La vlvula de

secuencia vuelve a la posicin de origen con una presin menor a laajustada.


24/297

22



Combinaciones de vlvulas.

Vlvula temporizadora: es combinacin de una vlvula deestrangulacin y antirretorno, de un acumulador y una vlvula de 3/2

vas. Una vez transcurrido el tiempo ajustado la vlvula abre paso.sta posicin se mantiene hasta que est presente la seal de mando.


25/297

23


Elementos de sistemas mecnicos (cont). Procesadores: se encargan de recoger las seales emitidas por los

sensores, las procesan lgicamente y accionan las vlvulas de vasque gobiernan los elementos de accionamiento (actuadores).

Vlvula de simultaneidad (funcin Y)

Vlvula selectora (funcin O)


26/297

24


Elementos de sistemas mecnicos (cont). Elemento de accionamiento: son accionados mediante vlvulas

que dejan pasar la cantidad de aire necesaria para el trabajo delmismo. Clasificacin:

Elementos de accionamiento lineal Cilindros de simple efecto Cilindros de doble efecto

Elementos de accionamiento giratorio Accionamiento giratorio Motor neumtico


27/297

25


Elementos de sistemas mecnicos (cont). Sistemas: son la aplicacin de todos los elementos anteriores.

Incluyen desde el elemento generador del aire comprimido hastael elemento que transmite la energa neumtica (actuador)

Accionamiento de un cilindro de simple efecto


28/297

26



Sistemas (cont).

Accionamiento de un cilindro de doble efecto


29/297

1

I.2. Simbologa, esquemas representativosy tipos de mandos bsicos.

Smbolos para alimentacin de energa

Abastecimiento

Unidad de mantenimiento


30/297

2

Neumtica Industrial


Smbolos para alimentacin de energa (cont.)

Smbolos combinados


31/297

3

Neumtica Industrial


Vlvulas de vas: smbolos de conmutacin


32/297

4

Neumtica Industrial


Vlvulas de vas: conexiones y posiciones


33/297

5

Neumtica Industrial


Vlvulas de vas: conexiones y posiciones (cont.)


34/297

6

Neumtica Industrial


Ejemplos de denominacin.


35/297

7

Neumtica Industrial


Tipos de accionamiento

Accionamiento manual


36/297

8

Neumtica Industrial


Tipos de accionamiento (cont.)

Accionamiento mecnico


37/297

9

Neumtica Industrial


Tipos de accionamiento (cont.)

Accionamiento neumtico

Accionamiento elctrico

Accionamiento combinado


38/297

10

Neumtica Industrial


Vlvulas de antirretorno y sus variantes


39/297

11

Neumtica Industrial


Vlvulas de estrangulacin


40/297

12

Neumtica Industrial


Vlvulas de presin


41/297

13

Neumtica Industrial


Vlvulas de presin (cont.)


42/297

14

Neumtica Industrial


Elementos de accionamiento lineal


43/297

15

Neumtica Industrial


Elementos de accionamiento lineal (cont.)


44/297

16

Neumtica Industrial


Movimiento rotativo

d l


45/297

17

Neumtica Industrial


Smbolos auxiliares

N ti I d t i l


46/297

18

Neumtica Industrial


Representacin esquemtica de los mecanismos

Se pretende conseguir un esquema adecuado para cumplir un trabajomediante cilindros neumticos o actuadores de giro.

Previamente se ha de pasar por un proceso previo, en el que de formagrfica se especifica el trabajo a realizar y las secuencias que componen el

ciclo neumtico.

Se debe representar de forma simplificada y esquemtica los mecanismos yelementos motrices a emplear.

En el ejemplo se emplean 3 cilindros, A, B y C para la alimentacin,conformado y expulsin de una chapa delgada.

A partir de aqu, se elabora un cuadro con las etapas de los cilindros,representando con + el avance del vstago del cilindro y con el retrocesodel mismo.

N ti I d t i l


47/297

19

Neumtica Industrial


Representacin esquemtica de los mecanismos (cont.)

Representacin esquemtica delmecanismo

Secuencia de los movimientos

N ti I d t i l


48/297

20

Neumtica Industrial


Diagramas de movimientos

Diagrama espacio-fase. Se representa la posicin de los cilindros en cada una de las fases del

trabajo.

Se emplea el signo + para la salida del vstago y el signo para elreplegado.

En el estado inicial (punto 0) todos los vstagos se encuentran en elinterior del cilindro.

Ne mtica Ind st ial


49/297

21

Neumtica Industrial


Diagramas de movimientos (cont .)

Diagrama espacio-tiempo

Es similar al anterior, solo que en este caso se representa la actuacin delos cilindros en funcin del tiempo.

Son ms comunes los diagramas espacio-fase

Neumtica Industrial


50/297

22

Neumtica Industrial


Esquema neumtico

En l se refleja el funcionamiento de cada componente y del circuito engeneral.

Los cilindros son gobernados mediante las vlvulas distribuidoras, quehacen que el vstago avance o retroceda.

Se utilizan captadores de seal para detectar el final de carrera y elretroceso del vstago.

Neumtica Industrial


51/297

23

Neumtica Industrial


Diagramas de seal de mando

Van unidos al diagrama espacio-fase o al espacio-tiempo.

Cada cilindro posee dos captadores de seal. Con el 1 se representa elcaptador activado, enviando seal de presin y con el 0 el estado de reposo.

Neumtica Industrial


52/297

24

Neumtica Industrial


Sistema de representacin de la secuencia mediante GRAFCET

(Graphe Fonctionnel de Commande Etapes-Transitions)

Es un procedimiento grfico que muestra de forma sencilla el ciclo defuncionamiento de una mquina automatizada.

Cada etapa deber ser precedida de una o varias acciones que debencumplimentarse para que transcurra la siguiente.

No solo se representan los elementos motrices sino que tambin los elementosde transicin que deben activarse para pasar a la etapa anterior.

Esta herramienta ayuda a conocer las condiciones de funcionamiento delmecanismo.

Contribuye a la deteccin de posibles averas y a realizar posibles cambios en elciclo.

Neumtica Industrial


53/297

25

Neumtica Industrial


Sistema de representacin de la secuencia mediante GRAFCET

(Cont.)

Representacin por Grafcet

Grafcet de lamquinaconformadora

Neumtica Industrial


54/297

26

Neumtica Industrial


Tipos de mandos

Los elementos de mando se interconexionan para gobernar a loselementos motrices.

Tienen por objeto recoger informacin de los captadores de seal,elaborar esa informacin y ordenar a los elementos deaccionamiento de forma precisa.

Hay dos tipos: mando neumtico puro y electroneumtico

El neumtico utiliza slo elementos de aire comprimido sin usarelementos elctricos.

El electroneumtico necesita componentes elctricos yelectrnicos.

Los neumticos son ms simples y adems slo necesitan de unafuente de energa; los captadores de seal son neumticos, poreso son ms econmicos.

Neumtica Industrial


55/297

27

Neumtica Industrial


Tipos de mandos


56/297

1

Neumtica IndustrialI.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.

Introduccin

En las actuales plantas industriales, existen tomas de aire a presindel mismo modo que existen tomas de energa elctrica, llamadosenchufes rpidos.

Estas tomas de presin comunican la presin de la red a la mquina

neumtica.

Por tanto, tambin es necesario conocer los elementos desde elenchufe rpido hacia los elementos productores de aire a presin.

El componente principal de la instalacin es el compresor, quien se

encarga de tomar el aire de la atmsfera, eleva su presin y lointroduce en el depsito acumulador.

El aire, antes de ser introducido en el circuito, es sometido a untratamiento final, obtenindose un filtrado de partculas, decantado deagua y lubricacin con finas partculas de aceite.


57/297

2


Compresores

Generalmente se instalan en un sitio fijo si es una plantaindustrial, aunque tambin se pueden usar generadores porttilesque se llevan al lugar de consumo.

Ambos se alimentan generalmente por motores elctricos,aunque a veces, los porttiles son alimentados por motores

trmicos. A menudo, se instalan en un lugar separado de la planta para:

Evitar el molesto ruido, sobre todo de algunos tipos de compresores.

Aprovechar la mayor limpieza del aire exterior frente al del interior dela planta industrial.

Conseguir una refrigeracin por aireacin natural.

Las caractersticas principales de los compresores son el caudal y

la presin. El caudal se puede expresar en l/min, l/s, m3/min,expresado a presin atmosfrico y temperatura normal.


58/297

3


Compresores (cont.)

El caudal se debe adaptar a las necesidades de la planta.

La presin se regula para trabajar entre unos niveles mximo ymnimo.

Esto se puede conseguir con un funcionamiento intermitente ocontinuo del motor. Intermitente: el motor arranca cuando se alcanza la presin mnima y para

cuando se alcanza la mxima. Se usa en compresores de poca potencia (noimporta arrancar muchas veces) y en los de mayor potencia si se dispone degrandes acumuladores (el motor est parado largo tiempo).

Contnuo: el motor trabaja todo el tiempo, pero cuando llega a la presinmxima, trabaja en vaco. Se ahorra energa en los arranques.

Las presiones obtenidas dependen del tipo de compresor y las etapasde compresin.

Debe obtenerse una presin mnima garantizada de 6 bar para elcorrecto funcionamiento de los elementos consumidores.


59/297

4


Tipos de compresores. Compresores alternativos.

De mbolo:

Son los compresores de ms difusin en el mercado. Existen de todos los tamaos. Caudales: 0-500 m3/min. Presiones: 4-15 bar dependiendo si es una o

dos etapas. Refrigeracin: forzadacon agua o aceite, o con aletas

en el cuerpo de la cmara de compresin. Funcionamiento como motores de combustin interna

pero sin existir explosin.

Tanto en 1 como en 2 etapas la manivela escomn. En la de dos etapas, la 2 cmaracomprime aire previamente comprimido a4-6 bar hasta los 15 bar.

1- aspiracin 5- cmara de compresin2- vlvula de aspiracin 6- pistn

3- vlvula de escape 7- biela4- salida de aire a presin 8- manivela

Compresor dembolo de unaetapa

Compresor dembolo de

dos etapas


60/297

5


Tipos de compresores (cont.)

Compresores alternativos (cont.)

De membrana: El principio de transformacin del movimiento

rotativo del motor en alternativo es el mismo

que antes. No existe pistn, sino una corredera solidaria a

la membrana elstica, producindose un

hermetismo del aire a presin.

El aire no entra en contacto con las piezas

mecnicas y el aire no se contamina de aceite de

lubricacin.

1- aspiracin 5- cmara de compresin

2- vlvula de aspiracin 6- membrana

3- vlvula de escape 7- biela4- salida de aire a presin 8- manivela


61/297

6


Tipos de compresores (cont.) Compresores rotativos.

La presin se consigue con el giro de un rotor

el cual aspira el aire, lo comprime y lo enva

al acumulador del aire comprimido.

La ventaja principal frente a los anteriores

compresores es que son mucho ms

silenciosos.

De paletas:

Consiguen presiones de 4 a 8 bar dependiendo

si es de una o dos etapas.

Son poco ruidosos en comparacin con los de mbolo. Suministran un caudal de aire uniforme.

1- tobera de salida 4- cuerpo

2- rotor excntrico 5- toma de aire

3- paletas

Compresor de paletas


62/297

7


Turbocompresoraxial


Compresores rotativos (cont.)

Turbocompresores

Suministran una gran cantidad de caudal

La presin que se obtiene es baja

Pueden ser de compresin axial o radial

Son poco usados en la neumtica convencional

1- cmara

2- turbina

3- tobera de salida


63/297

8




De tornillo

Bastante costosos frente a los de mbolo

Muy silenciosos

Existen con o sin lubricacin

La refrigeracin se realiza con agua o aire

Caudal: 3-8 m3/min

Presin: 7.5-13 bar (1 etapa). Suficiente para

casi la totalidad de aplicaciones

1- aspiracin

2,3- tornillos helicoidales

4- salida

Compresor de tornillo


64/297

9




De ua

Bastante costosos Muy silenciosos (75 dB a 1m.) Sin lubricacin Caudal: 9 m3/min Presin: 8 bar (2 etapas)

1,3- rotores sincronizados en el giro2- lumbrera de escape4- lumbrera de aspiracin

Funcionamiento:

a) El aire se aspira por la boca de entrada 4 y el rotor 3 obstruye la lumbrera de salida 2.

b) Etapa de compresin. Se cierran ambas lumbreras.c) Fin de compresin, con lumbrera 2 cerrada y la 4 aspirando aire.d) Apertura lumbrera escape 2. El aire comprimido se expulsa a la red.


65/297

10


Elementos auxiliares del compresor

El aire es aspirado a travs del filtro retiene impurezas del aire

El compresor es engrasado con aceite lubricante.

Se separa el aceite del aire se devuelve al circuito de lubricacin


66/297

11


Elementos auxiliares del compresor (cont.)

El aceite filtrado y separado del agua se enfra en intercambiadores decalor

El aire hmedo se enfra en un intercambiador de calor

El aire se separa del agua que se ha condensado

En acumuladores intermedios se instalan colectores de condensacin y

llaves de purga

Por ltimo, se instalan en la entrada de fluido a la mquina, unidadesde mantenimiento con filtrado, eliminacin de humedad y lubricacin.


67/297

12


Depsitos y acumuladores intermedios

El depsito principal de aire:

Abastece de aire en caso de fallo del fluido elctrico.

Evita arranques frecuentes del motor del compresor.

Acumula gran cantidad de aire para mantener los circuitos neumticosfuncionando un cierto tiempo.

Absorbe fluctuaciones en los compresores sobre todo los alternativos y en losactuadores.

Poseen gran capacidad, por lo que refrigeran el aire y condensan el agua

existente en el aire. Se aaden llaves de purga y se deben alejar de laexposicin al sol y situarlos en zonas ventiladas.

Los acumuladores intermedios funcionan de manera similar al depsitoprincipal, pero tienen menor capacidad.

Neumtica Industrial


68/297

13


Depsitos y acumuladores intermedios (cont.)

Clculo del volumen del depsito (orientativo): V = kQ

V = volumen deposito en m3

k = cte. de valor 0.2-0.4

Q = caudal del compresor en m3/min

Neumtica Industrial


69/297

14


Red de distribucin

Son todas las tuberas que parten del depsito y llevan el aire al lugarde trabajo.

Existe una red principal de mayor dimetro en la parte superior de lanave.

Neumtica Industrial


70/297

15


Red de distribucin (cont.)

Esta red parte del compresor y distribuye aire a toda la planta.

De esta red principal se toman desviaciones que distribuyen aire a losconsumidores.

Es necesario evitar cambios bruscos de seccin, codos cerrados, etc,que provoquen excesivas prdidas de carga.

Se montan acumuladores intermedios en la red principal y secundariacon llaves de purga para eliminar el condensado.

De la red secundaria se toman conexiones par los consumidores.

Neumtica Industrial


71/297

16


Clculo de tuberas

Se usan bacos suministrados por los fabricantes de compresores paracalcular la seccin de tuberas.

Primero se calcula el dimetro necesario teniendo en cuenta lalongitud de tubera, el consumo de aire teniendo en cuenta

ampliaciones futuras, la presin de trabajo y cadas de presin. Despus se calculan las prdidas de carga debidas a racores, etc, que

se traducen en metros de tubera recta.

Todos esos metros se suman y se efecta de nuevo el clculo sobre el

baco. En el baco se muestran 7 lneas verticales:

A- tubera en metros E- presiones del aire en consumidores

B- consumo de aire F- lnea de referencia

C- lnea de referencia G- prdidas de carga en tuberasD- dimetros interiores

Neumtica Industrial


72/297

17


Clculo de tuberas (cont.)

Ejemplo: en una instalacin se ha previsto un consumo de aire de 25 m3

/minincluyendo consumos futuros. Longitud de la red: 300 m. Se necesitan 7 racoresacodados, 4 racores en Te, 2 vlvulas de cierre y 5 reductores. Se admitenprdidas en la red de hasta 0.2 bar y la presin de servicio sern 6 bar.

Del baco se obtiene un valor para el dimetro interior de la tubera de 100 mm.

Ahora se tienen en cuenta las prdidas:7 racores acodados (de 100 mm) 76 =42 m

4 racores en Te (de 100 mm) 411 = 44 m

2 vlvulas de cierre (de 100 mm) 215 = 30 m

5 reductores (de 100 mm) 52.5 =12.5 m

128.5 m

Neumtica Industrial


73/297

18


Clculo de tuberas (cont.) 128.5 m + 300 m = 428.5 m

Con esa nueva longitud de tubera tenemos 110 mm. de dimetro.

Neumtica Industrial


74/297

19


Tomas de presin

Normalmente, en las naves industriales, existen tomas de presin amodo de tomas de energa elctrica.

Se utilizan para todo tipo de equipos, desde los equipos mssofisticados hasta las pistolas neumticas de soplado.

Se denominan comnmente enchufes rpidos.

Constan de dos piezas: hembra (1) que se monta en los terminales delas conducciones. El macho (3) forma parte de la mquina.

La hembra posee una vlvula de antirretorno que impide el escape delaire comprimido cuando est desconectada.

Para desconectar el macho se ha de desplazar hacia fuera el anillo (2)de la hembra y tirar del macho.

Neumtica Industrial


75/297

20


Tratamiento final del aire

Aparte de los distintos tratamientos del aire al salir del compresor esnecesario dotarle de un tratamiento final antes de ser usado en elequipo.

Los equipos neumticos trabajan con tolerancias muy ajustadas yacabados superficiales que necesitan un aire con garantas de calidad.

Se instalan a la entrada de la mquina neumtica pequeos grupos,

llamados unidades de mantenimiento.

Dichos grupos se encargan de filtrar el aire de pequeas partculas,decantar la humedad que se ha condensado, regular la presin ylubricar el aire con finas partculas de aceite.

Neumtica Industrial


76/297

21


Tratamiento final del aire (cont.)

1- filtro

2- regulador de presin

3- cpula transparente

4- lubricador de aire5- aceite de engrase

6- purgador


77/297

1

I.4. Vlvulas distribuidoras y

de mando

Neumtica e Hidrulica Industrial

Neumtica Industrial


78/297

2

I.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.

ndice I.4.1. Introduccin I.4.2. Representacin esquemtica y funcin caracterstica I.4.3. Tipos de vlvulas

I.4.4. Roscas de conexin y paso nominal I.4.5. Distribucin interior del fluido I.4.6. Vlvulas de accionamiento manual I.4.7. Vlvulas de accionamiento mecnico I.4.8. Vlvulas de pilotaje neumtico I.4.9. Electrovlvulas

Neumtica Industrial


79/297

3


I.4.1. Introduccin Elementos concebidos para controlar el arranque, parada,

direccin y sentido del flujo de aire en un circuito neumtico. Distribuidoras: para gobernar actuadores. De mando o pilotaje: para gobernar de forma directa o

indirecta las vlvulas distribuidoras. Mismos principios de funcionamiento Misma representacin simblica. En los circuitos, slo se diferencian por la funcin que cumple

cada una y, a veces, por el tipo de mando.

Neumtica Industrial


80/297

4


I.4.2. Representacin esquemtica y funcin caracterstica Pueden ser de 2 3 posiciones y de 2 o ms vas. Las posiciones se representan por un cuadrado.

Las vas se representan por las entradas o salidas que estnunidas a uno de los cuadrados (excepto las de pilotaje).

En el cuadro que representa la posicin de reposo o inactiva delcircuito.

Neumtica Industrial


81/297

5


I.4.2. Representacin esquemtica y funcin caracterstica

(a) Vlvula de 2 posiciones y 4 vas

(b) Conexin general

(c) Conexin con toma de presin

(d) Escape con tubo conectable

(e) Escape directo al exterior

Neumtica Industrial


82/297

6



(a) Sentido de flujo(b) Cierre de paso(c) Unin de los conductos en un punto(d) Vlvula clsica de 2 posiciones y 3 vas(e) Vlvula de 3 posiciones y 4 vas con posicincentral cerrada en los 4 orificios.

Neumtica Industrial


83/297

7


I.4.2. Representacin esquemtica y funcin caractersticaFuncin Nmeros Letras

Alimentacin de presin

Orificios de trabajo

Orificios de escape

Orificios de pilotaje donde la presin en 1 se comunica con la salida 2

Orificios de pilotaje donde la presin en 1 se comunica con la salida 4

1

2,4

3,5

12

14

P

A,B,...

R,S,...

x,y,...

x,y,...

Neumtica Industrial


84/297

8



Neumtica Industrial


85/297

9


I.4.3. Tipos de vlvulas Segn su forma constructiva

De asiento (bola, cono, disco plano) De corredera

Segn la funcin que cumplen Distribuidoras de flujo (a los actuadores o elementos de trabajo) De mando de otras vlvulas por accionamiento manual Captadoras o detectoras de seal o posicin

Segn el tipo de accionamiento

Accionamiento manual (pulsador, palanca o pedal) Accionamiento mecnico (de palpador, de ruleta normal, de ruleta

abatible, varilla elstica o resorte de recuperacin). Accionamiento neumtico Accionamiento elctrico o elctrovlvulas

Neumtica Industrial


86/297

10



De asiento

(a) De bola(b) De cono(c) De disco plano

Neumtica Industrial


87/297

11



De corredera

Funcionamiento de una vlvula de corredera

Neumtica IndustrialI 4 Vl l di ib id d d


88/297

12


I.4.3. Tipos de vlvulas

Vlvulas con distintas funciones

Neumtica IndustrialI 4 Vl l di t ib id d d


89/297

13


I.4.4. Roscas de conexin y paso nominalRoscaGAS

DimetroExterior

[mm]

Dimetrointerior[mm]

Pasoen hilospulgada

Dimetronominalde paso

Caudal normalaproximado

[l/min]

Dimetrodel cilindro

[mm]G 1/8

G 1/4

G 3/8

G 1/2

G 3/4

G 1

G 1 1/4G 1 1/2

9,73

13,16

16,66

20,95

26,44

33,25

41,9047,80

8,75

11,50

15,00

19,00

24,50

30,50

39,3045,25

28

19

19

14

14

11

1111

3 a 5

6 a 8

10 a 12

12 a 14

16 a 18

20 a 22

4040

Hasta 180

Hasta 1150

Hasta 1500

Hasta 3000

Hasta 6000

> de 6000

> de 6000> de 6000

Hasta 50

50 a 80

80 a 125

125 a 200

200 a 250

> de 250

> de 250> de 250

Para velocidades de los cilindros entre 0.1 y 0.4 m/s

Neumtica IndustrialI 4 Vl l di t ib id d d


90/297

14


I.4.5. Distribucin interior del fluido

Neumtica IndustrialI 4 Vlvulas distribuidoras y de mando


91/297

15


I.4.5. Distribucin interior del fluido



92/297

16


I.4.6. Vlvulas de accionamiento manual Para su funcionamiento requieren la accin voluntaria del

operador. Cuanto mayor sea el grado de automatizacin, menos habr. Siempre habr, al menos, una vlvula de accionamiento

manual y voluntario. Se instalan en pupitres de mandos. De pulsador, de llave, de palanca, de pedal y otras . Tamao reducido y, casi siempre, dedicadas a gobernar

vlvulas mayores que servirn para hacer funcionar lasunidades de trabajo. Cuando comandan directamente a los actuadores, son ms

voluminosas y tienen mayores dimetros nominales de pasodel fluido ya que conducen mayores caudales.



93/297

17


I.4.6. Vlvulas de accionamiento manual

(a) Pulsador rasante protegido(b) Pulsador tipo seta

(c) Pulsador tipo seta de grandes dimensiones



94/297

18


I.4.6. Vlvulas de accionamiento manual

(d) Selector de llave(e) Selector de maneta



95/297

19


I.4.6. Vlvulas de accionamiento manual Vlvulas que distribuyen directamente el fluido a los

actuadores.

(a) De palanca

(b) De pedal

(c) Pulsador de 2 posiciones



96/297

20


I.4.7. Vlvulas de accionamiento mecnico Son activadas por un mecanismo en movimiento o por el

vstago del propio cilindro. La mayora son de pequeo tamao y se emplean como

vlvulas detectoras de posicin. Deben ocupar una determinada posicin en la mquina. Es preciso disear mecanismos que las hagan funcionar

correctamente y las preserven de roturas accidentales antecualquier anomala en el circuito.



97/297

21


I.4.7. Vlvulas de accionamiento mecnico

(a) Vlvula de pulsador de ataque frontal

(b) Vlvula de ruleta

(c) Vlvula de ruleta abatible

(d) Tope de rampa inclinada



98/297

22


I.4.7. Vlvulas de accionamiento mecnico

(a) Vlvula de ruleta sin brazo articulado

(b) Vlvula de ruleta con regulacin angular del brazo

(c) Vlvula de brazo regulable con varilla en el extremo

Neumtica IndustrialI.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.


99/297

23


I.4.7. Vlvulas de accionamiento mecnico Vlvulas para gobernar directamente cilindros o vlvulas

distribuidoras de gran paso.

(a) Vlvula de pulsador simple con ataque frontal del tope.

(b) Vlvula de ruleta



100/297

24


I.4.8. Vlvulas de pilotaje neumtico El pilotaje neumtico consiste en accionar una vlvula a

distancia aprovechando la fuerza que produce el aire apresin.

Se utilizan como elementos de mando de los distintos tipos de

actuadores existentes. Hay que tener en cuenta que slo puede producirse el

desplazamiento de la corredera si en la cmara opuesta sedesaloja el aire hacia el exterior.

Pueden ser de asiento plano o de corredera. Pilotaje en un lado y retorno con muelle, o pilotaje en los dos

lados.



101/297

25

y

I.4.8. Vlvulas de pilotaje neumtico



102/297

26

y

I.4.8. Vlvulas de pilotaje neumtico



103/297

27

y

I.4.9. Electrovlvulas El mando electromagntico se utiliza cuando la seal procede

de un final de carrera elctrico, de un presostato o de undispositivo elctrico.

La seal elctrica es transformada en una seal neumtica

destinada a accionar el mecanismo de cierre o apertura de lasdistintas vas de las vlvulas. Pueden ser de asiento y corredera. De mando directo, indirecto o servopilotadas.



104/297

28

y

I.4.9. Electrovlvulas Electrovlvula de accionamiento directo



105/297

29

I.4.9. Electrovlvulas Electrovlvula de accionamiento indirecto



106/297

30

I.4.9. Electrovlvulas Electrovlvula de accionamiento indirecto

I 5 Vl l de eg l in


107/297

1

I.5. Vlvulas de regulacin,

control y bloqueo

Neumtica e Hidrulica Industrial

Neumtica IndustrialI.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.


108/297

2

ndice I.5.1. Introduccin I.5.2. Vlvulas antirretorno I.5.3. Vlvulas reguladoras de caudal I.5.4. Vlvulas reguladoras de presin y de secuencia I.5.5. Vlvula proporcional reguladora de presin I.5.6. Selectores de circuito y vlvulas de simultaneidad I.5.7. Vlvulas de escape rpido I.5.8. Reguladores de escape y silenciadores



109/297

3

I.5.1. Introduccin Estos componentes son considerados como complementarios. Conforme aumenta la complejidad de los sistemas, se van

haciendo imprescindibles. Permiten ajustar las velocidades de trasla-cin del vstago de

un cilindro y regular la fuerza del mismo. Las vlvulas de secuencia proporcionan una seal de salida,

cuando en una de las partes se cumplen unas determinadascondiciones de presin.

Los selectores de circuitos permiten que una ordendeterminada de funcionamiento de un elemento cualquierapueda darse desde dos o ms puntos diferentes.

Las vlvulas de simultaneidad exigen dos acciones o sealesde entrada, indispensables para obtener una nica seal de

salida.



110/297

4

I.5.2. Vlvulas antirretorno Permiten la circulacin libre del flujo en un sentido, pero

bloquean el paso en sentido contrario. Muchas veces van integradas en otros componentes

neumticos ms complejos para ayudar a su funcionamiento.

Pueden ser de asiento de bola o de asiento cnico. Si son de resorte, el fluido tendr que vencer una cierta

resistencia capaz de abrir el paso en el sentido libre.



111/297

5

I.5.3. Vlvulas reguladoras de caudal El caudal es fcilmente regulable, simplemente estrangulando

el paso (disminuyendo la seccin del conducto). Este caudal puede ser regulado en uno o en ambos sentidos.



112/297

6

I.5.4. Vlvulas reguladoras de presin y de secuencia Controlan la presin del fluido, desde un valor cero hasta el

mximo que proporcione la red de distribucin. Con un mismo elemento, o bien con muy pocas diferencias en

su constitucin, se logran funciones diferentes basadas en un

mismo principio.



113/297

7

I.5.4. Vlvulas reguladoras de presin y de secuencia Vlvula reguladora de presin

1. Tornillo roscado

2. Resorte

3. Asiento



114/297

8

I.5.4. Vlvulas reguladoras de presin y de secuencia Vlvula de secuencia

Funcionamiento similar, aunque son algo ms complejas. El aire en las de secuencia no escapa al exterior sino que se

aprovecha para realizar una determinada funcin.



115/297

9

I.5.4. Vlvulas reguladoras de presin y de secuencia Vlvula de secuencia

1. Bloque principal

2. Cmara

3. Membrana elstica

4. Pistn

5. Vstago6. Bola



116/297

10

I.5.4. Vlvulas reguladoras de presin y de secuencia Funciones



117/297

11

I.5.5. Vlvula proporcional reguladora de presin Elementos de reciente incorporacin. Permiten lograr un control preciso del flujo neumtico hacia

los distintos consumidores. Permiten regular con precisin las presiones neumticas

segn una magnitud prefijada y ajustar la curva de presin-seal segn un determinado programa. Aplicaciones

Obtencin de una fuerza variable en los aprietes de los cilindros. Ajuste de posicionamiento de elementos diversos neumticos. Creacin de contrapresin en los cilindros.



118/297

12

I.5.5. Vlvula proporcional reguladora de presin

1. Controlador

2. Sensor de presin

3. Aleta flexible4. Tobera

5. Cmara

6. Membrana elstica

7. Membrana elstica8. Vlvula de escape

9. Salida de presin

10. Vlvula principal

11. Entrada de presin



119/297

13

I.5.5. Vlvula proporcional reguladora de presin Esquema de las seales y respuestas que se obtienen.

Neumtica Industrial

I.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.


120/297

14

I.5.6. Selectores de circuito y vlvulas de simultaneidad Selectores de circuito

Se emplean cuando es preciso una seal de presin de salidaobtenida desde dos puntos de entrada diferentes.

Neumtica Industrial



121/297

15

I.5.6. Selectores de circuito y vlvulas de simultaneidad Vlvulas de simultaneidad

Se utilizan generalmente como elementos de seguridad, enmandos en los cuales es preciso pulsar con las dos manos.

Neumtica Industrial



122/297

16

I.5.7. Vlvulas de escape rpido Para que los cilindros alcancen la mxima velocidad posible es

necesario desalojar rpidamente el aire de la contracmara.

Neumtica Industrial



123/297

17

I.5.8. Reguladores de escape y silenciadores Reguladores de escape

Se montan en la salida de las vlvulas distribuidoras para frenar lasalida de aire al exterior.

Son en realidad reguladores de caudal bidireccionales quecumplen funcin unidireccional.

Neumtica Industrial



124/297

18

I.5.8. Reguladores de escape y silenciadores Silenciadores

Reducido tamao. Se roscan en los orificios de los escapes. Suponen una cierta reduccin de velocidad en los cilindros.

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cili d ti


125/297

1

Cilindros neumticos Cilindros de doble y simple efecto

1- Tapa trasera 6- Pistn

2- Juntas estticas 7- Vstago

3- Camisa 8- Junta dinmica

4- Juntas estticas 9- Tapa delantera

5- Juntas dinmicas 10- Anillo rascador

Cilindro de doble efecto

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cili d ti


126/297

2

Cilindros neumticos Cilindros de doble y simple efecto

En el caso de cilindros de doble efecto:

Para hacer avanzar el vstago, se ha de llenar de aire la cmara trasera por el orificiocorrespondiente.

El orificio de la cmara delantera, debe evacuar el aire que all se encuentra. En el retroceso del vstago, el aire a presin penetra por el orificio de la cmara

delantera, y el aire de la cmara trasera debe ser desalojado por el orificio de dichacmara.

En el caso de cilindros de simple efecto:

El avance del vstago es idntico al caso anterior, con la excepcin de que el aire de lacmara trasera no es evacuado.

Existe un resorte que se comprime cuando se produce el avance del vstago. En la carrera de retroceso, el resorte vuelve a su posicin de reposo, mientras que el

aire que llenaba la cmara trasera, es desalojado por la misma cmara.

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos


127/297

3

Cilindros neumticos Clculo de la fuerza

La fuerza desarrollada por un cilindro dede doble efecto depende de la presin delaire, la seccin del mbolo y del rendimientodel cilindro.

En el caso de cilindros de simple efecto,es necesario considerar la fuerza recuperadoradel resorte que reduce la fuerza til.

Doble efecto

Simple efecto

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos


128/297

4

Cilindros neumticos Clculo de la fuerza

Rendimiento: debido al rozamiento entre las juntas dinmicas y la camisa. Para cilindros de hasta D = 40 mm R = 0.85 Para cilindros superiores a D = 40 mm R = 0.95

Cilindro de doble efecto:

Fuerza en el avance

Fuerza en el retroceso

Cilindro de simple efecto:

Fuerza en el avance

D- dimetro interior del cilindro p- presin del aire

d- dimetro del vstago R- rendimiento

RpDFa =2

4

RpdDFr = )(4

22

ma FRpDF =2

4

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos


129/297

5

Cilindros neumticos Consumo de aire en cilindros

El conocimiento del consumo de aire es importante para dimensionar el compresor y eldepsito.

El consumo de aire de un cilindro depende de la seccin del cilindro, carrera, frecuencia delciclo y presin de trabajo.

En los cilindros de doble efecto se debe considerar tanto el avance como el retroceso; en losde simple efecto solo se considera el avance.

En cilindros de doble efecto, el volumen de aire necesario por ciclo completo (avance +retroceso) a la presin de trabajo ser:

El volumen, para el anterior cilindro a la presin atmosfrica ser:

p- presin de trabajo del cilindro en bar

C- carrera del vstago

CdDV = )2(4

22

pCdDV = )2(4

22

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos


130/297

6

Cilindros neumticos Consumo de aire en cilindros

Para el consumo de aire, suele emplearse el trmino caudal, que expresa lacantidad de aire que circula por un conducto en un intervalo de tiempo.

Para un cilindro de doble efecto:

Para un cilindro de simple efecto:

n- frecuencia del cilindro (min-1)

)2(4

22 dDnpCQ

=

4

2DnpCQ

=

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos


131/297

7

Cilindros neumticos Clculo del vstago

El vstago de un cilindro trabaja siempre a traccin, compresin o a pandeo. El caso ms desfavorable se presenta en un vstago cuando las carreras son

largas, trabajan a compresin y el anclaje es por articulacin trasera. Cuando se tienen vstagos de carrera corta, pueden calcularse como

elementos sometidos a traccin-compresin simple:

adm - tensin admisible a traccin-compresinF - fuerza axial sobre el vstago

d - dimetro del vstago

R,F - tensiones de rotura y fluencia.

Cs1,Cs2 - coeficientes de seguridad

Para el clculo del vstago a pandeo se emplearn las frmulas de Euler. En el caso de cilindros, stas frmulas quedan reducidas a dos casos:

1 Elementos empotrados en un extremo y libres en otro.2 Elementos articulados en ambos extremos.

2

4

d

Fadm

=

21 s

F

s

Radm

CC

==

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos


132/297

8


Caso 1: extremo empotrado y el otro libre

Caso 2:extremos articulados

2

2

2

2

44 C

IE

L

IEFp

=

=

2

2

2

2

4 C

IE

L

IEFp

=

=

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos


133/297

9


Se observa que para ambos casos se obtiene el mismo resultado. Sin embargo, en la prctica la fijacin ms desfavorable es el caso 2 y se toma

un expresin:

En el resto de fijaciones, incluida la del caso 1, se usa la expresin siguienteen la que puede aumentarse la carga en un 50%:

E mdulo de elasticidad C carrera del vstago

I momento de inercia de la seccin el vstago (d4/64) Cs coeficiente de seguridad

d dimetro del vstago

s

pCC

IEF

=2

2

4

sp CC

IE

F

=2

2

4

5.1

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos


134/297

10

C d os eu t cos Clculo de la camisa

La camisa de un cilindro se calcula como un cilindro cerrado de pared delgaday sometido a presin interior.

La pared del cilindro est sometida a unestado biaxial de tensiones:

Basta con considerar la fuerza Fy quetiende a romper el cilindro

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos


135/297

11

Clculo de la camisa

La tensin admisible en el material del cilindro es:

p- presin interior del cilindro

D- dimetro interior de la camisa

e- espesor de la pared de la camisa

e

Dpadm

=

2

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos


136/297

12

Clculo de los tirantes

Los cilindros se construyen con tapas roscadas a la camisa o con tapas unidasmediante tirantes roscados en sus extremos y sujetos por tuerca.

Normalmente se usan 4 tirantes de seccin circular. Los tirantes trabajan a traccin y estn sometidos como mximo a la fuerza

mxima de empuje que puede realizar el cilindro.

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos


137/297

13

Clculo de los tirantes

Para el clculo a traccin, se considera la seccin mnima del tirante, es decir,el fondo de rosca de los extremos. Los tirantes se calculan como sigue:

Fa = Fuerza de avance en el cilindro

z = n de tirantes del cilindro

dn = dimetro del ncleo de rosca

La tensin admisible ser la de rotura o fluencia dividida por el coeficiente deseguridad que corresponda:

2

4

n

aadm

dz

F

=

21 s

F

s

Radm

CC

==

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos


138/297

14

Fijaciones de los cilindros

Fijacin por placa trasera

Fijacin por placa delantera

Fijacin por escuadras

Fijacin por articulacin

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos. Tipos:


139/297

15

Cilindros de carrera corta Cilindros compactos

Son actuadores concebidos para la sujecin de piezas en distintos procesos. Son de pequeo tamao pero poseen gran fuerza de empuje. Al no tener amortiguacin de final de carrera son rpidos. Existen tanto de doble como de simple efecto.

Cilindro compacto de

doble efecto

Cilindro compacto desimple efecto

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.



140/297

16

Cilindros de carrera corta Cilindros de membrana

No existe un mbolo deslizndose por el interior de la camisa. Una membrana elstica de caucho hace de mbolo y de cierre hermtico entre

cmaras. Los desplazamientos son pequeos y limitados. Son capaces de desarrollar grandes esfuerzos ya que se construyen en grandes

dimetros. Existen tanto de simple como de doble efecto.

Cilindro de membrana

de doble efecto

Cilindro de membrana

de simple efecto

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.



141/297

17

Cilindros de carrera corta

Cilindros elsticos de fuelle

Carecen de mbolo y de vstago. Estn formados por un fuelle elstico que se deforma axialmente debido a la presin

del aire, y por una tapa superior y otra inferior, que se fijan al mecanismo. Al mismo tiempo que cumplen con la funcin de cilindros, amortiguan vibraciones. Necesitan que los mecanismos donde se alojan, presenten guas ya que por si solos no

son capaces de mantener un movimiento perfectamente axial.

Cilindro elstico de

fuelle simple

Cilindro elstico de

fuelle doble

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.



142/297

18

Cilindros miniatura

Son cilindros de tamao muy reducido utilizados all donde son necesarias tantofuerzas como carreras cortas.

Existen de doble y de simple efecto. Normalmente presentan el cuerpo roscado en toda su longitud pudiendo

adaptarse al soporte con la ayuda de un agujero roscado. Dimetros de pistn entre 6-20 mm. Carreras entre 5-20 mm.

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos. Tipos:Cili d bl d l t


143/297

19

Cilindros con bloqueo del vstago

En los cilindros neumticos, debido a la compresibilidad del aire, el vstago nopuede detenerse en cualquier punto de su carrera cuando deja de seralimentado.

Para solucionar este problema se opta por un bloqueo de tipo mecnico.

Se monta tanto para garantizar la parada en un punto concreto, como para elbloqueo del vstago ante un corte de energa elctrica o presin de aire. La precisin de parada depende de la carga del cilindro, de la velocidad de

desplazamiento, del tiempo de respuesta de las vlvulas y el volumen de airedesplazado.

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos. Tipos:Cili d d d bl f i i i


144/297

20

Cilindros de doble fuerza y varias posiciones

Cilindros de doble fuerza

Diseados para obtener una fuerza prxima al doble, con el mismo dimetro decilindro.

El cilindro posee dos camisas en tndem. El cilindro consta de dos cmaras independientes con dos pistones y un vstago

comn.

Cilindro de doble fuerza Smbolo

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos. Tipos:Cilindros de doble fuerza y varias posiciones


145/297

21

Cilindros de doble fuerza y varias posiciones

Cilindros de varias posiciones Se trata de dos cilindros con sus correspondientes pistones y vstagos unidos por el

fondo trasero. Dependiendo de la cmara alimentada del cilindro se consigue una u otra posicin del

vstago.

Smbolo

Cilindro de varias posiciones

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos. Tipos:Cilindros de doble vstago


146/297

22

Cilindros de doble vstago

Un problema para los cilindros clsicos es el giro libre del vstago sobre supropio eje. Normalmente se ha optado por un sistema antigiro, formado por soporte con

buln solidario al vstago y que se desliza sobre un cojinete. Los cilindros de doble vstago, actualmente cubren esa necesidad. Los dos

vstagos se unen a la placa. Los dos vstagos comparten un mismo pistn.

Sistemaconvencionalantigiro

Cilindro de doble vstago

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos. Tipos: Cilindros sin vstago


147/297

23

Cilindros sin vstago

Presenta las siguientes ventajas:

Reduccin de la longitud casi a la mitad respecto a los convencionales. Elevadas carreras

Absorcin de cargas exteriores.

Tipos:

Cilindro sin vstago de bandas.

Cilindro sin vstago de acoplamiento magntico.

Ambos tipos pueden ir provistos de guas capaces de absorber grandesesfuerzos longitudinales, axiales y momentos de giro.

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Cilindros neumticos. Tipos: Unidades de avance oleoneumticas


148/297

24

Unidades de avance oleoneumticas

Estn formadas por dos cilindros en paralelo montados en un conjuntomonobloque. El cilindro que produce trabajo es el neumtico, mientras que el hidrulico

controla la velocidad. En muchas ocasiones, se necesita un avance rpido de la herramienta y

posteriormente un avance ms lento que corresponde con el trabajo de laherramienta.

Caractersticas:

Regulacin del recorrido del vstago. Avance rpido neumtico. Avance lento con regulacin hidrulica. Retorno rpido del vstago Frenado final del recorrido regulable Regulacin de la carrera rpida y lenta.

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Actuadores de giro Actuadores de giro tipo cremallera


149/297

25

Actuadores de giro tipo cremallera

Son dispositivos neumticos que transforman el movimiento lineal enmovimiento rotacional, en general no superior a 360.

Se basan en uno o dos pistones, solidarios a cremalleras y que al desplazarseaxialmente, hacen girar un pin dentado montado sobre un eje de salida.

Se pueden encontrar actuadores de giro de tipo cremallera de un solo pistno de dos pistones en paralelo.

Actuador de pistn simple Actuador de doble pistn

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Actuadores de giro Actuadores rotativos de paletas


150/297

26

Actuadores rotativos de paletas

Proporcionan un giro limitado en un eje de salida. A diferencia de los anteriores, el aire acta directamente sobre una o dos palas

imprimiendo un movimiento de giro, no hay transformacin de movimientolineal a rotacional.

Actuadores rotativos de paleta simple No pueden superar un ngulo de giro de 270

Actuadores rotativos de paletas doble No pueden superar un ngulo de giro de 90

Actuador de paleta simple Actuador de paleta doble

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Pinzas neumticas Usados principalmente en la industria robtica y en tcnicas de


151/297

27

Usados principalmente en la industria robtica y en tcnicas de

manipulacin. La funcin principal de las pinzas es de amarre y sujecin. Adems del mecanismo de apriete neumtico, llevan incorporado

regulacin de velocidad y detectores de fin de recorrido. Clasificacin:

Pinzas de apertura angular Existen tanto de simple como de doble efecto. Dimetro de los cilindros entre 10-25 mm. Par de apriete mximo 110 Nm a 6 bar de presin

con dimetro de 63 mm. de pistn. ngulos de giro entre 10 y +30 respecto a la

horizontal

Pinzas de apertura angular

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Pinzas neumticas Clasificacin:


152/297

28

Pinzas de apertura paralela

Tanto en simple como en doble efecto Dimetro de cilindros entre 10-25 mm. Fuerza de apriete hasta 50 N. Carrera de apertura de unos 15 mm.

Pinzas de expansin interna y externa Concebidas para la sujecin de piezas cilndricas Poseen tres garras con desplazamiento axial Tipos: Con expansin interior (para sujetar un cilindro

macizo), y con expansin exterior (para sujetar un cilindro hueco desde el interior)

Pinzas de apertura paralela

Pinzas de expansininterna

Pinzas de expansinexterna

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Motores neumticos Ventajas frente a los motores elctricos convencionales:


153/297

29

j

Insensible ante condiciones ambientales adversas como humedad, polvo,calor o vibraciones. En ambientes explosivos, donde los motores elctricos son peligrosos, son la

mejor solucin. Son autorrefrigerados debido a la expansin interna del aire y pueden

soportar los 120. Con reguladores de caudal y presin es fcil controlar los pares de salida del

motor.

El nico inconveniente frente a los motores elctricos es el costeenergtico.

Aplicaciones: Cintas transportadoras: se puede regular fcilmente la velocidad. Accionamiento de bombas de de refineras de lquidos inflamables. Enrollamiento de mangueras de gasolina. Etc.

Neumtica Industrial

I.6. Actuadores.

Motores neumticos Tipos:


154/297

30

Motor de paletas:

Potencia de hasta 3.5 kW. Velocidad en vaco entre 400-20000 r.p.m.

Pares de salida hasta los 22 Nm a potencia mxima. Potencia mxima alrededor del 50% de la

velocidad mxima en vaco del motor.

Motor de pistones radiales:

Funcionamiento anlogo al M.C.I.A. Potencia de hasta 10 kW. Velocidad en vaco entre 400-9000 r.p.m Potencia mxima alrededor del 40% de la

velocidad mxima en vaco del motor.

Motor de pistonesradiales

Motor de paletas

Hidrulica Industrial

II.1. Conceptos Bsicos.

Introduccin


155/297

1

La hidrulica significa la creacin de fuerzas y movimientos mediantefluidos sometidos a presin.

Los fluidos sometidos a presin son el medio para la transmisin de laenerga.

La gran cantidad de campos de aplicacin muestra la importancia queasume la hidrulica en las modernas tcnicas de automatizacin. Las aplicaciones hidrulicas son clasificadas bsicamente en:

Aplicaciones estacionarias. Son fijas y no se producen desplazamientos. Suelen utilizarse electrovlvulas.

Aplicaciones mviles Se producen movimientos, ya sea mediante ruedas o cadenas.

Las vlvulas son accionadas generalmente de forma manual.



Introduccin


156/297

2

Los principales campos de aplicacin de la hidrulica estacionaria:

Todo tipo de mquinas de produccin y montaje. Lneas de transferencia. Equipos de elevacin y transporte. Prensas. Mquinas para moldear por inyeccin. Laminadoras.

Elevadores. Mquinas herramientas: la hidrulica se encarga de sujetar piezas y

herramientas, adems el avance y el accionamiento de ejes puede llevarse acabo tambin por sistemas hidrulicos.



Introduccin


157/297

3

Ejemplos de la hidrulica estacionaria

Torno universalTorno



Introduccin Ejemplos de la hidrulica estacionaria


158/297

4Prensa de embuticin 800 tn

Prensa de forja en caliente

1400 tn

Prensa con depsito

superior



Introduccin


159/297

5

Los principales campos de aplicacin de la hidrulica mvil:

Volquetes, palas mecnicas, plataforma de carga.

Sistemas de elevacin y transporte.

Mquinas para la agricultura.

Mquinas para la construccin: en el caso de una excavadora se utiliza lahidrulica para los movimientos de trabajo (elevacin, sujecin, giros, etc) ytambin para la locomocin del vehculo como tal. Los movimientos rectilneosestn a cargo de cilindros hidrulicos y los movimientos giratorios son

originados por motores hidrulicas.



Introduccin Ejemplos de la hidrulica mvil


160/297

6

Excavadora giratoria

de cadenasTractor de cadenas



Introduccin


161/297

7

Ventajas de la hidrulica.

Transmisin de fuerzas considerables con elementos de pequeas dimensiones.

Posicionamiento exacto.

Arranque desde cero con carga mxima.

Movimientos homogneos e independiente de la carga.

Trabajos y conmutaciones suaves.

Buenas caractersticas de mando y regulacin.

Buena disipacin del calor.



Introduccin


162/297

8

Desventajas de la hidrulica.

Contaminacin del entorno por fugas de aceite (peligro de incendio y deaccidentes).

Sensibilidad a la suciedad.

Peligro ocasionado por las altas presiones.

Dependencia de la temperatura (cambios de la viscosidad).

Grado limitado de rendimiento.



Introduccin

En principio cualquier lquido es apropiado para transmitir energa de


163/297

9

En principio, cualquier lquido es apropiado para transmitir energa depresin.

El lquido utilizado en un sistema hidrulico tiene que cumplir con ciertascondiciones adicionales.

El agua genera problemas de:

Corrosin. Ebullicin. Congelacin. Viscosidad.

Los lquidos elaborados en base a aceites minerales, tambin llamadosaceites hidrulicos, cumplen prcticamente todos los requisitos.

Cuando los sistemas hidrulicos se usan en zonas de mayor peligro deincendio, es necesario utilizar lquidos difcilmente inflamables.



Introduccin Funciones de los fluidos sometidos a presin


164/297

10

Transmitir la presin.

Lubricar las partes mviles de los equipos.

Refrigerar, es decir, derivar el calor producto de la transformacin de energa(prdidas de presin).

Amortiguar vibraciones causadas por picos de presin.

Proteger contra la corrosin.

Eliminar partculas abrasivas.

Transmitir seales.



Introduccin Clasificacin de los aceites hidrulicos


165/297

11

.

Igual que los aceites HLP; se utiliza enequipos sometidos a variaciones detemperatura o que trabajan atemperaturas ambientales bajas

Viscosidad menos afectada por latemperatura

HV

Igual que los aceites HL y, adems,para equipos en los que por suestructura o modo de funcionamientohay ms rozamientos

Mayor resistencia al desgasteHLP

Equipos en los que surgen elevadassolicitaciones trmicas o en los que esposible la corrosin por entradas de

agua

Proteccin anticorrosiva y aumentode la resistencia al envejecimiento

HL

Campos de aplicacinCaractersticas especialesDenominacin



Introduccin Clasificacin de los aceites difcilmente inflamables.


166/297

12

Estos lquidos sintticos se clasifican en acuososy anhdricos. La estructura qumica de los lquidos sintticos impide la inflamacin de sus

gases.

0 0.1Lquidos anhdricosHFD

35 55Soluciones acuosasHFC

40Emulsiones de agua y aceiteHFB

80 98Emulsiones aceite y aguaHFAContenido en agua en %ComposicinDenominacin



Introduccin


167/297

13

Propiedades necesarias en los aceites hidrulicos Densidad lo ms baja posible. Poca compresibilidad. Viscosidad no demasiado baja. Buenas caractersticas de la viscosidad en funcin de la temperatura.

Buenas caractersticas de la viscosidad en funcin de la presin. Buena resistencia al envejecimiento. Baja inflamabilidad. Compatibilidad con otros materiales.

Condiciones adicionales Segregar el aire. No formar espuma. Resistencia al fro. Ofrecer proteccin contra el desgaste y la corrosin.

Capacidad de segregacin de agua.

Hidrulica IndustrialII.1. Conceptos Bsicos.

Introduccin Viscosidad


168/297

14

La viscosidad informa sobre las fricciones internas de un fluido, es decir, si unfluido fluye con mas o menos facilidad. La viscosidad cinemtica se expresa en mm2/s. Para cada tipo de aceite hidrulico HL, HLP, HV existen 6 clases de viscosidad.

110.090.0ISO VG 100

74.861.2ISO VG 68

50.641.4ISO VG 4635.228.8ISO VG 32

24.219.8ISO VG 22

11.09.0ISO VG 10

min.max.Viscosidad cinemtica(mm

2

/s) a 40 CClases de viscosidadsegn ISO


Introduccin


169/297

15

Clasificacin de la viscosidad segn SAE

En zonas fras10

(15)

Aplicaciones a la intemperie hidrulica mvil22

325 W

Con temperaturas normales4610 W

6820,20W

Equipos estacionarios en mbitos cerrados con temperaturas altas10030

reas de aplicacinISO-VGSAE


Introduccin Lmites se viscosidad


170/297

16

Una viscosidad demasiado baja (mucha fluidez): Provoca fugas La pelcula lubricante es delgada y puede romperse ms fcilmente. Disminuye la proteccin contra el desgaste An as, es preferible una viscosidad baja, ya que por su menor friccin se

pierde menos presin y potencia. Una viscosidad elevada (ms consistencia):

Causa ms friccin Prdidas de presin y calentamiento en las zonas de estrangulamiento. Se dificulta el arranque en fro y la segregacin de agua. Mayor tendencia a desgastes por cavitacin.

Lmite inferior: 10 mm2/s Margen de viscosidad ideal: 15 a 100 mm2/s

Lmite superior: 750 mm2

/s


Introduccin Influencia de la temperatura en la viscosidad.


171/297

17


Introduccin Influencia de la presin en la viscosidad.


172/297

18

Hidrulica IndustrialII.2. Smbolos.

Bombas y motores


173/297

1


Vlvulas distribuidoras o de vas Las vlvulas de vas tienen como mnimo 2 posiciones y 2 conexiones.

Denominacin de cone iones P T A B L A B C D L


174/297

2

Denominacin de conexiones: P T A B L A B C D L


Formas de accionamiento


175/297

3


Vlvulas de presin


176/297

4



Las vlvulas de presin se clasifican en vlvulas limitadoras de presin y


177/297

5

Las vlvulas de presin se clasifican en vlvulas limitadoras de presin yvlvulas reguladoras de presin.

La vlvula limitadora de presin:

Est cerrada en posicin normal y la presin se consulta a la entrada.

La presin se transmite por un conducto de control.

Si la presin es superior a la fuerza del muelle la vlvula se abre.



La vlvula reguladora de presin:


178/297

6

La vlvula reguladora de presin:

Est abierta en posicin normal y la presin se consulta a la salida.

La presin se transmite por un conducto de control.

La vlvula empieza a cerrarse cuando la presin es mayor a la fuerza del muelle.

Si la presin en la salida rebasa un valor determinado la vlvula se cierra porcompleto.


Vlvulas reguladoras de caudal

Las vlvulas reguladoras de caudal se clasifican en:


179/297

7

Las vlvulas reguladoras de caudal se clasifican en:

Vlvulas con estrangulacin en funcin de la viscosidad

Vlvulas visco-estables (vlvulas de diafragma)


Vlvulas de antirretorno

Con muelle de pre-carga


180/297

8

Con muelle de pre carga

Sin pre-carga

Vlvula de cierre

Vlvula de antirretorno pilotada (desbloqueable)


Cilindros

Cilindros de simple efecto


181/297

9

Cilindros de simple efecto


Cilindros (cont.)

Cilindros de doble efecto


182/297

10

C d os de dob e e ecto


Transmisin y preparacin de la energa


183/297

11


Otros smbolos

Equipos de medicin


184/297

12

q p

Combinacin de smbolos

Hidrulica IndustrialII.3. Grupos hidrulicos y distribucin de aceite.

1) Unidad de abastecimiento de energa

Son los componentes que generan la energa hidrulica mediantetransformacin de la energa mecnica del motor


185/297

1

transformacin de la energa mecnica del motor

Bomba h

curso de hidraulica bueno

Documents