2(A)

1(P) 3(R)

2(A)

1(P) 3(R)

A1

2(A)

1(P) 3(R)

A0

2(A)

1(P) 3(R)

12(Z) 10(Y)

A0 A1

50%

50%

4(A) 2(B)

5(R) 1(P)

3(S)

14 (Z) 12 (Y)

35. Transferencia de bloques

2(A)

1(P) 3(R)

2

1(P) 3

2(A)

12(Z) 1(P)

3

     

Automatismos Neumáticos y Electroneumáticos: 

                  

   

 

 

   

 

2

                      

NEUMÁTICA                           

3

 TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LA NEUMÁTICA  1. INTRODUCCIÓN En  esta primera  lección,  comenzaremos observando de  cerca  el  aire  comprimido,  las unidades o dispositivos de aplicación usual, los CÓMO y los POR QUÉ de la preparación del aire.  A través del curso consideraremos aquellos puntos que son de aplicación en nuestro trabajo diario. Por ello no necesitamos preocuparnos, por ejemplo, de  la composición química del aire. De  todos modos este nunca se encuentra puro. En primer  lugar, contiene humedad pero nos ocuparemos de este tema más adelante. También se encuentra contaminado por una  variedad de agentes externos en forma de partículas y vapores. Estas impurezas se incorporan al aire comprimido a su paso por el compresor y deben ser eliminadas antes de su utilización.  2. QUÉ ES EL AIRE COMPRIMIDO La energía neumática (aire comprimido) se obtiene haciendo pasar el aire existente en la atmósfera a través  de  un  compresor  para  poder  almacenarlo  una  vez  comprimido  y  poder  transformarlo  en energía mecánica por medio de cilindros neumáticos.  3. PROPIEDADES DEL AIRE COMPRIMIDO Causará asombro el hecho de que  la neumática se haya podido expandir en tan corto tiempo y con tanta  rapidez.  Esto  se  debe,  entre  otras  cosas,  a  que  en  la  solución  de  algunos  problemas  de automatización no puede disponerse de otro medio que sea más simple y más económico.  ¿Cuáles son las propiedades del aire comprimido que han contribuido a su popularidad?  ∙ Abundante: Está disponible para  su  compresión prácticamente en  todo el mundo, en  cantidades ilimitadas.  ∙ Transporte: El aire comprimido puede ser fácilmente transportado por tuberías,  incluso a grandes distancias. No es necesario disponer tuberías de retorno.  ∙  Almacenable:  No  es  preciso  que  un  compresor  permanezca  continuamente  en  servicio.  El  aire comprimido puede almacenarse en depósitos y tomarse de éstos. Además, se puede transportar en recipientes (botellas).  ∙  Temperatura:  El  aire  comprimido  es  insensible  a  las  variaciones  de  temperatura,  garantiza  un trabajo seguro incluso a temperaturas extremas.  ∙ Antideflagrante: No  existe ningún  riesgo de  explosión ni  incendio; por  lo  tanto, no  es necesario disponer instalaciones antideflagrantes, que son caras.  ∙ Limpio: El aire comprimido es limpio y, en caso de falta de estanqueidad en elementos, no produce ningún  ensuciamiento.  Esto  es muy  importante  por  ejemplo,  en  las  industrias  alimenticias,  de  la madera, textiles y del cuero.  ∙ Constitución de los elementos: La concepción de los elementos de trabajo es simple y, por tanto, de precio económico.  ∙ Velocidad: Es un 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.)  

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∙ A prueba de  sobrecargas:  Las herramientas  y elementos de  trabajo neumáticos pueden  trabajar hasta su parada completa sin riesgo alguno de sobrecargas.  Para delimitar el campo de utilización de  la neumática es preciso conocer también  las propiedades adversas: ∙ Preparación: El aire  comprimido debe  ser preparado, antes de  su utilización. Es preciso eliminar impurezas y humedad (al objeto de evitar un desgaste prematuro de los componentes).  ∙ Compresible: Con aire comprimido no es posible obtener para los émbolos velocidades uniformes y constantes.  ∙ Fuerza: El aire comprimido es económico sólo hasta cierta fuerza. Condicionado por  la presión de servicio usual de 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 3000 kp).  ∙ Escape:  El  escape de  aire produce  ruido. No obstante, este problema  ya  se ha  resuelto en  gran parte, gracias al desarrollo de materiales insonorizantes.  ∙  Costos:  El  aire  comprimido  es  una  fuente  de  energía  relativamente  cara;  este  elevado  costo  se compensa  en  su  mayor  parte  por  los  elementos  de  precio  económico  y  el  buen  rendimiento (cadencias elevadas).   4. PRESIÓN ATMOSFÉRICA  El peso de la atmósfera sobre la superficie terrestre, constituye lo que se llama presión atmosférica. El peso de la columna de aire de la atmósfera sobre un centímetro de cuadrado de superficie cuando se encuentra al nivel del mar, es de 1 Kg / cm2.  A medida que se eleva esa superficie sobre el nivel del mar, se reduce la columna de aire, y por tanto la presión atmosférica disminuye.  5. CONCEPTO DE PRESIÓN Las moléculas de un gas están en continuo movimiento, desplazándose en todas direcciones. El choque de estas moléculas entre sí y contra las paredes del recipiente que las contiene origina lo que se llama presión. 

  La presión es la suma total de las fuerzas que se ejercen sobre una superficie y generalmente se mide en  kg/  centímetro  cuadrado.  Un  peso  de  1  kg  apoyado  sobre  una  superficie  de  un  centímetro cuadrado ejerce sobre esta superficie una presión de 1 Kg /centímetro cuadrado. 

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 La fórmula matemática es:     P = F / S   6. PRESIÓN ABSOLUTA Y PRESIÓN RELATIVA  La  superficie  del  globo  terrestre  está  rodeada  de  una  envoltura  aérea.  Ésta  es  una  mezcla indispensable para la vida y tiene la siguiente composición: Nitrógeno aprox. 78% en volumen Oxígeno aprox. 21% en volumen Además contiene trazas, de dióxido de carbono, argón, hidrógeno, neón, helio, criptón y xenón.   Por  el  hecho  de  estar  todos  los  cuerpos  (al  menos  normalmente)  sometidos  a  la  presión atmosférica, veremos que muy a menudo nos conviene referimos, no a la presión absoluta, si no a la diferencia entre la presión absoluta y la atmosférica, que es la que se llama presión relativa. 

 Como  sobre  la  tierra  todo  está  sometido  a  la  presión  atmosférica  no  la  notamos.  Se  toma  la correspondiente presión atmosférica como presión de referencia y cualquier divergencia positiva de ésta se designa de sobrepresión. Cuando las presiones son inferiores a la presión atmosférica se generan depresiones. 

Presión absoluta = Presión atmosférica + Presión relativa  7. UNIDADES   PRESIÓN: La unidad S.I. de presión es el Newton/ metro cuadrado, que se denomina Pascal (Pa). Esta  unidad  tiene  el  inconveniente  de  ser  demasiado  pequeña  para  la  mayor  parte  de  las aplicaciones, por  lo que usualmente se utiliza el bar cuyo valor es 100.000 Pa y es equivalente al Kg/cm2 o a 1 Atmósfera.  Así  pues,  si  no  hablamos  con  rigor,  1  bar,  1  atm,  y  1  Kg  /  centímetro  cuadrado  se  pueden considerar equivalentes. 

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   CA DAL: Se denomina caudal (Q) a  la cantidad de fluido que atraviesa una sección dada por unidad de tiempo. S u unidad básica es el metro cúbico por segundo. No obstante, en la práctica se usan las expresiones: ‐ Litros por minuto (I/min) ‐ Metro cúbico por hora (m3/h)   9. PROPIEDADES FÍSICAS DEL AIRE   Como  todos  los  gases,  el  aire  no  tiene  una  forma  determinada.  Toma  la  del  recipiente  que  lo contiene o la de su ambiente. Permite ser comprimido (compresión) y tiene la tendencia a dilatarse (expansión).  La ley que rige estos fenómenos es la de Boyle‐Mariotte:  A  temperatura  constante,  el  volumen  de  un  gas  encerrado  en  un  recipiente  es  inversamente proporcional  a  la  presión  absoluta,  o  sea,  el  producto  de  la  presión  absoluta  y  el  volumen  es constante para una cantidad determinada de gas.  

 Esta ley se demuestra mediante el siguiente ejemplo.  

 

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  Tomando otro enfoque puede afirmarse asimismo:  A  temperatura  constante,  el  volumen  de  una  masa  determinada  de  aire,  es  inversamente proporcional a su presión.  Esta definición está más cercana a  la neumática, ya que consiste en  la compresión de una masa de aire a un volumen  reducido y a  la utilización de una  fuerza  con  la  cual el aire  se expandirá hasta volver a alcanzar su volumen inicial. Esta fuerza es similar a la de un resorte comprimido que tratará de recuperar su longitud inicial.   10. HUMEDAD EN EL AIRE  La cantidad de humedad que el aire puede absorber en forma visible, depende de su temperatura. Cuando el aire atmosférico se enfría, alcanzará un cierto punto en el cual se encuentra saturado de  humedad:  Punto  de  rocío.  Si  la  temperatura  continúa  descendiendo  el  aire  ya  no  puede absorber toda la humedad y el excedente es expelido en forma de minúsculas gotas. Al principio, estas permanecen suspendidas en el aire,  luego se hacen más grandes y precipitan como rocío o como lluvia. Estas gotas forman el condensado que extraemos de la línea de aire comprimido.  Toda agua contenida en el aire atmosférico es absorbida por el compresor. En la práctica se sabe por experiencia qué se deberá drenar mayor cantidad de condensado en días claros y cálidos de verano, que en los fríos y neblinas días de invierno. La explicación para esto es que el aire caliente puede absorber más agua que el aire frío.  CONSECUENCIAS DE LA PRESENCIA DE AGUA EN EL AIRE COMPRIMIDO 

1) El aceite del compresor emulsiona con el aire comprimido y provoca adherencias en  los componentes internos. 

2) En segundo lugar, cuando se agrega al aire comprimido aceite finamente pulverizado para la  lubricación de piezas  internas del equipo, su capacidad  lubricante se ve drásticamente reducida al mezclarse con agua. 

3) El tercer punto a considerar, es el hecho de que un sistema neumático se transformará en hidráulico si no utilizamos todo método disponible para eliminar el agua de su interior. El agua acumulada en  las  tuberías, obstruye el  flujo de aire y así  retarda o aún detiene el trabajo normal,  sin mencionar el perjuicio  causado por  la  corrosión  y el arrastre de  los lubricantes. 

 Sobradas razones para hacer algo. Pero ¿qué? Por  ello  es  muy  importante  la  preparación  del  aire  comprimido  en  la  UNIDAD  DE MANTENIMIENTO.  11. ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE  El aire comprimido debe  ser  filtrado,  lubricado, y a veces deshumidificado antes de  su empleo en cilindros, válvulas, motores y dispositivos de precisión similar.  Todos los compresores aspiran aire húmedo y sus filtros de aspiración no pueden modificar esto, ni eliminar totalmente las partículas salidas del aire atmosférico.  Al aire comprimido conteniendo sólidos, y vapor de agua, debe agregársele el aceite de  lubricación del compresor, que atravesando los aros se incorpora a la salida. Si bien una parte de esta mezcla de 

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agua y aceite de color blancuzco y características ácidas,  se deposita en el  tanque, para  luego  ser drenada, una buena parte de ella se  incorpora a  las  líneas de distribución provocando serios daños en los componentes de los circuitos.  La unidad de  la figura, denominada "Equipo de Protección'' está constituida por un filtro, regulador con manómetro y lubricador.  El conjunto está montado de tal forma que el filtro protege los elementos siguientes, siendo el último elemento  el  lubricador de  forma  tal que  la niebla de  aceite que  él produce no  se precipite  en  el regulador. Cuando se  instala un equipo de protección debe cuidarse  la dirección de circulación del aire ya que en forma inversa el conjunto no funciona correctamente.  

  TEMA 2: PRODUCCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO  1. EL SISTEMA NEUMÁTICO BÁSICO  El sistema neumático básico se compone de dos partes: 

- El sistema de producción y distribución del aire - El sistema de consumo de aire o utilización 

 

     

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2. 1. SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE AIRE  Las partes componentes y sus funciones principales son:  1. Compresor El  aire  aspirado  a  presión  atmosférica  se  comprime  y  entrega  a  presión más  elevada  al  sistema neumático. Se transforma así la energía mecánica en energía neumática. 

 2. Motor eléctrico Suministra la energía mecánica al compresor. Transforma la energía eléctrica en energía mecánica. 

 3. Presostato Controla el motor eléctrico detectando la presión en el depósito. Se regula a la presión máxima a la que desconecta el motor y a la presión mínima a la que vuelve a arrancar el motor. 

 4. Válvula antirretorno Deja pasar el aire comprimido del compresor al depósito e  impide su retorno cuando el compresor está parado. 

 5. Depósito Almacena el aire comprimido. Su tamaño está definido por la capacidad del compresor. Cuanto más grande sea su volumen, más largos son los intervalos de funcionamiento del compresor. 

 6. Manómetro Indica la presión del depósito.  7. Purga automática Purga todo el agua que se condensa en el depósito sin necesitar supervisión  8. Válvula de seguridad Expulsa el aire comprimido si la presión en el depósito sube por encima de la presión permitida.  9. Secador de aire refrigerado Enfría el aire  comprimido hasta pocos grados por encima del punto de  congelación y  condensa  la mayor parte de la humedad del aire, lo que evita tener agua en el resto del sistema. 

 10. Filtro de línea Al  encontrarse  en  la  tubería  principal,  este  filtro  debe  tener  una  caída  de  presión mínima  y  la capacidad de eliminar el aceite lubricante en suspensión. Sirve para mantener la línea libre de polvo, agua y aceite. 

  2.2. SISTEMA DE UTILIZACIÓN  1 Purga del aire Para el consumo, el aire es tomado de  la parte superior de  la tubería principal para permitir que  la condensación ocasional permanezca en la tubería principal; cuando alcanza un punto bajo, una salida de  agua  desde  la  parte  inferior  de  la  tubería  irá  a  una  purga  automática  eliminando  así  el condensado. 

 2. Purga automática Cada tubo descendiente, debe tener una purga en su extremo inferior. El método más eficaz es una 

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purga automática que impide que el agua se quede en el tubo en el caso en que se descuide la purga manual. 

 3. Unidad de acondicionamiento del aire Acondiciona el aire comprimido para suministrar aire limpio a una presión óptima y ocasionalmente añade lubricante para alargar la duración de los componentes del sistema neumático que necesitan lubricación.  4. Válvula direccional Proporciona presión y pone a escape alternativamente las dos conexiones del cilindro para controlar la dirección del movimiento. 

 5. Actuador Transforma  la energía potencial del aire comprimido en trabajo mecánico. En  la figura se  ilustra un cilindro lineal, pero puede ser también un actuador de giro o una herramienta neumática, etc. 

 6. Controladores de velocidad Permiten una regulación fácil y continua de la velocidad de movimiento del actuador. Estos  componentes  se  ilustrarán  con más  detalle  tras  estudiar  la  teoría  del  aire  comprimido.  Es imprescindible para comprender qué pasa en un sistema neumático. !   2. COMPRESORES Para  producir  aire  comprimido  se  utilizan  compresores  que  elevan  la  presión  del  aire  al  valor  de trabajo deseado.  Los mecanismos y mandos neumáticos  se alimentan desde una estación  central. Entonces no es necesario calcular ni proyectar la transformación de la energía para cada uno de los consumidores. El aire comprimido viene de la estación compresora y llega a las instalaciones a través de tuberías.  Los compresores móviles se utilizan en el ramo de  la construcción o en máquinas que se desplazan frecuentemente.  En el momento de  la planificación es necesario prever un  tamaño superior de  la red, con el  fin de poder alimentar aparatos neumáticos nuevos que se adquieran en el  futuro. Por ello, es necesario sobredimensionar  la  instalación, al objeto de que el  compresor no  resulte más  tarde  insuficiente, puesto que toda ampliación ulterior en el equipo generador supone gastos muy considerables.  Es muy importante que el aire sea puro. Si es puro el generador de aire comprimido tendrá una larga duración.  También  debería  tenerse  en  cuenta  la  aplicación  correcta  de  los  diversos  tipos  de compresores.   2.1. TIPOS DE COMPRESORES  Un  compresor  convierte  la  energía mecánica  de  un motor  eléctrico  o  de  combustión,  en  energía potencial de aire comprimido. Los compresores de aire se dividen en dos categorías principales: alternativos y rotativos. Los tipos principales de compresores incluidos en estas categorías se indican en la figura. 

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   2.1.1. COMPRESORES ALTERNATIVOS  Compresor de émbolo de una etapa El aire aspirado a presión atmosférica, se comprime a la presión deseada con una sola compresión.  El movimiento hacia abajo del émbolo aumenta el volumen para crear una presión más baja que  la de la atmósfera, lo que hace entrar el aire en el cilindro por la válvula de admisión. 

 Al final de la carrera, el émbolo se mueve hacia arriba, la válvula de admisión se cierra cuando el aire se  comprime, obligando  a  la  válvula de escape  a  abrirse para descargar el  aire en el depósito de recogida. 

 Este  tipo de  compresor,  alternativo,  se utiliza  generalmente  en  sistemas que  requieran  aire en  la gama de 3‐7 bares. 

  Compresor de émbolo de dos etapas En un  compresor de una  sola etapa,  cuando  se  comprime el aire por encima de 6 bares, el  calor excesivo que se crea, reduce en gran medida su eficacia. Debido a esto, los compresores de émbolo utilizados en los sistemas industriales de aire comprimido son generalmente de dos etapas.  El aire recogido a presión atmosférica se comprime en dos etapas, hasta la presión final. 

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  Si  la  presión  final  es  de  7  bares,  la  primera  etapa  normalmente  comprime  el  aire  hasta aproximadamente 3 bares, tras lo cual se enfría. Se alimenta entonces el cilindro de la segunda etapa que comprime el aire hasta 7 bares. 

 El aire  comprimido entra en el  cilindro de  segunda etapa de  compresión a una  temperatura muy reducida, tras pasar por el refrigerador  intermedio, mejorando el rendimiento en comparación con una unidad de una sola compresión. La temperatura final puede estar alrededor de 120° C. 

 Compresor de diafragma Los compresores de diafragma suministran aire comprimido seco hasta 5 bares y totalmente libre de aceite. Por lo tanto, se utilizan ampliamente en la industria alimenticia, farmacéutica y similar. 

 El diafragma proporciona un cambio en el volumen de la cámara, lo que permite la entrada del aire en la carrera hacia abajo y la compresión y el escape en la carrera hacia arriba.  

  2.1.2. COMPRESORES ROTATIVOS  Compresor rotativo de paletas deslizantes Este compresor  tiene un  rotor montado excéntricamente con una serie de paletas que se deslizan 

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dentro de ranuras radiales. 

  

Al girar el rotor,  la fuerza centrífuga mantiene  las paletas en contacto con  la pared del estator y el espacio  entre  las  paletas  adyacentes  disminuye  desde  la  entrada  de  aire  hasta  la  salida, comprimiendo así el aire. 

 La  lubricación y  la estanqueidad  se obtienen  inyectando aceite en  la  corriente de aire  cerca de  la entrada.  El  aceite  actúa  también  como  refrigerante para eliminar parte del  calor  generado por  la compresión, para limitar la temperatura alrededor de 190° C.  Compresor de tornillo Dos  rotores helicoidales  engranan  girando en  sentidos  contrarios. El espacio  libre ellos disminuye axialmente en volumen, lo que comprime el aire atrapado entre los rotores.  El  aceite  lubrifica  y  cierra  herméticamente  los  dos  tornillos  rotativos.  Los  separadores  de  aceite, eliminan el mismo del aire de salida.  Con  estas máquinas  se  pueden  obtener  caudales  unitarios  continuos  y  elevados  de más  de  400 m3/min, a presiones superiores a 10 bares  Este tipo de compresor, a diferencia del compresor de paletas, ofrece un suministro continuo libre de altibajos.  El tipo  industrial de compresor de aire más común, sigue siendo  la máquina alternativa, aunque  los tipos de tornillo y paletas se están usando cada vez más. 

    

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Turbo compresor radial Como su denominación indica, este compresor funciona de forma muy semejante a una turbina, sólo que aquí los álabes en lugar de producir trabajo, lo consumen. 

 El recorrido del gas se realiza, entre etapa y etapa, siguiendo un camino radial. De ahí su nombre. 

 El gas proyectado contra la carcasa transforma su energía cinética en energía de presión. Tomado de  la atmósfera, el aire va  recorriendo  todas  las etapas de  compresión. Puede advertirse que  a medida  que  se  van  superando  etapas,  la  presión  acumulada  aumenta  con  la  consiguiente disminución de volumen por unidad de masa. 

 Dependiendo  del  tipo  de  construcción,  pueden  conseguirse  resultados muy  aceptables  desde  el punto de vista de la energía consumida.  La figura nos presenta una construcción esquemática del eje común en la que todos los álabes son de igual diámetro y giran a la misma velocidad angular. 

 En  general,  este  tipo  de  compresores  permiten  manejar  grandes  caudales  a  grandes  presiones (220.000 m3fh y 300 bar, como máximo).  

   3. REFRIGERACIÓN  Por  efecto  de  la  compresión  del  aire  se  desarrolla  calor  que  debe  evacuarse. De  acuerdo  con  la cantidad de calor que se desarrolle, se adoptará la refrigeración más apropiada.  En  compresores  pequeños,  las  aletas  de  refrigeración  se  encargan  de  irradiar  el  calor.  Los compresores mayores van dotados de un ventilador adicional, que evacua el calor.  

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  4. LUGAR DE EMPLAZAMIENTO La estación de compresión debe situarse en un  local cerrado e  insonorizado. El  recinto debe estar bien ventilado y el aire aspirado debe ser lo más fresco, limpio de polvo y seco posible.  5. ACUMULADOR DE AIRE COMPRIMIDO El  acumulador  o  depósito  sirve  para  estabilizar  el  suministro  de  aire  comprimido.  Compensa  las oscilaciones de presión en la red de tuberías a medida que se consume aire comprimido.  Gracias a la gran superficie del acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este motivo, en el acumulador se desprende directamente una parte de la humedad del aire en forma de agua  

 El tamaño de un acumulador de aire comprimido depende: 

- Del caudal de suministro del compresor  - Del consumo de aire  - De la red de tuberías (volumen suplementario)  - Del tipo de regulación  - De la diferencia de presión admisible en el interior de la red.  

 6. DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO   Como  resultado  de  la  racionalización  y  automatización  de  los  dispositivos  de  fabricación,  las empresas precisan continuamente una mayor cantidad de aire. Cada máquina y mecanismo necesita una  determinada  cantidad  de  aire,  siendo  abastecido  por  un  compresor,  a  través  de  una  red  de tuberías.  

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El  diámetro  de  las  tuberías  debe  elegirse  de manera  que  si  el  consumo  aumenta,  la  pérdida  de presión  entre  él  depósito  y  el  consumidor  no  sobrepase  10  kPa  (0,1  bar).  Si  la  caída  de  presión excede  de  este  valor,  la  rentabilidad  del  sistema  estará  amenazada  y  el  rendimiento  disminuirá considerablemente. En la planificación de instalaciones nuevas debe preverse una futura ampliación de  la  demanda  de  aire,  por  cuyo motivo  deberán  dimensionarse  generosamente  las  tuberías.  El montaje posterior de una red más importante supone costos dignos de mención  7.1. Tendido de la red  No  solamente  importa  el  dimensionado  correcto  de  las  tuberías,  sino  también  el  tendido  de  las mismas.  Las tuberías requieren un mantenimiento y vigilancia regulares, por cuyo motivo no deben instalarse dentro de obras ni en emplazamientos demasiado estrechos. En estos casos, la detección de posibles fugas se hace difícil. Pequeñas faltas de estanqueidad ocasionan considerables pérdidas de presión.  En el tendido de  las tuberías debe cuidarse, sobre todo, de que  la tubería tenga un descenso en el sentido de la corriente, del 1 al 2%. 

º   

En consideración a la presencia de condensado, las derivaciones para las tomas aire en el caso de que las tuberías estén tendidas horizontalmente, se dispondrán siempre en la parte superior del tubo. Así se evita que el agua condensada que posiblemente en encuentre en la tubería principal llegue a través de las tomas. Para recoger y vaciar el agua condensada se disponen tuberías especiales en la parte inferior de la principal.  

  

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 En la mayoría de los casos, la red principal se monta en circuito cerrado. Desde la tubería principal se instalan las uniones de derivación. Con este tipo de montaje de la red de aire comprimido se obtiene una alimentación uniforme cuando el consumo de aire es alto. El aire puede pasar en dos direcciones.  En la red cerrada con interconexiones hay un circuito cerrado, que permite trabajar en cualquier sitio con aire, mediante las conexiones longitudinales y transversales de la tubería de aire comprimido, Ciertas tuberías de aire comprimido pueden ser bloqueadas mediante válvulas de cierre (correderas) si no se necesitan o si hay que separarlas para efectuar reparaciones y trabajos de mantenimiento. También existe la posibilidad de comprobar faltas de estanqueidad.   

  7. MATERIAL DE TUBERÍAS  7.1 Tuberías principales Para la elección de los materiales brutos, tenemos diversas posibilidades: Cobre Tubo de acero negro Latón Tubo de acero galvanizado Acero fino Plástico Las tuberías deben poderse desarmar fácilmente, ser resistentes a la corrosión y de precio módico. Las  tuberías  que  se  instalen  de  modo  permanente  se  montan  preferentemente  con  uniones soldadas. Estas tuberías así unidas son estancas y, además de precio económico. El inconveniente de estas uniones consiste en que al soldar se producen cascarillas que deben retirarse de  las tuberías. 

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De la costura de soldadura se desprenden también fragmentos de oxidación; por eso, conviene y es necesario incorporar una unidad de mantenimiento.  En las tuberías de acero galvanizado, los empalmes de rosca no siempre son totalmente herméticos. La resistencia a la corrosión de estas tuberías de acero no es mucho mejor que la del tubo negro. Los lugares desnudos (roscas) también se oxidan, por lo que también en este caso es importante emplear unidades de mantenimiento. Para casos especiales se montan tuberías de cobre o plástico.  7.2 Derivaciones hacia los receptores  Los  tubos  flexibles  de  goma  solamente  han  de  emplearse  en  aquellos  casos  en  que  se  exija  una flexibilidad en  la  tubería y no sea posible  instalar  tuberías de plástico por  los esfuerzos mecánicos existentes. Son más caros y no son tan manipulables como las tuberías de plástico.  Las tuberías de polietileno y poliamida se utilizan cada vez más en la actualidad para unir equipos de maquinaria. Con racores rápidos se pueden tender de forma rápida, sencilla y económica.  

                    8. PREPARACIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO   8.1 Impurezas  En  la  práctica  se  presentan  muy  a  menudo  los  casos  en  que  la  calidad  del  aire  comprimido desempeña un papel primordial.  Las impurezas en forma de partículas de suciedad u óxido, residuos de aceite lubricante y humedad dan  origen  muchas  veces  a  averías  en  las  instalaciones  neumáticas  y  a  la  destrucción  de  los elementos neumáticos.  Mientras que la mayor separación del agua de condensación tiene lugar en el separador, después de la refrigeración,  la separación fina, el filtrado y otros tratamientos del aire comprimido se efectúan en el puesto de aplicación.  Hay que dedicar especial atención a la humedad que contiene el aire comprimido. El agua (humedad) llega al  interior de  la red con el aire que aspira el compresor. La cantidad de humedad depende en primer lugar de la humedad relativa del aire, que ‐a su vez depende de la temperatura del aire y de las condiciones climatológicas.  La humedad absoluta es la cantidad de agua contenida en un m3 de aire.  El grado de saturación es la cantidad de agua que un m3 de aire puede absorber, como máximo, a la temperatura considerada. La humedad es entonces del 100%, como máximo (temperatura del punto de rocío) El diagrama de la figura  muestra la saturación del aire en función de la temperatura. 

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 Ejemplo: Para un punto de rocío de 293 K (20'C), la humedad contenida en un m3 de aire es de 17,3 g. Remedio: Filtrado correcto del aire aspirado por el compresor Utilización de compresores exentos de aceite. Si el aire comprimido contiene humedad, habrá de someterse a un secado. Existen varios procedimientos: 

- Secado por absorción - Secado por adsorción - Secado por enfriamiento 

 Ejemplo: Para un punto de rocío de 313 K (40 C)  la humedad contenida en un m3 de aire es de 50 gramos.  Secado por absorción El secado por absorción es un procedimiento puramente químico. El aire comprimido pasa a través de un lecho de sustancias secantes. En cuanto el agua o vapor de agua entra en contacto con dicha sustancia,  se  combina  químicamente  con  ésta  y  se  desprende  como mezcla  de  agua  y  sustancia secante. Esta mezcla  tiene que ser eliminada regularmente del absorbedor. Ello se puede realizar manual o automáticamente. Con el tiempo se consume la sustancia secante, y debe suplirse en intervalos regulares (2 a 4 veces al año). Al mismo tiempo, en el secador por absorción se separan vapores y partículas de aceite. No obstante, las cantidades de aceite, si son grandes, influyen en el funcionamiento del secador. Por esto conviene montar un filtro fino delante de éste. 

 El procedimiento de absorción se distingue: 

- Instalación simple  - Reducido desgaste mecánico, porque el secador no tiene piezas móviles  - No necesita aportación de energía exterior 

 Secado por adsorción Este principio se basa en un proceso físico. (Adsorber: Deposito de sustancias sobre la superficie de cuerpos sólidos.) El material de secado es granuloso con cantos vivos o en  forma de perlas. Se compone de casi un 100% de dióxido de silicio. En general se le da el nombre de Gel. 

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La misión del gel consiste en adsorber el agua y el vapor de agua. El aire comprimido húmedo se hace pasar a través del lecho de gel, que fija la humedad. La capacidad adsorbente de un lecho de gel es naturalmente limitada. Si está saturado, se regenera de forma simple. A través del secador se sopla aire caliente, que absorbe la humedad del material de secado. El calor necesario para  la regeneración puede aplicarse por medio de corriente eléctrica o también con aire comprimido caliente. Disponiendo en paralelo dos secadores, se puede emplear uno para el secado del aire, mientras el otro es regenera (soplándolo con aire caliente). 

  Secado por enfriamiento Los secadores de aire comprimido por enfriamiento se basan en el principio de una reducción de  la temperatura del punto de rocío. Se entiende por temperatura del punto de rocío aquella a la que hay que enfriar un gas, al objeto de que se condense el vapor de agua contenido. El aire comprimido a secar entra en el secador pasando primero por el llamado intercambiador de calor de aire‐aire. El  aire  caliente  que  entra  en  el  secador  se  enfría  mediante  aire  seco  y  frío  proveniente  del intercambiador de calor (vaporizador). El condensado de aceite y agua se evacua del intercambiador de calor, a través del separador. Este  aire  preenfriado  pasa  por  el  grupo  frigorífico  (vaporizador)  y  se  enfría  más  hasta  una temperatura de unos 274,7 K  (1,7  °C) En este proceso se elimina por segunda vez el agua y aceite condensados. Seguidamente  se  puede  hacer  pasar  el  aire  comprimido  por  un  filtro  fino,  al  objeto  de  eliminar nuevamente partículas de suciedad. 

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  9. REGULADORES DE PRESIÓN  9.1. Regulador de presión con orificio de escape El regulador tiene la misión de mantener la presión de trabajo (secundaria) lo más constante posible, independientemente de las variaciones que sufra la presión de red (primaria) y del consumo de aire. La presión primaria siempre ha de ser mayor que la secundaria. Es regulada por la membrana (1), que es sometida, por un lado, a la presión de trabajo, y por el otro a la fuerza de un resorte (2), ajustable por medio de un tornillo (3). A medida que  la presión de  trabajo  aumenta,  la membrana  actúa  contra  la  fuerza del muelle.  La sección  de  paso  en  el  asiento  de  válvula  (4)  disminuye  hasta  que  la  válvula  cierra  el  paso  por completo. En otros términos, la presión es regulada por el caudal que circula. Al tomar aire, la presión de trabajo disminuye y el muelle abre la válvula. La regulación de la presión de salida ajustada consiste, pues, en la apertura y cierre constantes de la válvula. Al objeto de evitar oscilaciones, encima del platillo de válvula (6) hay dispuesto un amortiguador neumático o de muelle (5). La presión de trabajo se visualiza en un manómetro. Cuando  la  presión  secundaria  aumenta  demasiado,  la membrana  es  empujada  contra  el muelle. Entonces se abre el orificio de escape en  la parte central de  la membrana y el aire puede salir a  la atmósfera por los orificios de escape existentes en la caja. 

  9.2 Regulador de presión sin orificio de escape 

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En  el  comercio  se  encuentran  válvulas  de  regulación  de  presión  sin  orificio  de  escape.  Con  estas válvulas no es posible evacuar el aire comprimido que se encuentra en las tuberías. Funcionamiento: Por medio del tornillo de ajuste  (2) se pretensa el muelle (8) solidario a  la membrana (3). Según el ajuste del muelle (8), se abre más o menos el paso del lado primario al secundario. El vástago (6) con la membrana (5) se separa más o menos del asiento de junta. Si no se toma aire comprimido del  lado secundario,  la presión aumenta y empuja  la membrana (3) venciendo  la  fuerza del muelle  (8). El muelle  (7) empuja el vástago hacia abajo, y en el asiento se cierra el paso de aire. Sólo después de haber tomado aire del lado secundario, puede afluir de nuevo aire comprimido del lado primario. 

    10. LUBRICADOR DE AIRE COMPRIMIDO El lubricador tiene la misión de lubricar los elementos neumáticos en medida suficiente. El lubricante previene un desgaste prematuro de las piezas móviles, reduce el rozamiento y protege los elementos contra la corrosión. Los  lubricadores  trabajan  generalmente  según  el  principio  "Venturi".  La  diferencia  de  presión Ap (caída de presión) entre la presión reinante antes de la tobera y la presión en el lugar más estrecho de ésta se emplea para aspirar líquido (aceite) de un depósito y mezclarlo con el aire. El  lubricador no  trabaja hasta que  la velocidad del  flujo es suficientemente grande. Si se consume poco  aire,  la  velocidad  de  flujo  en  la  tobera  no  alcanza  para  producir  una  depresión  suficiente  y aspirar el aceite del depósito. Por eso, hay que observar los valores de flujo que indique el fabricante, 

 El lubricador mostrado en este lugar trabaja según el principio Venturi. El aire comprimido atraviesa el  aceitador  desde  la  entrada   hasta  la  salida.  Por  el  estrechamiento de  sección  en  la  válvula,  se 

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produce una caída de presión. En el canal y en la cámara de goteo se produce una depresión (efecto de succión). A través del canal  y del tubo elevador  se aspiran gotas de aceite. Estas llegan, a través de la cámara de goteo  y del canal hasta el aire comprimido que afluye hacia la salida . Las gotas de aceite son pulverizadas por el aire comprimido y llegan en éste estado hasta el consumidor.  La sección de flujo varia según la cantidad de aire que pasa y varia la caída de presión, o sea, varía la cantidad de  aceite.  En  la  parte  superior del  tubo  elevador  (4)  se puede  realizar otro  ajuste de  la cantidad de aceite, por medio de un tornillo.  Una determinada cantidad de aceite ejerce presión sobre el aceite que se encuentra en el depósito, a través de la válvula de retención .  

 

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TEMA 3: ACTUADORES  

Son los elementos finales de todos los circuitos, son los encargados de realizar el trabajo mecánico, y su comportamiento es el mismo si el circuito es neumático puro o electroneumático. Para su selección se deben atender a las recomendaciones del fabricante, considerando las presiones de trabajo, fuerzas a realizar y otras características de diseño, para obtener el tamaño de actuador necesario  1. CILINDROS 1.1 Constitución de los cilindros  El  cilindro  de  émbolo  se  compone de:  Tubo,  tapa posterior,  tapa  anterior  con  cojinete,  junta del vástago, vástago, junta de rascador y émbolo con junta.  

  Tubo  cilíndrico:  se  construye en  tubo de acero estirado  sin  costura. Para prolongar  la  vida de  las juntas,  la  superficie  del  tubo  debe  tener  un mecanizado  de  perfección.  También  se  construye  en aluminio,  latón o acero  inoxidable con superficie de  rozadura de cromo duro. Estas ejecuciones se emplean para proteger de  influencias corrosivas. El grosor de  la pared depende de  la presión que tenga que soportar.  Pistón:  El  pistó  puede  estar  construido  en  aluminio,  latón,  acero  o  acero  inoxidable.  Separa  las cámaras anterior y posterior del cuerpo del cilindro.  

 

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 Vástago: suelen estar  fabricados en acero o acero  inoxidable dependiendo de su aplicación. Por  lo general,  se monta pulido o  cromado para  reducir  su  fricción.  El diámetro  viene  en  función de:  el empuje que se vaya a encontrar y la longitud de la carrera (distancia que recorre el vástago).  

  Culatas:  se montan  en  el  final del  cuerpo del  cilindro.  En  los  cilindros de  simple  efecto  existe un orificio roscado en la culata delantera que permite al aire entrar y salir. Llevan incorporados orificios roscados para las entradas y salidas de aire. Se utilizan varios métodos para fijar las culatas al cuerpo del cilindro: atornilladas, roscadas, empernadas, engarzadas, aseguradas mediante tirantes, etc.  

  

Cojinete de  vástago:  va  alojado  en  la  culata delantera de  los  cilindros. Ayuda  a  reducir  cualquier movimiento lateral del vástago, es decir, hace de guía. Se construyen en materiales antifricción.  Amortiguación  interna:  los  cilindros  neumáticos  pueden  funcionar  a  velocidades muy  altas  que podrían producir un gran  impacto entre el pistón y  las culatas de  los extremos. Para evitar esto se amortiguan los extremos.  Cuando el pistón empieza a moverse hacia  la culata del  final, empuja al aire hasta que sale por el orificio de la culata. El rápido desalojo de aire permite al cilindro moverse a la máxima velocidad.  

 

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En el pistón se coloca un cubo o manguito. Cuando éste accede al paso de caudal de aire de la culata, la línea de desalojo de normal de aire se corta. Ahora el aire sólo puede salir a través de un orificio regulable. 

 Dado  que  el  aire  sólo  puede  salir  por  este  orificio más  estrecho,  el  pistón  pierde  velocidad  al aumentar la presión. Esta pérdida de velocidad del pistón “amortigua” el impacto entre el pistón y la culata final. 

 Llevan  incorporada  una  válvula  antirretorno  que  asegura  que  el  aire  sólo  pase  por  el  tornillo  de reglaje  cuando  el  cubo  del  pistón  accede  a  la  culata.  Cuando  el  pistón  tenga  que moverse  en  la dirección contraria, la presión de aire abrirá la válvula antirretorno. Ahora el aire puede actuar sobre la gran superficie del pistón, y proporcionarle  la máxima fuerza de puesta en marcha. Esto significa que un cilindro amortiguado puede ponerse en marcha rápidamente. 

 

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Juntas: se utilizan para evitar  las fugas e  incrementos de fricción significativos. Encontramos juntas: en el pistón, entre el pistón y el vástago, entre  las culatas y el cuerpo del cilindro, en  la culata final delantera que obtura el vástago, etc.  Junta rascador: evita que  los contaminantes accedan al cilindro. Se trata de una  junta fabricada en material blando.  

 1.2 Clasificación de los cilindros Atendiendo a la función de los cilindros neumáticos, estos pueden clasificarse en dos grandes grupos: • De simple efecto. • De doble efecto. 

  1.2.1 Cilindros de simple efecto Estos cilindros tienen solamente una conexión de aire comprimido. No pueden realizar trabajo más que en un solo sentido; el retomo del vástago se realiza por un muelle incorporado, o por una fuerza externa. El aire comprimido, pues, es solo necesario para un sentido de traslación. El resorte interno está dimensionado de manera que vuelva lo más rápidamente posible el émbolo a su posición inicial. Para los cilindros de simple efecto, con muelle incorporado, la carrera está en función de la longitud de dicho  resorte, y por esta causa,  los cilindros de  simple efecto no  sobrepasan  la carrera de 100 mm. Su utilización se limita a trabajos simples, tajes como sujeción, e pulsión, alimentación, etc.    

  

  1.2.2 Cilindros de doble efecto La fuerza ejercida por el aire comprimido anima al émbolo, en cilindros de doble efecto, a realizar un movimiento de traslación en los dos sentidos. Se dispone de una fuerza útil tanto en la ida como en el retomo. Siendo diferentes debido a la diferencia de diámetros. Los  cilindros de doble efecto  se emplean especialmente en  los  casos en que el émbolo  tiene que realizar esfuerzo también al retomar a su posición inicial.  

     

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1.3 Tipos de cilindros  1.3.1 Cilindro de doble vástago  Los cilindros de doble vástago, como muestra la figuras presentan la ventaja de que en ambas caras del pistón tienen las superficies idénticas, por lo cual pueden trabajar a iguales velocidades y fuerzas en ambas direcciones. El guiado es mejor, puesto que tiene más puntos de sujeción, además resulta muy útil en el caso de falta de espacio, para colocación de levas.   

  

1.3.2 Cilindros tándem Consiste en dos cilindros montados en línea con los émbolos interconectados por un vástago común que permite convertirlos en cilindros de doble efecto. La gran ventaja de los cilindros en tándem es que multiplican las fuerzas sin necesidad de incrementar las presiones de trabajo o la superficie del émbolo. Se utiliza cuando son necesarias fuerzas considerables y se dispone de un espacio reducido, no siendo posible la utilización de un diámetro mayor.  

   

1.3.3 Cilindro multiposicional Este elemento está constituido por dos o más cilindros de doble efecto. Los diferentes elementos están acoplados como  indica el esquema adjunto. Según el émbolo al que se aplique presión actúa uno  u  otro  cilindro.  Cuando  se  unen  dos  cilindros  de  carreras  distintas  pueden  obtenerse  cuatro posiciones finales diferentes. Aplicación: ‐ Colocación de piezas en estantes, por medio de cintas de transporte. ‐ Mando de palancas. ‐ Dispositivos de clasificación  

   

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1.3.4 Cilindro telescópico Son  cilindros,  normalmente,  de  simple  efecto  usados  para  largos  desplazamientos  y  en  equipos móviles. Los cilindros telescópicos tienen dos o más fases también llamadas secciones o camisas que están  construidas una dentro de  la otra. Estos  cilindros  tienen una  fuerza  inicial muy  grande que disminuye a medida que van entrando en funcionamiento las diferentes fases, ya que cada fase tiene una sección menor que la anterior.   

   

1.3.5 Cilindros sin vástago  Los cilindros sin vástago son del tipo de doble efecto y son ideales para instalaciones compactas o en aquellas  otras  en  las  que  el  espacio  es  limitado.  La  longitud  de  la  instalación  de  los  cilindros  sin vástago  es  sólo  ligeramente  mayor  que  su  carrera.  Los  cilindros  sin  vástago  pueden  utilizarse ahorrando un 50% de espacio con respecto a cilindros de doble efecto convencionales. La corredera se encuentra acoplada al pistón mecánicamente o mediante un  imán permanente. Al moverse la junta superior limpia y reajusta el fleje. Esto impide que penetren contaminantes al área de estanqueidad del cilindro.  

     

              

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2. ACTUADORES DE GIRO  2.1 Actuadores de giro piñón‐cremallera Son  cilindros  de  doble  efecto,  el  vástago  es  una  cremallera  que  acciona  un  piñón  transforma  el movimiento lineal en un movimiento giratorio hacia la izquierda o hacia la derecha, según el sentido del émbolo.  Los ángulos de giro  corrientes pueden  ser de 45°,90°,180°,290° hasta 720°.Es posible determinar el margen de giro dentro del margen total por medio de un tornillo de ajuste. Los  accionamientos  de  giro  se  emplean  para  voltear  piezas,  doblar  tubos  metálicos,  regular acondicionadores de aire, accionar válvulas de cierre, etc.  

  

2.2 Actuador de giro de paleta Como  el  actuador  de  giro  piñón‐cremallera,  éste  también  puede  realizar  un movimiento  angular limitado, que rara vez sobrepasa los 300°. La estanqueización presenta dificultades y el diámetro o el ancho permiten a menudo obtener pares de fuerza pequeños.  

  

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TEMA 4: VÁLVULAS  1. GENERALIDADES Los mandos neumáticos están constituidos por elementos de  señalización, elementos de mando y una porte de  trabajo, Los elementos de señalización y mando modulan  las  fases de  trabajo de  los elementos de trabajo y se denominan válvulas. Las válvulas son elementos que mandan o  regulan  la puesta en marcha, el paro y  la dirección, así como  la  presión  o  el  caudal  del  fluido  enviado  por  una  bomba  hidráulica  o  almacenado  en  un depósito. En  lenguaje  internacional, el  término  "válvula" o  "distribuidor" es el  término general de todos los tipos tales como válvulas de corredera, de bola, de asiento, grifos, etc. Esta es  la definición de  la norma DIN/ISO 1219 conforme a una recomendación del CETOP  (Comité Européen des Transmissions Oléohydrauliques et Pneumatiques). Según su función las válvulas se subdividen en 5 grupos: 

1. Válvulas de vías o distribuidoras     4. Válvulas de caudal 

2. Válvulas de bloqueo    5. Válvulas de cierre 

3. Válvulas de presión    

 2 VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS O DE VÍAS Estas válvulas son los componentes que determinan el camino que ha de tomar la corriente de aire, a saber, principalmente puesta en marcha y paro (Start‐Stop).  2.1 Representación esquemática de las válvulas Para representar las válvulas distribuidoras en los esquemas de circuito se utilizan símbolos; éstos no dan ninguna orientación sobre el método constructivo de la válvula; solamente indican su función. Las posiciones de las válvulas distribuidoras se representan por medio de cuadrados. 

 La cantidad de cuadrados yuxtapuestos indica la cantidad de. posiciones de la válvula distribuidora. 

 El funcionamiento se representa esquemáticamente en el interior de las casillas (cuadros). 

 Las líneas representan tuberías o conductos. Las flechas, el sentido de circulación del fluido. 

 Las posiciones de cierre dentro de las casillas se representan mediante líneas transversales. 

 La unión de conductos o tuberías se representa mediante un punto. 

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Las  conexiones  (entradas  y  salidas)  se  representan  por medio  de  trazos  unidos  a  la  casilla  que esquematiza la posición de reposo o inicial. 

 La  otra  posición  se  obtiene  desplazando  lateralmente  los  cuadrados,  hasta  que  las  conexiones coincidan. 

 Las posiciones pueden distinguirse por medio de letras minúsculas a, b, c ... y 0. 

 Válvula de 3 posiciones. Posición intermedia = Posición de reposo. 

  Por posición de  reposo se entiende, en el caso de válvulas con dispositivo de reposición, p. ej., un muelle, aquella posición que las piezas móviles ocupan cuando la válvula no está conectada.  La  posición  inicial  es  la  que  tienen  las  piezas móviles  de  la  válvula  después  del montaje  de  ésta, establecimiento de  la presión y, en  caso dado  conexión de  la  tensión eléctrica. Es  la posición por medio de la cual comienza el programa preestablecido.  Conductos  de  escape  sin  empalme  de  tubo  (aire  evacuado  a  la  atmósfera).  Triángulo  junto  al símbolo. 

 Conductos  de  escape  con  empalme  de  tubo  (aire  evacuado  a  un  punto  de  reunión).  Triángulo ligeramente separado del símbolo. 

 Para evitar errores durante el montaje, los empalmes se identifican por medio de letras mayúsculas o de números: Rige lo siguiente: 

- Tuberías o conductos de trabajo: A, B, C     2, 4, 6 (número par) - Empalme de energía:       P       1 - Salida de escape:       R, S, T                   3, 5, 7 (número impar) - Tuberías o conductos de pilotaje  Z, Y, X     12, 14, 16 

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Ejemplos de denominación  

  Las  válvulas  de  vías  son  representadas  indicándose  la  cantidad  de  conexiones,  la  cantidad  de posiciones y la dirección del paso de aire. Las entradas y las salidas de una válvula están debidamente señalizadas para evitar equivocaciones al efectuar las conexiones.  Válvulas de vías: conexione y posiciones  

 

 2.2 Accionamiento de válvulas Según el tiempo de accionamiento se distingue entre: 

1. Accionamiento permanente, señal continua. 

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La válvula es accionada manualmente o por medios mecánicos, neumáticos o eléctricos durante todo el tiempo hasta que tiene  lugar el reposicionamiento. Este es manual o mecánico por medio de un muelle. 

2. Accionamiento momentáneo, impulso. La válvula es invertida por una señal breve (impulso) y permanece indefinidamente en esa posición, hasta que otra señal la coloca en su posición anterior.  

        2.3 Características de construcción de válvulas distribuidoras Las características de construcción de las válvulas determinan su duración, fuerza de accionamiento, racordaje y tamaño. 

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Según la construcción, se distinguen los tipos siguientes: 

Válvulas de asiento  esférico 

  disco plano 

  émbolo 

Válvulas de corredera  émbolo y cursor 

  disco giratorio  2.3.1 Válvulas de asiento En estas válvulas,  los empalmes  se abren y  cierran por medio de bolas, discos, placas o conos. La estanqueidad  se  asegura  de  una  manera  muy  simple,  generalmente  por  juntas  elásticas.  Los elementos  de  desgaste  son  muy  pocos  y,  por  tanto,  estas  válvulas  tienen  gran  duración.  Son insensibles a la suciedad y muy robustas. La fuerza de accionamiento es relativamente elevada, puesto que es necesario vencer  la resistencia del muelle incorporado de reposicionamiento y la presión del aire.  Válvulas de asiento esférico Estas válvulas son de concepción muy simple y, por  tanto, muy económicas. Se distinguen por sus dimensiones muy pequeñas. Un muelle mantiene  apretada  la  bola  contra  el  asiento;  el  aire  comprimido  no  puede  fluir  del empalme  P  hacia  la  tubería  de  trabajo  A.  Al  accionar  el  taqué,  la  bola  se  separa  del  asiento.  Es necesario  vencer  al  efecto  la  resistencia  M  muelle  de  reposicionamiento  y  la  fuerza  del  aire comprimido. Estas válvulas son distribuidoras 2/2, porque tienen dos posiciones (abierta y cerrada) y dos orificios activos (P y A). Con escape a  través del  taqué de accionamiento,  se utilizan  también  como válvulas distribuidoras 3/2. El accionamiento puede ser manual o mecánico. 

   

 Válvulas de asiento plano Las  válvulas  representadas  en  la  figura  90  tienen  una  junta  simple  que  asegura  la  estanqueidad necesaria. El tiempo de respuesta es muy pequeño, puesto que un desplazamiento corto determina 

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un gran caudal de paso, También estas válvulas son  insensibles a  la suciedad y tienen, por eso, una duración muy larga.  Al accionar el taqué, en un margen breve se unen los tres empalmes P, A y R. Como consecuencia, en movimientos lentos una cantidad grande de aire comprimido escapa de P hacia R, a la atmósfera, sin haber rendido antes trabajo. Estas son válvulas que no tienen escape exento de solapo. 

 

 Las  válvulas  construidas  según  el principio de disco  individual  tienen un  escape  sin  solapo. No  se pierde aire cuando la conmutación tiene lugar de forma lenta.  Al accionar el  taqué  se cierra primeramente el conducto de escape de A hacia R, porque el  taqué asienta sobre el disco. Al seguir apretando, el disco se separa del asiento, y el aire puede circular de P hacia A. El reposicionamiento se realiza mediante un muelle.  Las  válvulas  distribuidoras  3/2  se  utilizan  para mandos  con  cilindros  de  simple  efecto  o  para  el pilotaje de servoelementos. En el caso de una válvula abierta en reposo (abierta de P hacia A), al accionar se cierra con un disco el paso de P hacia A. Al seguir apretando, otro disco se levanta de su asiento y abre el paso de A hacia R. El aire puede escapar entonces por R. Al soltar el taqué,  los muelles reposicionan el émbolo con los discos estanqueizantes hasta su posición inicial. Las  válvulas  pueden  accionarse manualmente  o  por medio  de  elementos mecánicos,  eléctricos  o neumáticos.   Una válvula 4/2 que  trabaja  según este principio es una  combinación de dos válvulas 3/2, una de ellas cerrada en posición de reposo y la otra, abierta en posición de reposo. En  la figura,  los conductos de P hacia B y de A hacia R están abiertos. Al accionar simultáneamente los dos taqués se cierra el paso de P hacia B y de A hacia R. Al seguir apretando los taqués contra los discos, venciendo la fuerza de los muelles de reposicionamiento se abre el paso de P hacia A y de B hacia R. Esta válvula tiene un escape sin solapo y regresa a su posición inicial por la fuerza de los muelles. Se emplea para mandos de cilindros de doble efecto.  2.3.2. Válvulas de corredera  En estas válvulas, los diversos orificios se unen o cierran por medio de una corredera de émbolo, una corredera plana de émbolo o una corredera giratoria.  

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Válvula de corredera longitudinal El elemento de mando de está válvula es un émbolo que  realiza un desplazamiento  longitudinal y une  o  separa  al mismo  tiempo  los  correspondientes  conductos.  La  fuerza  de  accionamiento  es reducida, porque no hay  que  vencer una  resistencia de presión de  aire o de muelle  (como  en  el principio  de  bola  o  de  junta  de  disco).  Las  válvulas  de  corredera  longitudinal  pueden  accionarse manualmente o mediante medios mecánicos, eléctricos o neumáticos. Estos tipos de accionamiento también pueden emplearse para  reposicionar  la  válvula a  su posición  inicial.  La  carrera es mucho mayor que en las válvulas de asiento plano.  

 

En  esta  ejecución  de  válvulas  de  corredera,  la  estanqueidad  representa  un  problema.  El  sistema conocido «metal contra metal‐ utilizado en hidráulica exige un perfecto ajuste de la corredera en el interior del cilindro. Para reducir las fugas al mínimo, en neumática, el juego entre la corredera y el cilindro no debe sobrepasar 0,002 a 0.004 mm. Para que los costos de fabricación no sean excesivos, sobre el émbolo se utilizan juntas tóricas (anillos toroidales) o de doble copa o juntas tóricas fijas en el cuerpo. Al objeto de evitar que los elementos estanqueizantes se dañen, los orificios de empalme pueden repartirse en la superficie del cilindro. 

 

 

 

Válvula de corredora y cursor lateral En esta válvula, un émbolo de mando  se hace  cargo de  la  función de  inversión.  Los  conductos  se unen  o  separan,  empero,  por medio  de  una  corredera  plana  adicional.  La  estanqueización  sigue siendo buena aunque la corredera plana se desgaste, puesto que se reajusta automáticamente por el efecto de¡ aire comprimido y de¡ muelle  incorporado. En el émbolo de mando mismo, hay anillos 

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toroidales que hermetizan  las cámaras de aire. Estas  juntas no se deslizan nunca por encima de  los orificios pequeños. La  válvula  representada  en  la  figura  108  es  una  válvula  distribuidora  4/2  (según  el  principio  de corredera y cursor lateral). Se invierte por efecto directo de aire comprimido. Al recibir el émbolo de mando aire comprimido de¡ empalme de mando Y, une el conducto P con B, y el aire de la tubería A escapa hacia R. Si el aire comprimido viene de¡ orificio de pilotaje Z, se une P con A, y el aire de B escapa por R. Al desaparecer el aire comprimido de la tubería de mando, el émbolo permanece en la posición en que se encuentra momentáneamente, hasta recibir otra señal del otro lado.  

     3 VÁLVULAS DE BLOQUEO Son  elementos  que  bloquean  el  paso  M  caudal  preferentemente  en  un  sentido  y  lo  permiten únicamente en el otro sentido. La presión de¡ lado de salida actúa sobre la pieza obturadora y apoya el efecto de cierre hermético de la válvula.   3.1 Válvula antirretorno Las válvulas antirretorno  impiden el paso absolutamente en un sentido; en el sentido contrario, el aire  circula  con  una  pérdida  de  presión mínima.  La  obturación  en  un  sentido  puede  obtenerse mediante un cono, una bola, un disco o una membrana. Símbolo: Válvula  antirretorno, que  cierra por el efecto de una fuerza que actúa sobre la parte a bloquear. 

Válvula antirretorno con cierre por contrapresión, p.ej.,  por  muelle.  Cierra  cuando  la  presión  de salida es mayor o igual que la de entrada.  

  3.2 Válvula selectora de circuito También se llama válvula antirretorno de doble mando o antirretorno doble. Esta válvula tiene dos entradas X y Y y una salida A. Cuando el aire comprimido entra por la entrada X, la bola obtura la entrada Y y el aire circula de X a A. Inversamente, el aire pasa de Y a A cuando la 

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entrada X está cerrada. Cuando el aire regresa, es decir, cuando se desairea un cilindro o una válvula, la  bola,  por  la  relación  de  presiones,  permanece  en  la  posición  en  que  se  encuentra momentáneamente. 

 Esta  válvula  se  denomina  también  «elemento  0  (OR)»;  aísla  las  señales  emitidas  por  válvulas  de señalización  desde  diversos  lugares  e  impide  que  el  aire  escape  por  una  segunda  válvula  de señalización. Si  se desea mandar un  cilindro o una  válvula de mando desde dos o más puntos,  será necesario montar esta válvula. 

 Ejemplo: El vástago de un cilindro debe salir al accionar un mando manual o un pedal. Mando de un cilindro de simple efecto 

 Mando de un cilindro de doble efecto 

  

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3.3 Válvula antirretorno y de estrangulación También se conoce por el nombre de regulador de velocidad o regulador unidireccional. Estrangula el caudal de aire en un solo sentido. Una válvula antirretorno cierra el paso de¡ aire en un sentido, y el aire puede circular sólo por  la sección ajustada. En el sentido contrario, el aire circula  libremente a través  de  la  válvula  antirretorno  abierta.  Estas  válvulas  se  utilizan  para  regular  la  velocidad  de cilindros neumáticos. Para  los  cilindros  de  doble  efecto,  hay  por  principio  dos  tipos  de  estrangulación.  Las  válvulas antirretorno y de estrangulación deben montarse lo más cerca posible de los cilindros. Figura 116a: Regulador unidireccional 

      La figura siguiente muestra otro principio de construcción. La función es la misma, sólo que en este caso el paso del aire comprimido no se cierra mediante una membrana. Se hace cargo de hermetizar una espiga con cabeza semirredonda. Estas válvulas  se montan directamente en el  cilindro. Pueden emplearse para  limitar el  caudal de ampo o también el caudal de alimentación. En este último caso, hay que montar adicionalmente dos racores. 

 Limitación del caudal de alimentación: (estrangulación primaria) En este caso, las válvulas antirretorno y de estrangulación se montan de modo que se estrangule el aire que va al cilindro. El aire de escape puede escapar libremente por la válvula antirretorno. La más mínima variación de la carga, p.ej. el momento de pasar sobre un final de carrera, supone una gran variación de  la velocidad de avance. Por eso, esta  limitación de  caudal  se utiliza únicamente para cilindros de simple efecto y de volumen pequeño. 

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 Limitación del caudal de escape: (estrangulación secundaria) En este caso el aire de alimentación entra libremente en el cilindro; se estrangula el aire de escapo. El émbolo  se  halla  entro  dos  cojinetes  de  aire.  Esta  disposición  mejora  c  considerablemente  el comportamiento de¡  avance. Por esta  razón, es el método más  adecuado para  cilindros de doble efecto. En el caso de cilindros de volumen pequeño y de carrera corta,  la presión en el  lado de escape no puede  formaras  con  la  suficiente  rapidez,  por  lo  que  en  algunos  casos  habrá  que  emplear  la limitación M caudal de alimentación junto con la de¡ caudal de escape. 

 Regulador unidireccional, con estrangulador regulable mecánicamente (con rodillo) Estas  válvulas  se  emplean  para  variar,  durante  el  movimiento,  la  velocidad  de  los  émbolos  de cilindros de simple o doble efecto. Para los cilindros de doble efecto, esta válvula puede servir de amortiguación final de carrera. Antes de  alcanzar  el  cilindro  su  extremo,  la masa M  émbolo  es  frenada  por  obturación  o  aminoración oportuna de la sección de escape del aire. Este sistema se utiliza cuando el amortiguador interno del cilindro es insuficiente. Por medio de un  tornillo puede ajustarse  la velocidad  inicial del émbolo.  La  forma de  la  leva que acciona el rodillo, en su descenso, aminora correspondientemente la sección de paso. Al purgar de aire el elemento de trabajo, un disco estanqueizante se levanta de su asiento, y el aire puede pasar libremente. Esta válvula puede emplearse como válvula normalmente abierta o normalmente cerrada. 

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 3.4 Válvula de escape rápido Esta  válvula  permite  elevar  la  velocidad  de  los  émbolos  de  cilindros.  Con  ella  se  ahorran  largos tiempos de retorno, especialmente si se trata de cilindros de simple efecto. La válvula tiene un empalme de alimentación bloqueable P, un escape bloqueable R y una salida A. Cuando es aplica presión al empalme P,  la  junta se desliza y cubre el escape R. El aire comprimido circula entonces hacia A. Si se deja de aplicar aire comprimido a P, el aire proveniente de A empuja la junte contra el empalme P cerrando éste. Puede escapar rápidamente por R, sin recorrer conductos largos y quizá estrechos hasta la válvula de mando. Se recomienda montar esta válvula directamente sobre el cilindro o lo más cerca posible de éste. Figura 118: Válvula de escape rápido 

 

 Expulsor neumático En  la  industria  hace  tiempo  que  el  aire  comprimido  se  utiliza  para  soplar  y  expulsar  las  piezas elaboradas. Entonces se produce un gran consumo de aire. En contraposición al método empleado hasta  ahora,  en  el  que  se  tomaba  aire  continuamente  de  la  red  de  aire  comprimido,  se  puede trabajar económicamente con un expulsor, puesto que se compone de un depósito y una válvula de escape rápido incorporado. El volumen del depósito se adapta a la cantidad de aire precisada. 

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Una válvula distribuidora 3/2, abierta en posición inicial, se emplea como elemento de señalización. El  aire  atraviesa  dicha  válvula  y  la  válvula  de  escape  rápido  en  el  depósito,  rellenando  éste.  Al accionar la válvula distribuidora 3/2 se cierra el paso hacia el depósito, y la tubería se pone a escape hacia la válvula de escape rápido. El aire del depósito escapa entonces rápidamente por la válvula de escape  rápido al exterior. El  chorro  concentrado de aire permite expulsar piezas de dispositivos y herramientas  de  troquelado,  de  cintas  de  transporte,  de  dispositivos  clasificadores  y  de  equipos envasadores.  La  señal de expulsión puede darse de  forma manual o mediante medios mecánicos, neumáticos o eléctricos  3.5 Válvula de simultaneidad Esta válvula  tiene dos entradas X o Y y una  salida A. El aire  comprimido puede pasar únicamente cuando hay presión en  ambas entradas. Una  señal de entrada  en X ó Y  interrumpo el  caudal, en razón M  desequilibrio  de  las  fuerza  que  actúan  sobre  la  pieza móvil.  Cuando  las  señales  están desplazadas cronológicamente, la última es la que llega a la salida A. Si las señales de entrada son de una presión distinta, la mayor cierra la válvula y la menor se dirige hacia la salida A. Esta válvula se denomina también “módulo Y (AND)”. Se utiliza principalmente en mandos de enclavamiento, funciones de control y operaciones lógicas. 

 Esquema de circuito: 

  

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A continuación se muestra una tabla resumen con las principales válvulas vistas en este punto: 

    

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4 VÁLVULAS REGULADORAS DE PRESIÓN Estas válvulas Influyen principalmente sobre la presión, o están acondicionadas al valor que tome la presión. Se distinguen: 

‐ Válvulas de regulación de presión ‐ Válvulas de limitación de presión ‐ Válvulas de secuencia 

 4.1 Válvula de regulación de presión Tiene  la misión de mantener constante  la presión, es decir, de  transmitir  la presión ajustada en el manómetro  sin  variación  a  los  elementos  de  trabajo  o  servo  elementos,  aunque  se  produzcan fluctuaciones en la presión de la red. La presión de entrada mínima debe ser siempre superior a la de salida. Regulador de presión sin orificio de escape El funcionamiento de esta válvula es igual al descrito en el capítulo 4.3. No tiene el segundo asiento de  válvula en el  centro de  la membrana  y por  tanto, el  aire no puede escapar  cuando  la presión secundaria es mayor. Regulador de presión con orificio de escape El funcionamiento de esta válvula se ha descrito detalladamente en el capítulo 4.3. Al contrario de lo que  sucede  en  la  precedente,  es  posible  compensar  una  sobrepresión  secundaria.  El  exceso  de presión en el  lado secundario con respecto a  la presión ajustada se elimina a través de¡ orificio de escape. 

Regulador de presión sin orificio de escape   Regulador de presión con orificio de escape 

             4.2 Válvula limitadora de presión Estas  válvulas  se  utilizan,  sobre  todo,  como  válvulas  de  seguridad  (válvulas  de  sobrepresión). No admiten que la presión en el sistema sobrepase un valor máximo admisible. Al alcanzar en la entrada de  la válvula el valor máximo de presión,  se abre  la  salida y el aire  sale a  la atmósfera. La válvula permanece  abierta,  hasta  que  el muelle  incorporado,  una  vez  alcanzada  la  presión  ajustada  en función de la característica del muelle, cierra el paso.  4.3 Válvula de secuencia Su  funcionamiento  es muy  similar  al  de  la  válvula  limitadora  de presión. Abre  el  paso  cuando  se alcanza una presión superior a  la ajustada mediante el muelle. El aire circula de P hacia  la salida A. Esta no se abre, hasta que en el conducto de mando Z no se ha formado una presión ajustada. Un émbolo de mando abre el paso de P hacia A. 

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Estas válvulas se montan en mandos neumáticos que actúan cuando se precisa una. presión fija para un fenómeno de conmutación (mandos en función de la presión). La señal sólo se transmite después de alcanzar la presión de sujeción. 

 

 

  Ejemplo: El  vástago  del  cilindro  1.0  no  entra  hasta  que  en  la  válvula  de  secuencia  1.5  la  presión  no  haya alcanzado el valor ajustado   

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5. VÁLVULAS DE CAUDAL  Estas válvulas  influyen sobre  la cantidad de circulación de aire comprimido; el caudal se  regula en ambos sentidos de flujo. 

 Válvulas reguladoras de caudal, de estrangulación constante: 

Válvula  de  estrangulación  En  esta  válvula,  la longitud  del  tramo  de  estrangulación  es  de tamaño superior al diámetro. 

Válvula  de  restricción  de  turbulencia  En  esta válvula la longitud del tramo de estrangulación es de tamaño inferior al diámetro. 

Válvulas reguladoras de caudal, de estrangulación variable: 

Válvula de estrangulación regulable 

Válvula  de  estrangulación  de  accionamiento mecánico,  actuando  contra  la  fuerza  de  un muelle.  Resulta más  conveniente  incorporar  las válvulas de estrangulación al cilindro. 

  

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A  continuación  se muestra un  resumen de  las válvulas  limitadoras de presión y de  las válvulas de caudal: 

  

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6. VÁLVULAS DE CIERRE Son elementos que abren o cierran el  paso de¡ caudal, sin escalones. Utilización sencilla: Grifo de cierre   7. VÁLVULAS COMBINADAS Bloque de mando El bloque de mando consta de: 

1 válvula distribuidora 5/2 (aplicación bilateral de presión) 2 válvulas distribuidoras 3/2 (accionamiento mecánico) 2 válvulas selectoras de circuito 2 válvulas reguladoras de caudal 

El bloque de mando puede  invertirse accionando mecánicamente  las válvulas distribuidoras 3/2 o aplicando aire comprimido a través de las válvulas selectoras de circuito (módulos 0 [OR]). La  figura  124 muestra  el  estado  cuando  se  acciona mecánicamente  la  válvula  2.  Las  dos  válvulas distribuidoras  3/2  (válvulas  1  y  2)  están unidas  al  conducto  P. Al  accionar  la  válvula  2,  el  aire de pilotaje pasa al lado Y. El aire comprimido circula de P hacia B. El conducto A se pone en escape hacia S. Al accionar  la válvula 1 tiene  lugar el mismo proceso en el  lado  izquierdo de¡ émbolo de mando. Este se conmuta, y se establece la unión de P hacia A, y de B hacia R. Si  esta  válvula  debe  ser  conmutada  desde  otro  punto  y  no  directamente  desde  ella  misma, mandamos  la señal a Z ó Y, a  través de  las válvulas selectoras de circuito. El proceso dentro de  la válvula es idéntico al de accionamiento directo. En el bloque de mando están incorporados dos reguladores de caudal. Con ellos se puede limitar el aire de escape en las salidas R ó S. Con esta válvula y otra de doble efecto se pueden efectuar movimientos individuales o alternativos. Ejemplo: Unidad de avance autónoma Unidad de Figura 124: Bloque neumático de mando (pilotaje a presión  Mando neumático de Inversión retardado (temporizador)  Estas  válvulas  se  componen  de  una  válvula  distribuidora  3/2,  de  accionamiento  neumático,  un regulador unidireccional (válvula antirretorno y de estrangulación) y un depósito pequeño de aire. Temporizador (cerrado en posición de reposo) Figura 125: Temporizador (cerrado en posición de reposo) 

    

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 Funcionamiento: El aire comprimido entra en la válvula por el empalme P. El aire de mando entra en la válvula por el empalme Z y pasa a través de un regulador unidireccional; según el ajuste del tornillo de éste, pasa una cantidad mayor o menor de aire por unidad de tiempo al depósito de aire incorporado. Una vez que existe la suficiente presión de mando en el depósito, se mueve el émbolo de mando de la válvula distribuidora  3/2  hacia  abajo.  Este  émbolo  cierra  el  escape  de A  hacia  R.  El  disco  de  válvulas  se levanta de su asiento, y el aire puede pasar de P hacia A. El tiempo en que se forma presión en el depósito corresponde al retardo de mando de la válvula. Para  que  el  temporizador  recupere  su  posición  inicial,  hay  que  poner  en  escape  el  conducto  de mando Z. El aire del deposito escapa a través de¡ regulador unidireccional y del conducto de escape de la válvula de señalización a la atmósfera. Los muelles de la válvula vuelven el émbolo de mando y el disco de la válvula a su posición Inicial. El conducto de trabajo A se pone en escape hacia R, y P se cierra.   

 

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 Temporizador (abierto en posición de reposo) Figura 126: Temporizador (abierto en posición de reposo)  

   

 En la siguiente imagen se muestra un resumen de las válvulas de temporización.  

  8. CAPTADORES DE POSICIÓN SIN CONTACTO La tendencia de aumentar la rentabilidad de las instalaciones de producción y montaje, la seguridad para el hombre  y  la  fiabilidad de  la máquina  impone  cada  vez nuevas exigencias a  los medios de automatización.  En numerosos  casos,  sólo  es posible  transmitir  señales  sin  contacto. Al  efecto  se pueden emplear captadores neumáticos. 

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Estos captadores pueden ser de dos tipos: - Detectores de paso - Detectores de proximidad 

 8.1 Detector de paso (barrera de aire) El detector de paso consta de un emisor y un receptor. Ambos se alimentan de aire, exento de agua y aceite, por el empalme Px La presión de alimentación es de 10 a 20 kPa (0,1 a 0,2 bar). El consumo de aire es, por eso, reducido (V = 0,5 ~ 0,8 m m3/h)  Para mantener el aire de alimentación exento de agua y aceite, antes de la instalación se emplea un filtro regulador de presión baja. Al objeto de garantizar un funcionamiento exacto, la distancia entre emisor y receptor no debe ser superior a 100 mm.  Funcionamiento: Se emite aire de ambas toberas (emisor y receptor). La tobera receptora emite aire para reducir el peligro de ensuciamiento y recibir una señal impecable en la conmutación. Por lo tanto, el chorro de aire  de  la  tobera  emisora  perturba  la  salida  libre  del  aire  de  la  tobera  receptora.  Se  crea  una turbulencia,  que  produce  una  señal  en  la  salida  X  de  la  tobera  receptora  [‐  0,5  kPa  (0,005  bar)] Mediante un amplificador se refuerza esta señal hasta la presión deseada. Si se introduce un objeto entro ambas  toberas, desaparece  la  señal en X de  la  tobera  receptora  y  la  válvula postconectada puede conmutar (la señal X es vuelve 0).  El detector de paso es sensible a las corrientes de aire, pues producen una desviación en el flujo que sale con poca energía. Por este motivo, debería Instalarse en un lugar lo más protegido posible.  Aplicación: Contactor en máquinas, puestos de montaje, control de objetos ‐ hay pieza/ no hay pieza ‐, montaje en salas en que existe el riesgo de explosiones. 

 

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 Detector de paso (de horquilla) Funcionamiento El detector de paso  se  alimenta de  aire  comprimido por  el  empalme Px Cuando no  se encuentra ningún obstáculo entro el receptor y el emisor, aparece en  la salida X una corriente de aire (señal). Cuando un objeto  Interrumpe el flujo de aire de Px a X, desaparece dicha señal en X. Esto permito realizar la conmutación de una válvula conectada. La  presión  de  alimentación  en  el  empalme  P,  es  de  10  a  800  kPa  (0,1  a  8  bar).  Para  reducir  el consumo de aire cuando  las presiones son altas, recomendamos montar en  la tubería de aire P, un regulador de caudal (válvula de estrangulación). Aplicación: Detección sin contacto de objetos de hasta 5 mm de anchura, conteo y control de objetos.  8.2 Detector de proximidad (detector réflex) Más simple o  insensible a toda  influencia perturbadora proveniente del ambiente es el principio de detección  por  reflexión.  El  detector  de  proximidad  trabaja  según  este  principio.  Las  toberas receptora y emisora están reunidas y forman un solo elemento. El detector de proximidad consiste en una tobera receptora, una tobera emisora, un estrangulador y una vaina protectora. El empalme P, se alimenta de aire comprimido (presión de alimentación, 10‐20 kPa/0,1 ‐0,2 bar). Esta presión sale a la atmósfera por el canal anular exterior. Por la salida del aire comprimido se produce una depresión en la tobera interior. 

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Cuando un objeto  interrumpe  la salida de aire delante de¡ canal anular, se forma una sobrepresión en  la  tobera  receptora.  En  la  salida  X  aparece  una  señal.  Un  amplificador  capta  esta  señal  y  la transmite  amplificada.  Así  se  pueden  mandar  otras  válvulas.  El  estrangulador  garantiza  una transmisión Impecable de la señal. La separación entre la tobera y el objeto es, según la ejecución, de 1 a 6 mm. En ejecuciones especiales, la separación es de 20 mm. Las  suciedades,  ondas  sonoras,  peligros  de  explosión,  oscuridad,  objetos  ‐  transparentes  o antimagnéticos no tienen ninguna influencia desfavorable sobre su funcionamiento. Este  detector  se  utiliza  en  todos  los  sectores  de  la  industria,  por  ejemplo,  en  los  dispositivos  de control de herramientas de prensado y estampado, en mandos de centrado automático, de conteo y control de objetos, ya sea en la Industria textil o de envases, como control de cargadores y detector de partes chapadas de muebles en la Industria maderera. 

 

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 Características de detectores de proximidad En los dos diagramas se representa la presión de mando en función de la separación. La figura 1 muestra la precisión de la detección axial con una presión de alimentación de p = 15 kPa (0, 15 bar). La figura 2 muestra la precisión de la detección radial también con una presión de alimentación de p = 15 kPa (0,15 bar).  Tobera de aspiración por depresión Esta  tobera  se  emplea  junto  con  la  ventosa  como  elemento  de  transporte.  Con  ella  se  pueden transportar las más diversas piezas. Su funcionamiento se basa en el principio de Venturi (depresión). La presión de alimentación se aplica a la entrada P. Por el estrechamiento de la sección, la velocidad del aire hacia R aumenta y en el empalme A, o sea, en la ventosa, se produce una depresión (efecto de succión). Con este efecto se adhieren piezas y pueden transportarse. La superficie debe estar muy  limpia, al objeto de alcanzar un buen efecto de succión Cabezal de aspiración por depresión El funcionamiento de este cabezal también se basa en el mismo principio (Venturi). Se diferencia del elemento  anterior en un depósito  incorporado  adicionalmente. Este depósito  se llena de aire durante el proceso de succión. Al quitar la presión de la entrada, el aire de este depósito sale a través de una válvula de escape rápido, por encima de  la ventosa, produciendo un golpe de presión y separando la pieza adherida a la ventosa. 

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Estos dos elementos tienen  las ventajas siguientes:  ‐ Gran depresión  ‐ Favorable consumo de aire  ‐ Poco ruido  8.3 Detector por obturación de fuga Una corriente continua de aire pasa por el empalme de alimentación P hasta  la salida del detector (presiones de 10 a 800 kPa/0,1 a 8 bar). El estrangulador incorporado limita el caudal de flujo de aire. Al  cerrar  la  fuga de aire, aparece una  señal en  la  salida A. Estando  completamente  cerrada dicha fuga,  la  presión  de  la  señal  sube  hasta  alcanzar  el  valor  de  la  presión  de  alimentación  P. Generalmente no se necesita amplificarla. Al objeto de que no  se produzca una gran pérdida de aire, el detector por obturación de  fuga  se puede alimentar de aire únicamente  cuando  se debe dar una  señal.  Incorporando adicionalmente una válvula de estrangulación en el conducto de aire P, se puede ajustar exactamente la sensibilidad del detector. Aplicación: Emisor de señal en función del recorrido, como final de carrera o tope fijo. Es muy apropiado para utilizarlo como final de carrera y en el control de posiciones. 

  Detector por obturación de fuga con mando de taqué Este detector, en comparación con la ejecución normal, tiene adicionalmente un taqué móvil con un elemento estanqueizador. Cuando  se acciona el  taqué, no pasa aire de P hacia A. El aire comprimido escapa a  la atmósfera, hasta que la tobera está completamente cerrada. No se forma una presión en A hasta que la tobera no está completamente cerrada. Este taqué y el elemento de junta reducen considerablemente el consumo de aire. 

 

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 Cilindro de conmutación sin contacto En muchas máquinas  e  Instalaciones  el  colocar  señalizadores  (finales  de  carrera)  representa  un problema. A menudo falta espacio, el tamaño de los elementos es demasiado pequeño o los finales de carrera no deben tener contacto con suciedad, agua refrigerante, aceite, etc. Estas dificultades pueden superarse en gran parte mediante interruptores neumáticos o eléctricos de proximidad. Interruptor neumático de proximidad Este  elemento  corresponde  en  su  funcionamiento  a  una  barrera  neumática.  En  un  cuerpo  está dispuesta una lengüeta de mando. Esta lengüeta interrumpe el paso de la corriente de aire de P hacia A. Al acercarse el émbolo con el imán permanente, la lengüeta es atraída hacia abajo y abre el paso de la corriente de P hacía A. La señal en A es una señal de baja presión y, por eso, todavía tiene que ser amplificada. Al retirar el émbolo con el  imán permanente,  la  lengüeta  regresa a  su posición  inicial. El paso de P hacia A  se cierra de nuevo.  

                     

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TEMA 5: TÉCNICA DE VACÍO  1. Definición de vacío Se puede definir el vacío como la ausencia de aire en el interior de un espacio dado. Esta ausencia de aire  en  el  interior  reduce  la  presión  atmosférica  existente  a  valores  próximos  al  cero  absoluto, creando  una,  diferencia  de  presión  entre  el  interior  y  el  exterior  del  mismo.  Por  ejemplo,  si disminuimos la presión en un recipiente cerrado, evacuando el aire de su interior, se crea vacío y, por consiguiente,  existirá  una  diferencia  de  presión  entre  el  interior  y  el  exterior  del  recipiente, generando la presión exterior una fuerza sobre las paredes del mismo, que será mayor cuanto menor presión haya en su interior.  MEDICIÓN DE VACÍO. Existen varias formas de expresar UD determinado vacío; • Como una presión absoluta: Valor numérico positivo menor que la presión atmosférica. •  Como  una  depresión:  valor  numérico  negativo  para  indicar  presiones  inferiores  a  la  presión atmosférica. • Como presión de vacío: Valor numérico positivo, mayor cuanto menor es la presión absoluta. • En porcentaje: De forma que cuando nos referimos a un 90% estamos diciendo que en el sistema, tanque, ventosa, etc. queda el 10% del aire que tendría si estuviese a presión atmosférica. Es decir, expresa el % de vacío conseguido respecto al vacio absoluto.  

  2. Generación de vacío Los  dos  sistemas más  comunes  para  la  generación  del  vacío  en  aplicaciones  industriales,  son  las bombas mecánicas accionadas por motor eléctrico y  los generadores de vacío  (eyectores  fluidicos) basados en el principio Venturi.  2.1 Generadores de vacío eyectores Los generadores de vacio son componentes que utilizan la energía cinética de un fluido para producir una  depresión.  El  funcionamiento  de  estos  componentes  se  basa  en  el  principio  de  BERNUILLI. Referente  a  la  ley  de  conservación  de  la  energía,  cuyo  enunciado  podemos  expresar  según  la siguiente ecuación:  

  P= Presión del fluido V= velocidad del fluido 

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               Si  la velocidad y  la presión del aire  son constantes en  la alimentación y hacemos pasar el  fluido a través de una  tobera  con orificio de pequeño diámetro, a  la  salida de esta  tobera  la  corriente de fluido circulará con una velocidad muy alta y la presión en esa zona decrecerá (zona del difusor). La gran velocidad del fluido en esta zona arrastra el aire cercano a ella haciendo que entre en el difusor y forme parte de  la misma corriente,  la relación de  la sección del difusor con respecto a  la tobera, viene a ser aproximadamente el doble.  Si aislamos un cierto volumen  (una ventosa o un  tanque) en contacto con  la  salida de  la  tobera y hacemos pasar la corriente aire de alimentación por la tobera y el difusor, conseguiremos extraer el aire  contenido  en  dicho  volumen  generando,  evidentemente,  un  vacío.  Esto  es  generalmente conocido como efecto VENTURI.  Existen  en  el mercado  varias  versiones de  generadores de  vacío  entre  los  cuales  y  atendiendo  al diámetro interno de la boquilla, se han seleccionado 4 diámetros que son los más corrientes: 

 0.1; 1 ; 1.5 Y 2 mm. 

 El  nivel  de  presión  conseguido  no  depende  apenas  de  dicho  diámetro,  pero  sí  depende  de  esos diámetros de boquilla, el caudal de aire libre aspirado y el caudal consumido.  2.2 Fuerza de sujeción de las ventosas La fuerza de sujeción de una determinada ventosa, dependerá del nivel de depresión conseguido por el generador, es evidente que el nivel de vacío no dependerá del diámetro de la boquilla, por tanto, con prácticamente cualquier diámetro se consigue depresión suficiente.  En principio una ventosa de cualquier sección podría montarse en un generador con  la boquilla de menor diámetro Y. sin duda alguna, se produciría tarde o temprano el nivel necesario de depresión y a su vez, la fuerza requerida. Pero el problema estriba el tiempo.  No debe permitirse bajo ningún concepto, que en un mundo industrial competitivo como el que nos ocupa una ventosa ejerza su acción de forma torpe y lenta. Un mayor caudal aspirado producirá una depresión del mismo nivel, pero de forma más enérgica y rápida.  Así pues, cuanto mayor sea el diámetro de la ventosa, mayor habrá de ser también el diámetro de la boquilla interior del generador. 

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 2.3 Generadores de vacío con sistemas de expulsión Hay generadores de vacío que  incorporan en el mismo bloque un;  cabezal de expulsión que  sirve para liberar de forma rápida la pieza sujeta a la ventosa. 

  A la vez que tiene lugar la generación de vacío, un depósito auxiliar montado sobre el generador se va  llenando  de  aire  a  presión  que  se  libera  en  el momento  que  deja  de  recibir  aire  por  la  vía  P produciendo un efecto de soplado sobre la ventosa que libera rápidamente la pieza.  2.4 Ventosas Las  ventosas  son  los  componentes de  la  técnica de  vacío que  realizan el  trabajo de  adherencia  a distintos objetos para ser éstos manipulados. 

  Existen  varios  tipos  de  ventosas,  cada  una  de  ellas  con  peculiaridades  propias  y  especialmente concebidas para los más diversos usos.  Las ventosas, tienen por objeto fundamental crear una cámara de vacio con el elemento a suspender de  forma  tal, que  la adherencia que se produzca entre ambos elementos sea capaz de soportar el peso de la pieza.   Las ventosas, atendiendo a una clasificación general y a su  forma, se pueden dividir en: planas, de fuelle, de rótula y alargadas.  En cuanto al material que produce  la estanqueidad, puede ser de nitrilo, caucho natural, silicona y vitón. Cada uno de estos materiales poseen características que los hacen más o menos resientes a la compresión, al desgaste, al desgarre, a distintos líquidos como aceites o ácidos y a temperaturas que llegan, en el caso del vitón, a los 300º C.  Las ventosas planas, son  las de mayor uso ya que se emplean en  las aplicaciones más corrientes de manipulación. 

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 En todos los casos es preciso que las superficies de los objetos que hay que suspender sean planas y lisas.  Las ventosas de fuelle se emplean para manipular productos muy deformables como cartón, papel, plástico, etc. Así como objetos con planos inclinados y con planos a distinto nivel ya que se adaptan fácilmente a distintas alturas. 

  Las ventosas de rótula se adaptan mediante el giro posible de la articulación en todas las direcciones, a elementos con planos inclinados y a las planchas flexibles.  

   3. Fuerza de elevación El peso que puede suspenderse depende fundamentalmente del diámetro de la ventosa y del grado de depresión conseguido: 

F = p x S P = depresión S = superficie de la ventosa F = Fuerza  3.1 Fuerza de elevación real Para el cálculo de la fuerza real de elevación hay que tener en cuenta los siguientes parámetros: ‐ Orientación de la ventosa ‐ Velocidad lineal o angular de traslación ‐ Frenado de la masa 

FR = p x S / n 

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 n = coeficiente de seguridad  Si  combinamos  los  resultados  teóricos  con  los  experimentales,  se  pueden  fijar  coeficientes  de seguridad que nos permitan calcular con garantía la fuerza real de elevación. 

    COEFICIENTES DE SEGURIDAD  

  4. Selección del generador Una vez elegidas las ventosas necesarias en función de la carga que dichas ventosas deben soportar, es  preciso  seleccionar  el  tipo  de  generador  de  vacío  que  se  empleará  para  succionar  el  aire  que producirá la adhesión. En la tabla, se muestra la forma de elección del generador en función del diámetro de las ventosas y del número de éstas. Los generadores se caracterizan especialmente por el diámetro de la boquilla. 

 SELECCIÓN DEL GENERADOR DE VACÍO 

 ". 

 

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  5. Vacuostatos Los vacuostatos son dispositivos empleados para transformar una señal de vacío en señal eléctrica o en señal de presión neumática. Si hablásemos de presión tendríamos su equivalente en el presostato o válvula de secuencia.  6. Vacuómetro Es un instrumento que se utiliza para medir presiones inferiores a la atmosférica.                                            

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TEMA 6: NUMERACIÓN DE ELEMENTOS  Para  realizar  la  representación  simplificada de una  instalación  se deben de  seguir  las normas VDI 3226 (mandos neumáticos y esquemas) y DIN 24300 (denominaciones y símbolos).  En  circuitos  sencillos  los diferentes elementos pueden dibujarse en  su posición  real. Sin embargo, cuando se trate de circuitos complejos se seguirá el siguiente método:  a) Los elementos de trabajo se dibujarán en posición horizontal.  b)  Debajo  se  sitúan  los  elementos  de  mando,  y  debajo  de  éstos,  se  sitúan  los  captadores  de información (finales de carrera). En el lugar que ocupan en el circuito los captadores de información, se dibuja una línea con el número de elemento que se acciona.  c) Los circuitos se dibujan generalmente en la posición de reposo.  Los distintos elementos se numeran siguiendo un orden:  ‐  Los  elementos  de  trabajo  se  numeran  como  1.0.  2.0.  3.0.  etc.  La  1ª  cifra  indica  el  orden  del elemento de trabajo: la 2ª cifra que siempre es un O. Indica que es un órgano de trabajo.  ‐ Los elementos de mando se nombran 1.1,2.1,3.1, etc. La 1ª cifra indica a que elemento de trabajo está ligado: la 2ª cifra que siempre es un 1, indica que es un órgano de mando.  ‐ Los captadores de  información  se nombran con dos números  separados por un punto. El primer número  indica  a  que  elemento  de  trabajo  está  relacionado.  La  2ª  cifra  si  es  par,  indica  que  está relacionado con  la salida del vástago del cilindro, por ejemplo: 1.2, 1.4,2.2.,2.4, etc. Si  la 2ª cifra es impar, influye en el retroceso del vástago del cilindro, por ejemplo: 1.3. 1.5. 2.3, 2.5, etc.  ‐ Los elementos auxiliares corno filtros, reguladores, unidad de mantenimiento. etc., se indican como 0.1. 0.2 ....  ‐ Los elementos de n:glllación (silenciador, regulador de caudal, selector de circuito, ...) se nombran mediante dos cantidades. La 1ª cifra indica a que elemento de trabajo está ligado; la 2ª cifra siempre es 01, 02, 03. etc. La forma de numerarlos será: 1.01, 1.02, 2.01, etc.                  

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TEMA 7: ESQUEMAS BÁSICOS   1 Mando de un cilindro de simple efecto Ejercicio: El  vástago  de  un  cilindro  de  simple  efecto  debe  salir  al  accionar  un  pulsador  y  regresar inmediatamente al soltarlo. 

 Solución: Para realizar este mando se precisa una válvula distribuidora 3/2 cerrada en posición de reposo. Al accionar  dicha  válvula,  el  aire  comprimido  pasa  de  P  hacia A;  el  conducto R  está  cerrado.  Por  el efecto del muelle de reposición de la válvula, el cilindro es pone en escapo de A hacia R; el empalme de alimentación P se cierra.  2 Mando de un cilindro de doble efecto Ejercicio: El vástago de un cilindro de doble efecto debe salir o entrar según se accione una válvula. 

 Solución: Este mando de cilindro puede realizarse tanto con una válvula distribuidora 4/2 como con una 5/2. La unión de  los  conductos de P hacia B  y de A hacia R en  la 4/2 mantiene el  vástago entrado en  la posición final de carrera. Al accionar el botón de la válvula es establece la unión de P hacia A y de B hacia R. El vástago del  cilindro  seis hasta  la posición  final de  carrera. Al  soltar el botón, el muelle recuperador de  la  válvula hace  regresar  ésta  a  la  posición  Inicial.  El  vástago del  cilindro  vuelve  a entrar hasta la posición final de carrera. Si se emplea una válvula distribuidora 5/2, el escapo se realiza por R ó S. Para regular  la velocidad, basta incorporar válvulas de estrangulación.   3 Mando con selector de circuito Ejercicio: El vástago de un cilindro debe poderse hacer salir de dos puntos diferentes. 

 

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 Al accionar  la válvula 1.2 el aire comprimido circula de P hacia A, y en el selector de circuito de X hacia A y pasa al cilindro. Lo mismo ocurre cuando es invierte la válvula 1.4. En ausencia del selector, en el circuito arriba montado al pulsar 1.2 ó 1.4, el aire saldría por el conducto de escapo de la otra válvula distribuidora 3/2, que no ha sido accionada.  4 Regulación de la velocidad en cilindro de simple efecto Ejercicio: Debe poderes regular la velocidad de salida del vástago de un cilindro de simple efecto.  

 

Solución: En el caso de cilindros de simple efecto, la velocidad sólo puede aminorarse estrangulando el aire de alimentación. 

 Ejercicio: Debe poderse ajustar la velocidad de retorno del vástago del cilindro. 

 Solución: En este caso hay que aplicar forzosamente la estrangulación del aire de escape. 

 Ejercicio: Debe poderse ajustar y aminorar separadamente la velocidad del vástago de un cilindro de simple efecto, en la salida y en el retorno. 

 Solución:  En  este  caso,  para  efectuar  un  ajuste  exacto  y  separado  se  necesitan  dos  reguladores unidireccionales (válvulas antirretorno y de estrangulación      

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5 Regulación de la velocidad en cilindro de doble efecto  Ejercicio: Debe  poderse  regular  las  velocidades  de  salida  y  entrada  del  vástago  de  un  cilindro  de doble efecto. 

 Solución a: Estrangulación del aire de escapo, regulable separadamente para  la salida y el retorno. Se produce una  sacudida en el arranque hasta que  se equilibran  las  fuerzas;  luego  se dispone empero de una mejor  posibilidad  de  regulación  (independientemente  de  la  carga).  Si  se  emplea  una  válvula distribuidora  5/2,  es  pueden  disponer  simples  estranguladores  en  los  empalmes  de  escape  de  la válvula.  Solución b: Estrangulación  del  aire  de  alimentación,  ajustable  separadamente,  para  la  salida  y  el  retorno.  El arranque es más suave, pero sin precisión en la regulación. No puede aplicarse si se trata de cargas de tracción. Se emplea cuando hay que empujar cargas con cilindros de pequeño volumen.  6 Aumento de la velocidad en cilindros de simple y doble efecto Ejercicio a: La velocidad de retorno del vástago de un cilindro de simple efecto ha de ser elevada por medio de una válvula de escape rápido. Ejercicio b: Ha de elevarse la velocidad de salida del vástago de un cilindro de doble efecto 

 Solución: Al  invertir  la válvula 1.1, el aire debe escapar muy rápidamente de  la cámara delantera del cilindro. La válvula de escapo  rápido hace salir el aire  Inmediatamente a  la atmósfera. El aire no  tiene que recorrer toda la tubería ni atravesar la válvula          

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7 Mando con una válvula de simultaneidad Ejercicio:  El  vástago  de  un  cilindro  de  simple  efecto  ha  de  salir  sólo  cuando  se  accionan simultáneamente dos válvulas distribuidoras 3/2. 

 Solución  a:  Al accionar las válvulas 1.2 y 1.4 se emiten señales a X e Y, y aire comprimido pasa al cilindro. Solución b: Hay que accionar  las válvulas 1.2 y 1.4 para que el vástago del cilindro de simple efecto pueda salir (montaje en serie).  8 Mando Indirecto de un cilindro de simple efecto Ejercicio:  El  vástago  de  un  cilindro  de  simple  efecto,  de  gran  volumen  (diámetro  grande,  carrera grande y tuberías largas) debe salir tras accionar una válvula y regresar inmediatamente a su posición final de carrera al soltar dicha válvula. 

  Solución: Al  accionar  la  válvula  1.2,  el  aire  pasa de  P hacia A.  La  válvula  1.1  recibe una  señal  en  Z, que  la invierte. Los empalmes P y A se unen, y el vástago del cilindro sale.`  

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TEMA 5: EJEMPLOS PRÁCTICOS  1 Ejercicio: Sujeción de piezas Por medio de un interruptor de pedal han de sujetarse a deseo piezas en un tornillo de banco, para trabajarlas. La pieza debe permanecer sujeta al soltar el interruptor. Esquema de posición: Esquema de circuito: 

 Solución: Con  la válvula distribuidora 3/2  se hace  salir y entrar el vástago del  cilindro de membrana 1.0. Al soltar el pedal, la válvula 1.1 permanece en su posición por el efecto de un enclavamiento.  2 Ejercicio: Distribución de cajas La cinta de rodillos debe poderse girar, a deseo, mediante un pulsador. Al soltar éste,  la cinta debe permanecer en la posición adoptada. Esquema de posición:                  Esquema de circuito: 

 Solución: Al accionar  la válvula 1.2,  la 1.1 se  invierte por  la entrada de pilotaje Z. El cilindro de doble efecto desplaza la bancada de la cinta de rodillos a la segunda posición. Esta se conserva hasta que se da la siguiente señal por medio de la válvula 1.3  3 Ejercicio: Accionamiento de una válvula dosificadora  La dosificación de un  líquido debe realizarse mediante una válvula de accionamiento manual. Debe existir la posibilidad de parar la válvula dosificadora en cualquier posición. Esquema de posición:         Esquema de circuito: 

 Solución: Por medio de la válvula distribuidora 4/3 se hace salir y entrar el vástago del cilindro. Con la posición central de la válvula (posición de cierre), la válvula dosificadora puede fijarse en cualquier posición.     

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4 Ejercicio: Accionamiento de una cuchara de colada Mediante un pulsador ha de hacerse bajar  lentamente  la cuchara de colada. Esta ha de  levantarse por inversión automática de la marcha (levantamiento lento). Esquema de posición:          Esquema de circuito: 

  Solución: Todas las válvulas se alimentan desde la unidad de mantenimiento 0.1. Al accionar el pulsador 1.2, la cuchara de colada baja lentamente. Al alcanzar la posición inferior, el final de carrera 1.3 invierte la válvula 1.1. La cuchara se levanta lentamente.  5 Ejercicio: Remachado de placas Al accionar dos pulsadores manuales, un cilindro tándem ha de remachar dos placas a través de un bloque de seguridad. Esquema de posición:            Esquema de circuito: 

 Solución: Se accionan los pulsadores 1.2 y 1.4. Si ambas señales están presentes en un tiempo inferior a 0,5 s, el  bloque  de  seguridad  bimanual  deja  pasar  la  señal.  La  válvula  1.1  se  invierte,  y  el  vástago  del cilindro tándem sale remachando las dos piezas.  6 Ejercicio: Distribución de bolas de un cargador por gravedad Hay que distribuir alternativamente las bolas de un cargador por gravedad entre los conductos I y II . La señal para la carrera de retroceso del cilindro 1.0 debe ser dada mediante un pulsador manual o por una válvula de pedal. El vástago del cilindro avanza accionado por una válvula de rodillo. Esquema de posición: 

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 Solución: La válvula 1.1 se invierte por medio de la 1.3 (pulsador) o de la 1.5 (pedal), a través de un selector de circuito 1.7. El vástago del cilindro 1.0 entra y lleva la bola al conducto H. Estando el émbolo entrado en  la posición  final de  carrera,  la válvula 1.2  conmuta  la 1.1 a  su posición  inicial, y el vástago del cilindro solo. La bola siguiente entra en el conducto 1.  7 Ejercicio: Dispositivo para pegar piezas de plástico Un pulsador manual da  la  señal de marcha. Al  llegar a  la posición  final de  carrera, el  vástago del émbolo tiene que  juntar  las piezas, apretándolas durante 20 segundos, y volver  luego a su posición inicial.  Este  retroceso  tiene que  realizarse  en  todo  caso,  aunque  el pulsador manual  todavía  esté accionado. La nueva señal de salida puede darse únicamente después de soltar el pulsador manual y cuando el vástago del cilindro haya vuelto a su posición inicial. Esquema de posición: 

 

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 Solución a: Al accionar la válvula 1.2, el aire comprimido circula a través de las válvulas 1.4 y 1.6, pilotando la 1.1 por Z. El vástago del cilindro 1.0 sale. Cuando  llega a su posición  final de salida, acciona el  final de carrera 1.5. Este elemento  transmite  la  señal al  temporizador 1.3. Una vez  transcurrido el  tiempo ajustado, el temporizador  Invierte por Y  la válvula 1.1 y el vástago del cilindro vuelve a su posición Inicial. Cuando se mantiene el pulsador apretado durante demasiado tiempo, el temporizador 1.4 se hace cargo de anular  la  señal en  la entrada Z de  la válvula 1.1. Cuando el vástago del cilindro 1.0 entra y llega a su posición de carrera, acciona la válvula 1.6, para dejar libre el paso hacia la válvula 1.1. 

 Solución b: Sin control en la posición final de carrera. En este mando, el proceso se desarrolla de la misma forma que en la solución a, pero el circuito no comprende un control de final de carrera. Ventaja: Se ahorra una válvula Desventaja: Menos seguridad (se realiza la inversión sin la seguridad de que el cilindro haya recorrido toda su carrera).  8 Ejercicio: Estampado de reglas de cálculo 

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Con un troquel se deben estampar diferentes escalas en el cuerpo de la regla de cálculo. La salida del troquel para estampar ha de tener lugar el accionar un pulsador. El retroceso debe realizarse cuando exista la presión ajustada. Esquema de posición: 

 

 solución a: Todas  las  válvulas  se  alimentan  de  aire  comprimido  desde  la  unidad  de mantenimiento  0.1.  El pulsador 1,2  invierte  la válvula distribuidora 1.1 por Z. El cilindro estampa  la regla de cálculo. En el conducto de  trabajo A aumenta  la presión necesaria para estampar. Una vez alcanzada  la presión ajustada en la válvula de secuencia 1.3, se invierte la válvula distribuidora 3/2. La 1.1 se Invierte por Y, y el cilindro de estampación vuelve a su posición inicial. Solución b: En caso de que se exija más seguridad en el sistema, se asegura  la  inversión del cilindro 1.0 en su posición  final  de  carrera  delantera,  solicitando  respuesta.  Esto  puede  realizarse  incorporando adicionalmente  la  válvula  1.5.  El  cilindro  de  estampación  sólo  puede  volver  a  su  posición  inicial cuando  se ha  formado  la presión  en  el  conducto de  trabajo A,  la  válvula 1.3  se ha  Invertido  y  la válvula 1.5 ha sido accionada  9 Ejercicio: Control de tapas para vasos de requesón  Sobre  una  cinta  se  llevan  las  tapas  hasta  la  máquina  de  embalaje.  Las  tapas  tienen  que  estar correctamente colocadas sobre  la cinta. Un detector de proximidad controla cada una de ellas. Un expulsor recibe una señal cuando una tapa está mal colocada y expulsa ésta de la cinta. Esquema de posición: 

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  Solución: El aire comprimido entra por el regulador 0.1. La válvula 1.1 está abierta en posición de reposo. El depósito del expulsor está lleno de aire comprimido. El regulador 0.3 reduce la presión normal a baja presión.  Cuando  una  de  las  tapas  está mal  colocada,  la  válvula  1.1  recibe  una  señal  a  través  del detector de proximidad, se invierte y el expulsor echa la pieza fuera de la cinta.  10 Ejercicio: Apilado de tableros de madera Los tableros de madera, pesados, deben introducirse manualmente en un dispositivo, en que han de ser trabajados. Para poderlos colocar con más facilidad, se pregunta la distancia exacta por medio de un detector de proximidad. Al  retirar  un  tablero  de  la  pila,  el  cilindro  levanta  los  otros  tableros  automáticamente  hasta  su posición correcta. Cuando los tableros se agotan, una válvula hace regresar el cilindro. Esquema de posición: 

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 Solución : Los elementos se alimentan de aire comprimido limpio a través de la unidad de mantenimiento 0.1. El detector de proximidad 1.2 y el amplificador 1.4 reciben baja presión a través del regulador 0.2. El  cilindro  1.0  se  halla  en  posición  básica  cuando  el  vástago  está  en  la  posición  final  trasera, hallándose  la  válvula  1.6/1.3  en  la  posición  2.  El  vástago  del  cilindro  sale  (hasta  su  posición  final delantera) al colocar sobre el cilindro los tableros de madera y ajustar en dicha válvula la posición 1. El detector de proximidad 1.2 sirve para detectar siempre una distancia uniforme. Al alcanzar ésta entro el detector 1.2 y los tableros de madera, se conecta la válvula amplificadora 1.4. Esta válvula se invierte cerrando el paso al retirar la señal Z de la válvula 1.1; el cilindro permanece en la posición en que se encuentra. Cuando se retira otro tablero, la válvula 1.1 establece de nuevo la misma distancia. Una  vez  agotados  los  tableros,  en  la  posición  2  de  la  válvula  1.6/1.3  ,  el  vástago  del  cilindro  se desplaza hasta su posición inicial              

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TEMA 8: DIAGRAMAS ESPACIO‐FASE, ESPACIO‐TIEMPO Y GRAFCET  1. Diagrama ESPACIO/FASE  Fase es el cambio de estado de un elemento de trabajo. La  fase 1.0  (+)  indica que el émbolo del cilindro 1.0 pasa de estar con el vástago metido a  tenerlo fuera. También se puede emplear, en vez del signo (+), un uno (1) o la palabra sale.  La  fase  1.0  (‐)  indica que  el  émbolo del  cilindro  1.0 pasa de  estar  con  el  vástago  fuera  a  tenerlo dentro. También se puede emplear en vez del signo (‐), un cero (0) o la palabra entra.  En este diagrama las fases se representan horizontalmente y con distancias idénticas. Los elementos de potencia se trazan verticalmente, como se puede apreciar en la figura adyacente. En el diagrama se ve que el vástago del cilindro 1.0 comienza a salir en la fase 1 y alcanza su posición final en la fase 2. Hasta  la  fase  4  se mantienen  en  esa  posición,  y  a  partir  de  la  fase  4  inicia  el movimiento  de retroceso del vástago, que finaliza al llegar a la fase 5. 

   Cuando  la  secuencia  comprende  varios  elementos  de  trabajo  se  trazan  los  diagramas  de  cada elemento, unos debajo de otros.  2. Diagrama ESPACIO/TIEMPO  En él diagrama espacio‐ fase, se puede apreciar el cambio de estado de un elemento de trabajo, pero no  se aprecia  la velocidad  relativa de estos elementos. Es por  lo que  se usan  frecuentemente  los diagramas  espacio‐  tiempo.  Son  de  concepción  similar  a  los  anteriores  sólo  que  en  el  eje  de  las abscisas se representa el tiempo que tarda el elemento de potencia en realizar su recorrido.  3. GRAFCET Es  un  diagrama  que  describe  la  evolución  del  proceso  que  se  desea  automatizar,  indicando  las acciones  que  hay  que  realizar  sobre  el  proceso  y  que  informaciones  las  provocan.  El  proceso  se descompone en etapas que serán activadas de forma secuencial.  Para la representación mediante GRAFCET se emplean etapas y transiciones:  ‐ Las etapas representan  las distintas acciones a realizar sobre el proceso. Se representan mediante cuadrados y un número, que indica el orden que ocupa la etapa dentro de GRAFCET. La etapa inicial se representa con un doble cuadrado. Las acciones que lleva asociada la etapa se representan con un rectángulo,  donde  se  indica  el  tipo  de  acción  a  realizar. Una  etapa  puede  llevar  asociadas  varias acciones,  cada  una  representada  en  un  rectángulo  yuxtapuesto.  Al  ser  un  proceso  secuencial  se caracteriza porque una acción determinada proviene del resultado de la acción anterior.  ‐ El proceso se descompone en una serie de acciones que se activan una tras otra, por tanto, tendrá que  existir  una  condición  que  se  ha  de  cumplir  para  pasar  de  una  etapa  a  otra.  Se  le  denomina 

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condición de  transición o  simplemente  transición,  y  se  representa por un  segmento horizontal. A cada una se le asocia una condición que se escribe al lado.  

  La condición de transición pueden ser una o más variables de las que intervienen en el proceso, por ejemplo: una sei1al de un final de camia, la activación de un motor, etc. Las etapas se unen a las transiciones y viceversa, mediante segmentos denominados arcos.  Al aplicar GRAFCET se deben tener en cuenta las siguientes reglas:  a) El proceso se descompone en etapas que se activan de manera secuencial. b) Cada etapa  lleva asociada una o más acciones. Estés acciones sólo están activas cuando  la etapa está activa. c) Una etapa se hace activa cuando  la precedente  lo está y  la condición de transición entre ambas etapas ha sido activada. d)  La  activación  de  una  condición  de  transición  implica  l~  activación  de  la  etapa  siguiente  y  la desactivación de la precedente. el La etapa  inicial  tiene que  ser activada ames de que  se  inicie el ciclo de GRAFCET. Un ciclo está formado por todas las etapas posteriores a la etapa inicial.      

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TEMA 9: MÉTODOS SISTEMÁTICOS DE DISEÑO.  En  los  sistemas  neumáticos  o  electroneumáticos  donde  se  trabaja  con  varios  actuadores (generalmente  procesos  de  tipo  secuencial),  es  habitual  la  aparición  de  las  denominadas  "dobles señales".  Éstas  consisten  en  la  aparición  de  señales  activas  en  un  mismo  instante  de  tiempo, provocándose así el consecuente bloqueo de las válvulas.  Las dobles señales son creadas por señales permanentes provocadas por los captadores o elementos para  la  introducción de señales en  los sistemas de mando. Generalmente estos captadores han de provocar un pulso de señal para provocar una acción sobre  las válvulas distribuidoras; el problema viene  dado  cuando  estas‐  señales  no  son  pulsos,  sino  que  quedan  fijadas  forzando  señales permanentes.  Los métodos sistemáticos de diseño tratan de eliminar estas señales permanentes, distribuyendo de forma periódica y secuencial  las señales  (envían  la señal sólo cuando esta es precisa, eliminándola cuando  no  se  hace  necesaria  su  presencia).  La  eliminación  de  estas  señales  permite  el  buen funcionamiento de  los ciclos neumáticos, dando  la oportunidad de desarrollar ciclos complejos de automatización.  Los métodos habitualmente empleados son:  

- Utilización de finales de carrera de tipo escamoteable. (MÉTODO INTUITIVO) - Sistemas de memorias en cascada. - Sistemas de memorias paso a paso. 

 El primer método consiste en la utilización de un tipo especial de final de carrera que permite emitir señal neumática en un solo sentido de accionamiento y se  indica en el circuito con una flecha. Este sistema no es aconsejable por su falta de precisión y por la cantidad de averías que se producen.  Sistemas  de  memorias  en  cascada  (Método  cascada):  Debe  su  nombre  a  la  colocación  de  las memorias  (válvulas  neumáticas  colocadas  de  forma  que  la  aplicación  de  una  ejecutará  la alimentación de  la  siguiente, etc). Este  sistema es especialmente adecuado para el  trabajo con un número  de  grupos  reducidos  (2  ó  3  a  lo  sumo).  Ya  que  para más  grupos  encontraremos  que  el montaje  provoca  una  pérdida  de  presión  muy  importante.  Además  de  presentar  un  montaje complejo.   

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MÉTODO CASCADA 

  

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  Ejemplo diseño cascada 

     

a0 a1b0 b1 c0 c1 d0 d1A

B C D

Pb1 c1a0

b0c0

a1

d1

d 0

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MÉTODO PASO A PASO  Existen dos metodologías:  

- Paso a paso corto - Paso a paso largo 

 Vamos a desarrollar el método PASO A PASO CORTO, por  su mayor  interés y utilidad. Los pasos a seguir son los siguientes:  1º Escribir secuencia de trabajo 2º Separar en grupos 3º Dibujar los cilindros de trabajo con sus correspondientes finales de carrera 4º Colocar tantas líneas de presión como grupos tengamos 5º Dibujar el CUADRO DE TRABAJO igual que hacíamos en el método cascada. 6º  Toda  la  parte  de  arriba  (situada  por  encima  de  las  líneas  de  presión)  del  diseño  debe  quedar exactamente igual que si hubiésemos diseñado con el método cascada. 7º La parte que más cambia es la debajo de las líneas de presión. En concreto las diferencias serán las siguientes: 8º Colocar el grupo siguiente tantas veces como líneas de presión tenga el problema. 

  Ejemplo de diseño: 

 

Línea i+1Línea iLínea i-1

Final de Carrera i-1

a0 a1 b0 b1 c0 c1 d0 d1AB C D

Pb1 c1a0

b0c0

d1

a0d0

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  TEMA 10: SECUENCIADOR  Viendo un diagrama de Espacio‐fase, nos damos cuenta que para que se pueda ejecutar una fase, se tienen que cumplir determinadas condiciones de la fase anterior. Ejemplo: 

  En  el  diagrama  de  la  figura,  cada  modificación  del  estado  o  cada  fase  es  provocada  por  una información o por una señal. La orden previa que ha sido ejecutada con éxito (salida del vástago) es notificada a través de un módulo de señal y se provoca la siguiente orden o fase. Es decir: a cada señal de entrada le corresponde una señal de salida. Esquemáticamente lo podemos representar como se indica a continuación. 

      

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Como  se  puede  apreciar  una  cadena  secuencial  está  compuesta  a  base  de  diferentes  pasos  que contienen siempre las mismas funciones lógicas, teniendo presente los siguientes puntos: 1. A cada paso del ciclo le corresponde un módulo secuencial 2.  Cada módulo  da  la  orden  del movimiento  previsto  en  la  tase,  recibiendo  después  la  señal  de retomo de fin de ejecución de dicho movimiento. Para poder llevar a cabo estos puntos, cada módulo tiene que estar constituido como en la figura:  Módulo tipo "A" 

 Teniendo presión en el circuito, si enviamos presión a  la señal ACTIVAR desplazamos  la memoria M dando  una  señal  de  salida  que  será  la  correspondiente  a  una  fase  del  ciclo  de  trabajo; simultáneamente y mediante una derivación interior se prepara el módulo Y y se emite una señal de puesta a cero Zn de la fase anterior. Una vez la señal de salida ha sido ejecutada emite una señal de entrada X, que da lugar a la emisión de una señal de presión a la salida activar Yn+1 que empezará la siguiente fase.  

  (Yn) A Bucle de activación de fase siguiente (ln) B Bucle de desactivación de fase anterior (P) P Toma de presión (L) R Puesta a cero general (reset)  

A

X

Yn Yn+1

Zn Zn+1L L

P P

TAA

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   Módulo tipo B (último módulo) 

       

A

X

Yn Yn+1

Zn Zn+1LL L

P P

TAB

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ELECTRONEUMÁTICA                           

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TEMA 1: INTRODUCCIÓN A LA ELECTRONEUMÁTICA  La Electroneumática es  la parte de  la neumática donde el circuito de control y mando es realizado por componentes eléctricos o electrónicos.  Dentro de cualquier proceso automatizado, encontramos dos niveles de elementos que se pueden diferenciar fácilmente por su comportamiento:  ‐ Elementos de potencia: Son los encargados de direccionar la energía utilizada para la obtención de trabajo,  desde  la  fuente  hasta  los  componentes  finales.  En  nuestro  caso  serán  las  válvulas direccionales,  elementos  de  regulación,  conducciones  y  actuadores.  Para  nosotros  son  elementos neumáticos y su comportamiento es similar al de los componentes de los circuitos neumáticos puros.  ‐  Elementos  de  control:  Son  los  encargados  de  que  el  circuito  se  comporte  de  acuerdo  a  los requerimientos. En nuestro caso serán componentes electromecánicos, eléctricos o electrónicos.  

  Como  podemos  deducir  de  la  figura  1,  en  la  electroneumática  se  utiliza  la  energía  en  forma  de presión  de  aire  para  obtener  trabajo  mecánico  en  los  actuadores  finales  (pistones,  motores, actuadores giratorios, soplantes, etc..), utilizando la electricidad para controlar todo el proceso. Las  ventajas  de  utilizar  la  electricidad  como  fuente  de  control,  frente  a  los  circuitos  puramente neumáticos, son varias entre las que podemos citar:  ‐ Velocidad de transmisión mucho más elevada, del orden de 6 millones de veces más rápida.  ‐ Coste menor de  la energía eléctrica  frente a  la neumática. En  la mayoría de  los casos  se utilizan motores eléctricos para el accionamiento de  los compresores, Considerando  los rendimiento de  las diferentes transformaciones de energía y su adecuación, se puede considerar una relación de 10:1, en el precio por Kw.  ‐ Complejidad de  los  circuitos.  Los  circuitos neumáticos puros  se hacen  complejos  al  aumentar el número de actuadores o pasos de la secuencia.  ‐  Coste  de  los  componentes.  Los  componentes  eléctricos  suelen  ser  más  económicos  que  los neumáticos, así como una mayor disponibilidad en el mercado. 

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‐ Es posible colocar algunos componentes del circuito de control alejados de la máquina a controlar. En un control neumático está  limitada  la distancia debido a  las pérdidas de carga y  la velocidad de transmisión de las señales.  ‐  Con  la  utilización  de  autómatas  programables  se  consigue  una  flexibilidad  importante  en  la variación  de  las  secuencias  de  trabajo,  así  como  el  aumento  o  reducción  de  los  elementos  a controlar.   Nuestro  objetivo  es  conocer  los  diferentes  elementos  que  constituyen  los  circuitos electroneumáticos,  así  como  su  comportamiento,  para  de  esta  forma  ser  capaces  de  diseñar  los circuitos que cumplan con los requisitos marcados. 

                                         

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TEMA 2: COMPONENTES NEUMÁTICOS  1 Electroválvulas  Las electroválvulas son válvulas cuyo accionamiento es eléctrico.  1.1 Electroválvulas monoestables Una bobina es el arrollamiento de un conductor, por el cual al circular corriente eléctrica se  induce un flujo magnético que atrae a  los metales, es decir se comporta como un  imán cuando deseamos accionar el elemento. Este principio de  funcionamiento es muy utilizado en  los  componentes eléctricos para actuarlos a nuestra voluntad. En el  caso de  las bobinas utilizadas en  las electroválvulas, en el  interior de  la bobina  tenemos un vástago metálico, encargado de realizar el trabajo mecánico al desplazarse.  

 Al inducir el campo magnético en la bobina las líneas de fuerza intentan centrar el vástago metálico, por el principio de mínima reluctancia, donde las líneas de flujo magnético que no circulan por el son mínimas, haciendo cambiar el estado de funcionamiento de la válvula. 

   La bobina anterior presenta el problema de consumir mucha corriente eléctrica para su activación, al tener que vencer la fuerza del muelle y las propias de la válvula. Esto hace que si el solenoide debe estar activo durante un periodo prolongado de  tiempo,  se  caliente y puedan aparecer problemas, sobre todo cuando los tamaños aumentan y con ello las corrientes eléctricas consumidas. 

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Para evitar estos problemas se utilizan válvulas activadas neumáticamente, pero controladas por un solenoide.  Lo  que  se  hace  es  por medio  de  un  solenoide  de  tamaño  y  potencia menor  que  los anteriores,  se  activa  una  pequeña  válvula  3/2  interna,  que  es  la  encargada  de  activar  la  válvula principal.  Con  ello  conseguimos  un  control  eléctrico  pero  un  trabajo  de  activación  por medio  de energía neumática. Es lo que conocemos como una válvula pilotada. 

 Con un pequeño desplazamiento del vástago metálico,  conseguimos abrir el paso de aire hacia el pistón  de  activación  y  cerrar  la  salida  a  descarga,  accionado  el  pistón  de  activación  de  la  válvula principal.  

  

   1.2 Tipos de solenoides  Los  solenoides  pueden  ser  de  dos  tipos,  dependiendo  del  tipo  de  corriente  eléctrica  con  que  se alimentan, así podemos tener solenoides de corriente continua o alterna, presentando cada uno de ellos ciertas ventajas e inconvenientes:  

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  Normalmente el fabricante pone a nuestra disposición una serie de válvulas, que se pueden activar con solenoides de unas determinadas características, que suelen ser los siguientes:   

   1.3 Electroválvulas biestables  No tienen una posición de reposo predominante, solo necesitan un impulso para cambiar de estado, esta ventaja hace que consuman mucha menos energía, pero puede ser peligroso dependiendo de la posición  de montaje  de  la  válvula  y  las  vibraciones  de  la máquina.  Por  el  tiempo  puede  llegar  a cambiar de estado sin señal. Por esta razón se suele utilizar señal permanente en los circuitos. 

   1.4 Electroválvulas monoestables 

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Son  fáciles de  reconocer,  siempre  tendremos un  accionamiento por muelle.  Se utilizan mucho en elementos que ante un  fallo de suministro deban quedar en una posición determinada, pensemos por ejemplo en el pistón de una prensa, ante un  fallo en el  suministro eléctrico debe volver a  su posición de reposo. Tiene el  inconveniente de tener que mantener  la señal durante todo el tiempo,  lo que  implica una forma  especial  de  diseño  de  los  circuito,  necesitamos  señal  permanente,  por  ello  consumen más energía. 

    2 Componentes eléctricos  2.1 Accionamientos Los hay de formas muy diferentes, pero con un concepto similar, una fuerza exterior hace cambiar la posición de una serie de contactos. Realmente lo que hace es permitir o cortar el paso de corriente eléctrica, la cual se utiliza para activar otros componentes del circuito. 

 Asociados  a  los  diferentes  tipos  de  accionamientos  podemos  tener  uno  o  varios  contactos  y  del mismo tipo o diferentes.  

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 2.2 Relés Un relé es un componente eléctrico con dos partes  fundamentales, una bobina de activación y  los contactos asociados a la misma. Se  utilizan  para  automatizar  procesos,  pudiendo  por medio  de  las  señales  de  entrada  activar  la bobina y con ello actuar sobre los contactos, que a la vez pueden alimentar a otros relés o elementos de salida del circuito. 

º  

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  En  los  esquemas  se  representan  de  forma  separada,  la  bobina  y  los  contactos,  asociados  por  el nombre, normalmente K y un número.  El  funcionamiento es el siguiente, cuando  la bobina se pone a  tensión, se activa, haciendo que  los contactos  asociados  cambien  de  posición,  así un  contacto NA, permanece  abierto,  sin  permitir  el paso de corriente, hasta que se activa la bobina y se cierre, permitiendo el paso de corriente. Cuando las corrientes que deben circular por los contactos son elevadas, se utilizan contactores que son  elementos  que  funcionan  de  la misma  forma  que  el  relé,  pero  permite  controlar  corrientes mayores. 

  2.3 Relés temporizados En  las  aplicaciones  industriales,  es  común  que  un  elemento  deba  realizar  durante  un  tiempo determinado  la acción establecida, por ejemplo, el  tiempo que permanece abierta  la puerta de un garaje. Para conseguir estas acciones se pueden utilizar relés temporizados, pudiendo ser a la conexión, a la desconexión o a la conexión y desconexión.  2.3.1 Relés temporizados a la conexión  En  ellos  controlamos  tiempo  desde  que  se  activa  el  relé,  hasta  que  sus  contactos  cambian  de posición,  es  decir,  alimentamos  la  bobina  del  relé  y  empieza  a  contar,  hasta  que  llega  al  tiempo regulado, entonces  los contactos cambian de posición. Hay que destacar que  los contactos vuelven inmediatamente a la posición de reposo al dejar de alimentar la bobina. 

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Si el  tiempo de activación es menor que el  retraso que hemos marcado,  los contactos no  llegan a cambiar de posición. En la siguiente figura se puede observar el comportamiento de los contactos temporizados, respecto a la alimentación de su bobina de activación.  

   

  2.3.1 Relés temporizados a la desconexión  Es el otro tipo de relé temporizado, en este caso controlamos el tiempo que  los contactos del relé siguen  accionados  después  de  dejar  de  alimentar  su  bobina.  Los  contactos  se  activan inmediatamente al alimentar la bobina, permaneciendo activos el tiempo mientras esta este activa y el tiempo seleccionado al cortar la alimentación a esta. En la siguiente figura se puede observar el comportamiento de los contactos temporizados, respecto a la alimentación de su bobina de activación. 

   

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   2.4 Final de carrera mecánico Es un  elemento muy  común  cuando  se necesita  controlar  secuencias,  se  trata de unos  contactos eléctricos  que  se  activan,  cuando  un  rodillo  es  accionado  por  un  pistón  o  cualquier  otro accionamiento. Son muy utilizados por sus simplicidad de funcionamiento y diversidad de configuraciones, Pudiendo ser de rodillo, rodillo escamoteable, de antena, de roldana regulable, de émbolo, etc. Internamente se comporta como un pulsador, disponiendo de una serie de contactos asociados, normalmente uno abierto y uno cerrado.  

  

  

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2.5 Presostato  Se  trata de un elemento de conexión entre el circuito neumático y el eléctrico. Cuando se alcanza una determinada presión, un elemento mecánico, que trabaja contra un muelle cambia de posición y con  él  sus  contactos  eléctricos  asociados.  Tiene  diferentes  aplicaciones  entre  las  que  podemos destacar: ‐ Como elemento de seguridad, para no sobrepasar una determinada presión ‐ Como válvula de secuencia, para asegurarnos que un actuador a llegado al final de su carrera. ‐ Detector de piezas, en la sujeción con pistones neumáticos, si no hay pieza se desplaza hasta el final de su carrera, de lo contrario hace fuerza antes y aumenta la presión.  

 

  2.6 Numeración de los contactos Para facilitar su conexión y distinguir en cada caso los contactos utilizados, existe una normalización en  la  numeración  de  los  contactos  y  componentes  eléctricos.  Los  circuitos  realizados  deben numerarse correctamente antes de pasar a su montaje en los paneles. A  modo  de  resumen,  en  la  siguiente  tabla  encontramos  la  numeración  de  los  elementos  más comunes.         

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    3. Componentes electrónicos En este bloque vamos a ver los sensores y los autómatas programables, no buscamos una explicación extensa ni de un carácter  técnico elevado, simplemente es un  repaso o una primera aproximación que nos permita utilizarlos en los ejercicios siguientes.  Los elementos electrónicos más  ampliamente utilizados en  la  automatización de procesos  son  los  sensores, presentan ventajas respecto de los finales de carrera mecánicos: ‐ No existe contacto y por lo tanto no hay desgaste mecánico ‐ Podemos diferenciar entre los elementos. Reconocer, metálicos y no metálicos ‐ Pueden trabajar en condiciones de temperaturas más extremas, realizando una correcta selección.  En la siguiente tabla podemos observar los esquemas de representación genéricos de los sensores en los circuitos. 

      

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3.1 Sensores magnéticos Los detectores de proximidad magnéticos o detectores 'reed', están formados por un tubo de resina sintética,  en  cuyo  interior  se  encuentra  un  tubo  de  vidrio  con  gas  inerte  y  dos  lengüetas  de  un contacto.  Se montan  sobre  las  camisas de pistones que no  sean de material magnético  ( plástico, aluminio, latón,..) y en cuyo émbolo se monta un  imán permanente. Al acercarse a  las  lengüetas se produce una fuerza de atracción que produce el cierre del contacto.  Es  necesario  tener  en  consideración  en  su montaje  la  distancia  entre  los  diferentes  pistones  y sensores,  disponiendo  una  distancia  de  al menos  60mm  entre  ellos,  para  evitar  interferencias  y accionamientos en momentos que no corresponda.  Otra  cuestión  a  considerar  es  su  conexión,  es  necesario  respetar  la  polaridad  marcada,  de  lo contrario en contacto permanece siempre activado, pero con el LED apagado. Otra consideración es su debilidad si se conectan a tensión sin carga, es decir, tenemos que observar que nunca se conecte en una línea donde no exista una bobina de un relé o un solenoide.  Estos sensores tienen una larga duración y son poco sensibles a la suciedad, aunque si les afecta los efectos magnéticos de otros materiales. Otra ventaja es el poco espacio que ocupan, su facilidad de montaje  y el no necesitar de elementos auxiliares para  su  colocación. Como desventaja  se puede comentar  que  realmente  controlamos  la  posición  del  émbolo,  que  ante  una  avería  (por  ejemplo rotura del vástago) no tenemos control sobre la posición de la carga.  

  3.2 Sensores inductivos Los  captadores  inductivos  se basan en  la perturbación del  campo magnético alterno  creado en  la proximidad del captador. Podemos diferenciar tres etapas en su funcionamiento: ‐ Oscilador LC: Se trata de un circuito oscilante, que al ser alimentado genera en  la superficie de  la cara sensible del sensor un campo magnético de alta frecuencia. Creando un área limitada donde el sensor es sensible. 

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‐ Unidad de evaluación: Si un objeto metálico se acerca al campo magnético generado, se producen corrientes debidas a la variación del campo, el comparador debe detectar estas variaciones y activar la etapa de salida. ‐ Etapa de salida: es  la encargada de permitir o cerrar el paso de corriente, según el estado de  las etapas anteriores y el tipo de contactos que tenga asociados. 

   3.3 Sensores capacitivos Los  detectores  capacitivos  se  basan  en  la  perturbación  producida  por  la  presencia  de  un  objeto, metálico o no metálico, en el campo eléctrico creado por el captador.  

   3.4 Conexón de los diferentes sensores La  conexión  de  los  sensores  dependerá  de  su  configuración  interna,  así  podemos  distinguir  los siguientes tipos: 

     3.4.1 Sensores de dos hilos Son los más simples de conectar, actúan como un simple contacto abierto o cerrado, de forma que al detectar la presencia de algún elemento, cierra y permite el paso de corriente o abre y corta el paso. En cualquier caso se deben conectar siempre en serie con la carga (bobina). 

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En las siguientes figuras tenemos las formas más habituales de conexión de los sensores de dos hilos.  

  3.4.2 Sensores de tres hilos  De  los  tres hilos que  tiene el sensor, dos son para su propia alimentación  ( marrón + y azul  ‐) y el tercero  es  la  salida  (normalmente  negro).  Según  la  norma  europea  estos  sensores  solo  pueden trabajar con corrientes continuas. Estos sensores presentan la ventaja de que la corriente de excitación del sensor no atraviesa la carga y que la caída de tensión del sensor no afecta a la carga.  3.4.2.1 Sensores PNP  La carga se encuentra conectada entre el sensor y el negativo, por tanto al activarse en el cable negro tendremos nivel de tensión alto (positivo).   

 3.4.2.2 Sensores NPN La carga se encuentra conectada entre el sensor y el positivo, por tanto al activarse en el cable negro tendremos nivel de tensión bajo (negativo). Es una solución menos aconsejable, un corte del cable de alimentación a la carga ,puede hacer que se active, si este toca alguna masa de la máquina.  

  3.4.3 Sensores de cuatro hilos Se  trata  de  un  sensor  igual  que  los  de  tres  hilos,  la  diferencia  es  que  dispone  de  dos  contactos asociados. 

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Uno normalmente abierto, disponible en hilo de color negro y otro normalmente cerrado, disponible en hilo de color blanco. Igual que en el caso anterior los sensores pueden ser PNP o NPN.  

   3.5 Autómatas programables (PLC's) Actualmente  los controladores programables, son una opción que se debe considerar a  la hora de realizar la automatización de un proceso, por presentar algunas ventajas entre las que podemos citar las siguientes:  ‐ Flexibilidad, para aumentar o cambiar el programa que controla el proceso.  ‐ Robustez, no necesitan prácticamente de mantenimiento y sus elementos no tienen desgastes. Otra cuestión son los relés que se encargan de alimentar a los solenoides de las electroválvulas.  ‐ Economía, si el proceso necesita de temporizadores o de muchos elementos, es muy posible que esta sea una opción menos costosa, que la solución cableada. Existen autómatas con un número de entradas y salidas reducidos, pero suficiente para la mayoría de los circuitos que aquí nos ocupan.  ‐  Facilidad de modificación,  introduciendo  elementos que  en  el diseño no  se  consideraron,  como temporizadores, condiciones de activación, etc..  ‐ Reutilización, un autómata es fácil de utilizar en otras aplicaciones diferentes, si por alguna razón dejamos de utilizar la máquina.               

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EJERCICIOS                               

 

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EJERCICIOS MSH  EJERCICIOS DISEÑADOS MEDIANTE MÉTODO INTUITIVO  1.VACIADO DE ALMACÉN En un alimentador de gravedad  (almacén) se tienen que retirar  las piezas que están almacenadas y desplazarlas a un dispositivo de montaje.  El mando para accionar el  cilindro de doble efecto, que ha de efectuar  la expulsión de  las piezas, consiste en dos pulsadores. El avance se  realizará al apretar cualquiera de  los dos pulsadores y el  retroceso será automático al llegar la pieza a la posición deseada y de máxima extensión del cilindro. Hasta que el cilindro no llegue a la posición inicial, es decir, que esté dentro, no se puede iniciar un nuevo ciclo de avance.  

DIBUJO CONSTRUCTIVO 

  

2. INSTALACIÓN DE CORTE En una instalación de corte (cizalla) se tienen que cortar piezas de papel. Al accionar dos pulsadores simultáneamente y en presencia del pliego de papel sobre  la plataforma de corte de  la máquina,  la barra  porta‐cuchilla  ha  de  avanzar  y  cortar  el  pliego.  Después  de  liberar  cualquiera  de  los  dos pulsadores, la cizalla volverá a la posición inicial. El pliego de papel  será detectado, en este caso, por un  final de carrera neumático,  instalado en  la plataforma. La barra porta‐cuchilla habrá de bajar a la máxima velocidad posible.  

DIBUJO CONSTRUCTIVO 

      

 

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 3. MONTAJE DE PIEZAS POR PRENSADO En un dispositivo ensamblador se tiene que introducir una pieza de bronce en una brida circular. El mando se realizará con un pulsador que dará la orden de avance. El cilindro no volverá hasta que la presión de clavado no llegue a un valor prefijado y ajustable. La velocidad de salida del cilindro ha de poderse regular.  

DIBUJO CONSTRUCTIVO 

  

 4. UNIÓN DE PIEZAS Un dispositivo de prensado se tiene que utilizar para unir piezas de plástico por contacto y presión. Un pulsador de marcha mandará la carrera de avance del cilindro, una vez haya llegado a la posición final  de máxima  extensión,  donde  juntará  las  piezas,  éstas  se  prensarán  durante  20  segundos.  A continuación el cilindro volverá automáticamente a la posición inicial. El movimiento de retroceso del cilindro se realizará aunque el pulsador se mantenga apretado. Una señal nueva de marcha sólo será efectiva una vez que el cilindro haya llegado a su posición inicial y el pulsador se haya liberado.  

DIBUJO CONSTRUCTIVO  

  

           

 

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 5. DISTRIBUCIÓN Y SEPARACIÓN DE PIEZAS Un dispositivo de giro distribuye y separa piezas redondas procedentes de un aimacén de gravedad. El mando se realizará con un pulsador. Al apretarlo el cilindro pasará de la  posición inicial que será la de máxima extensión a  la contracción adentro, expulsando  la pieza que ya habrá cargado. Cuando haya llegado a esta posición, el cilindro volverá automáticamente a la posición inicial. Se habrá de asegurar la posición inicial para que una nueva señal de marcha active un nuevo ciclo. La salida y entrada del cilindro tendrán que ser lentas y poder ajustar la velocidad. 

DIBUJO CONSTRUCTIVO 

  

 6. DISPOSITIVO DE TRANSPOR1E VERTICAL Un  cilindro  neumático  se  tiene  que  instalar  en  un  dispositivo  para  el  transporte  vertical  de  cajas. Enviando las cajas procedentes del nivel 1 a otro superior 2. El mando se tiene que efectuar con dos pulsadores independientes y con una válvula monoestable de potencia, de forma que un pulsador active la subida y otro la bajada. Sería necesario tener en cuenta la instalación con dos opciones, una con un cilindro de simple efecto y otra con un cilindro de doble efecto. 

 DIBUJO CONSTRUCTIVO 

  

    

 

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 7. TENSADO DE UNA CORREA El movimiento de giro en una máquina  se  realiza mediante el acoplamiento de un motor  con una correa plana de transmisión. Se tiene que prever un dispositivo para poder regular el tensado de la correa y hacer una transmisión correcta a la máquina‐herramienta. El mando del tensado y destensado se tiene que hacer con dos pulsadores independientes. Será necesario poder regular la fuerza y la velocidad cuando se realice acción de tensado de la correa. 

 DIBUJO CONSTRUCTIVO 

  8. APERTURA Y CIERRE DE VENTANAS La apertura y cierre de ventanas se tiene que poder controlar mediante  la  instalación de un cilindro neumático en un resorte mecánico. El mando  para  abrir  y  cerrar  se  tiene  que  hacer  con  dos  pulsadores  independientes  y  además  se tienen que conseguir posiciones interrredias para facilitar la ventilación parcial. La velocidad de apertura y de cierre ha de ser lenta y poderse regular. 

 DIBUJO CONSTRUCTIVO 

       

 

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  9. APERTURA Y CIERRE DE UNA CLARABOYA La apertura de una ventana de  techo o  claraboya  se  tiene q e  controlar mediante  tres pulsadores cualquiera en puntos diferentes de una sala. El cierre de la ventana se tiene que controlar por un cuarto pulsador. El mando estará diseñado de forma que se permita al operador parar el movimiento de la ventana en cualquier posición durante la apertura o el cierre de la misma. 

DIBUJO CONSTRUCTIVO  

  11. LIMPIEZA MEDIANTE BAÑO En un depósito  se deben  limpiar discos para una bomba de  inyección. Un cilindro neumático debe mover hacia arriba y hacia abajo el cesto lleno de discos en el interior del baño. Existen dos posibles programas de trabajo para la máquina: ‐ Los movimientos arriba y abajo se realizan manualmente por el operario mediante dos pulsadores. ‐ El operario da la señal de puesta en marcha manualmente y la desconexión del proceso de lavado se realiza automáticamente después de un tiempo ajustado. 

DIBUJO CONSTRUCTIVO  

      

 

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   12. MANDO DE PUERTA Por medio de dos cilindros habrán de mandarse dos puertas correderas. Al accionarse un pulsador, bien  desde  el  exterior  o  desde  el  interior,  puedan  abrirse,  y  al  accionar  de  nuevo  uno  de  estos pulsadores vuelva a cerrarse. Transcurrido un  tiempo desde  la apertura de  la puerta debe cerrarse automáticamente. 

DIBUJO CO STRUCTIVO    

 

      13. DESPLAZAMIENTO DE PAQUETES Los paquetes que llegan por una cinta de rodillos los ha de levantar un cilindro neumático mediante una plataforma y los ha de desplazar a otra cinta un segundo cilindro. El  retomo del cilindro  (B) no se podrá  realizar hasta que el cilindro  (A)  llegue a  la posición  inicial a dentro. La  señal  de  puesta  en  marcha  de  cada  ciclo  de  trabajo,  será  emitida  por  un  pulsador  manual neumático. 

DIBUJO CONSTRUCTIVO  

    

 

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      14. MANDOS CON APLICACIÓN DE VARIOS CILINDROS FUNCIONAMIENTO: Dispositivo automático de dosificación y carga de piezas, en número preseleccionado a una máquina de embalaje en plástico retráctil. Mediante un cilindro de movimiento alternativo el cual realiza un determinado número preseleccionado de avances, extraemos de un cargador vertical un número de piezas preseleccionado, mediante un contador neumático con preselección. Una vez posicionadas  las correspondientes piezas, otro cilindro neumático desplaza a todas ellas en conjunto hacia la máquina de embalaje con plástico retráctil, regresando nuevamente y quedando en espera  de  una  nueva  alimentación.  El  comienzo  de  la  secuencia  de movimientos  se  producirá  al accionar un pulsador con enclavamiento. 

DIBUJO CONSTRUCTIVO  

                     

 

 

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  EJERCICIOS DISEÑADOS MEDIANTE MÉTODO CASCADA 15. DISPOSITIVO DE REMACHAR Dos piezas han de quedar unidas  con un  remache  en una prensa parcialmente  automatizada.  Las piezas y el remache se pondrán a mano y se retirarán las piezas acabadas también a mano, después de realizado el proceso de remachado. La  parte  automatizada  de  esta máquina  consiste  en  la  sujeción  de  la  pieza  con  el  cilindro  (A),  el remachado con el cilindro (B) y finalmente la liberación de la pieza. El mando  se  realizará  con  un  pulsador,  que  al  ser  accionado  hará  que  se  realice  un  solo  ciclo  de funcionamiento ciclo único. 

 DIBUJO CONSTRUCTIVO 

 

  16. PLEGADORA AUTOMÁTICA Unas planchas deben ser dobladas por una plegadora automática. La sujeción la realiza el cilindro (A), primer  doblado  lo  realiza  el  cilindro  (B)  y  el  segundo  el  cilindro  (C).  Cuando  estos  retornen simultáneamente la pieza quedará liberada con el retroceso del cilindro (A). Se podrá realizar en ciclo único o ciclo continuo. 

 DIBUJO CONSTRUCTIVO 

 

    

 

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 17. REMACHADORA Remachar pasadores,  las piezas  se  colocan manualmente. Primero el  cilindro A  sujeta  la pieza  y a continuación  los cilindros B  introducen  los remaches y  los sujetan. El cilindro C, remacha  la segunda cabeza semiesférica. Las piezas terminadas pueden sacarse manualmente. Aunque mantenga el pulsador de marcha pulsado, no volverá a iniciarse un nuevo ciclo, hasta que no suelte y vuelva a pulsar de nuevo. Emergencia y reset: vuelven los vástagos de los cilindros B y C, y cuando hayan retrocedido del todo, retrocederá el vástago del cilindro A. La máquina quedará reseteada para que al desenclavar el reset comience un nuevo ciclo desde el principio.  

DIBUJO CONSTRUCTIVO  

  18. PLEGADO DE CHAPA La  sujeción  de  la  plancha  de  chapa  se  realiza  con  el  cilindro  A.  Solamente  cuando  A  ha  salido completamente y con una presión de 5 bar, el cilindro B pliega la chapa y la mantiene en esta posición durante 12 segundos. Después del proceso de conformado B vuelve al sitio y el cilindro A  libera  la chapa. 

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19. MARCADO DE PIEZAS En una máquina se tienen que marcar unas piezas con el accionamiento de unos cilindros neumáticos que  realizarán  una  secuencia  determinada.  La  alimentación  de  pieza  se  produce  a  través  de  un dispositivo de gravedad y mediante el cilindro A que al mismo tiempo fijará la pieza. A continuación el cilindro B marca la pieza. Una vez marcada los cilindros A y B retroceden liberando la pieza. Al final el cilindro C expulsa la pieza para su almacenamiento. Las condiciones de mando han de ser las siguientes: ‐ La puesta en marcha se realizará con un pulsador neumático. ‐ Existirá una válvula biestable manual para la elección de ciclo único o continuo ‐  Un  final  de  carrera  detectará  la  presencia  de  pieza  en  el  depósito.  En  caso  de  no  haber  en  la máquina se tendrá que poner en la posición inicial y quedar bloqueada en caso de una nueva señal de marcha. ‐ Después del accionamiento del pulsador de parada de emergencia  con enclavamiento mecánico, tendrán que volver todos los cilindros a la posición inicial. Se trata de una orden e preferencia sobre todo el mando. 

DIBUJO CONSTRUCTIVO 

 20. DEPÓSITO DE DOBLADO Mediante unas matrices en  forma de ángulo y accionadas por  cilindros neumáticos,  se  tienen que doblar piezas de chapa, siguiendo una determinada secuencia: a) Sujeción de la pieza con el cilindro A de simple efecto. b} Primera acción de doblado con el cilindro B de doble efecto. c) Segunda acción de doblado con el cilindro C de doble efecto. d) Liberación de la pieza. • Las condiciones de mando serán las siguientes: e) El ciclo se  iniciará con un pulsador de marcha de forma que realice  lada  la secuencia de doblado automáticamente y en ciclo único. f} El cilindro de doblado B ha de salir cuando el cilindro de posición A llegue a la posición final de fuera y consiga una presión de sujeción adecuada y previamente fijada.  

DIBUJO CONSTRUCTIVO  

 

 

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21. TALADRO (1) En un taladro se tienen que colocar unas piezas de acero para ser agujereadas. Al accionar el pulsador de marcha el cilindro A  fijará  la pieza. Solo cuando ésta se encuentre en  la posición correcta, saldrá el cilindro 8 para sujetarla. Cuando el cilindro 8 se encuentre en  la posición de sujeción.  la unidad de mecanizado C avanzará y hará el agujero de la pieza. Después de acabado el proceso de trabajo,  la unidad de mecanizado volverá a  la posición  inicial de abajo. A continuación el cilindro A de fijación también volverá, una vez haya llegado a la posición de adentro, el cilindro B liberará la pieza. El mando será de ciclo único mediante el pulsador de marcha neumático. El accionamiento mantenido del pulsador de marcha no tiene que conducir a una repetición del ciclo. Hasta que no se haya liberado el pulsador y se vuelva a apretar éste.   

DIBUJO CONSTRUCTIVO 

  22. DISPOSITIVO PARA CORTAR Unas piezas de plancha se tendrán que cortar por uno de los lados para después ser mecanizadas. La plancha  se  colocará manualmente en una máquina donde  será  sujetada mediante el  cilindro A. Seguidamente un dispositivo de corte será accionado por el cilindro B. Después de realizado el mecanizado el cilindro A liberará la pieza y el cilindro e la expulsará. El mando  se  realizará con un pulsador de marcha para  iniciar el ciclo, que al accionarlo activará el automatismo  en  ciclo  continuo.  Habrá  también  un  pulsador  de  parada  para  acabar  el  ciclo,  éste tendrá prioridad sobre la marcha. Este ciclo se pondrá en marcha siempre que  'se detecte  la presencia de pieza y se parará cuando se haya  acabado  la  plancha  de  chapa,  dejando  el  mecanismo  en  posición  de  inicio  para  volver  a comenzar un nuevo ciclo. El nuevo ciclo no se activará hasta que no haya reposado el material en la máquina.  La  alimentación  de  presión  de  toda  la máquina  se  hará mediante  una  válvula manual biestable. 

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EJERCICIOS DISEÑADOS MEDIANTE MÉTODO PASO A PASO 23. CIZALLA • En una máquina de cizalla se tienen que cortar piezas de una barra de hierro. • La alimentación la realizará el cilindro B que moverá, en la carrera de ida (salida), la pinza neumática A previamente cerrada. Al  introducir el material también  la empujará contra un tope fijo y quedará sujeto por el cilindro C. A partir de aqui el cilindro A podrá abrir y el cilindro B, volver. • Una vez efectuado el corte con  la cizalla de  la barra de hierro con el cilindro D se procederá a  la liberación de la barra mediante el retorno del cilindro C. En  este momento  un nuevo  ciclo  estará  a punto  de  comenzar.  Los  cilindros A  y C pueden  ser de simple efecto. • El mando se realizará en las siguientes condiciones: a) La puesta en marcha se realizará con un pulsador neumático. b) El desarrollo del trabajo será automático con  la posibilidad de elección de ciclo único o continuo, que se hará con un selector neumático. c) Un nuevo ciclo  sólo  se podrá efectuar cuando el cilindro de avance B y el cilindro de  sujeción C lleguen a la posición inicial de adentro.   

DIBUJO CONSTRUCTIVO 

  24. CILINDRO CON TRES POSICIONES Sobre  la carrera de un cilindro se hallan situados tres finales de carrera, dos de ellos se encuentran sobre las posiciones extremas y el otro situado a mitad de recorrido entre ambos. El  cilindro debe  efectuar un primer  avance mandado por un pulsador,  al  llegar  al  final de  carrera intermedio debe volver a retraerse y al volver a pisar el final de carrera que determina su posición de retraído debe volver a salir hasta efectuar la carrera completa y volver a retraerse.  

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EJERCICIOS DISEÑADOS MEDIANTE SECUENCIADORES NEUMÁTICOS  25. SECUENCIA A+ / B+/ B‐/ A‐ Realización de una secuencia neumática mediante un secuenciador: A+ / B+ / B‐/ A‐ El  secuenciador  estará  formado  por  4 módulos  de  etapa  correspondientes  a  los movimientos  o secuencia que realizarán los cilindros. También se incluirá un módulo inicial y uno final. El  secuenciador  está  basado  en  el  sistema  paso  a  paso  de  resolución  de  secuencias  neumáticas, donde cada bloque dispone de la válvula biestable correspondiente, realizando los cambios de líneas necesarios en su interior. Sólo es necesario conectar  las salidas del secuenciador a fas válvulas de potencia correspondiente a cada cilindro y fas señales de  los finales de carrera a  las entradas, en el mismo orden. La puesta en funcionamiento se realizará con un pulsador neumático, realizando un solo ciclo de funcionamiento: ciclo único. Aunque  se mantenga  el  pulsador  de marcha  accionado  no  repetirá  un  nuevo  ciclo  hasta  que  lo soltemos y lo volvamos a actuar. 

DIAGRAMA GRAFCET 

 26. SECUENCIADOR CON PARO DE EMERGENCIA Realizaremos el montaje necesario que cumpla el grafcet propuesto a continuación. Este circuito tendrá un paro de emergencia que dejará libres los actuadores y un reset que devolverá la maniobra a su estado de reposo. 

 DIAGRAMA GRAFCET 

 

 

 

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27. DISPOSITIVO PARA ESTAMPACIÓN En un perfil especial debe estamparse una marca. El perfil se coloca manualmente en el dispositivo. Los  cilindros  1.0  (A)  Y  2.0  (B)  Y  3.0  (C)  estampan  la marca  correlativamente.  Cada  cilindro  ha  de retroceder a su posición inicial después de la operación. 

 DIBUJO CONSTRUCTIVO 

 28. DISPOSITIVO ARENADOR DE PIEZAS DE COLADA Las piezas de  colada deben  ser  sometidas  a  chorros de  arena  lateralmente.  Las piezas  se  colocan manualmente en el dispositivo de sujeción y se sujetan por medio del cilindro 1.0 (A). Después abre el cilindro 2.0 (B), con un tiempo prefijado, la válvula de la tobera arenadora. El cilindro 2.0 (B) cierra la válvula  de  la  tobera  y  el  cilindro  3.0  (e)  la  coloca  a  la  segunda  posición.  Se  repite  el  proceso. Al término del segundo paso de trabajo vuelve el cilindro 3.0 (e) a su posición inicial. El cilindro 1.0 (A) suelta la pieza. Se puede quitar la pieza del dispositivo. Existe un pulsador de emergencia que resetea toda la máquina. 

DIBUJO CONSTRUCTIVO  

  

 

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29. DOBLE ESTAMPADO En  la  pieza  de  la  figura,  hay  que  efectuar  un  doble  estampado,  para  lo  cual  se  emplea  un automatismo que realiza las siguientes operaciones: Se  introduce manualmente  la  pieza  en  el  soporte  prensor  Sp  donde  se  encuentra  un  detector  de presencia de pieza Dp. Accionando un pulsador manual M el cilindro D se encarga de sujetar la pieza, una vez sujeta, el cilindro A avanza su carrera dando orden al final de la misma al cilindro C, para que efectúe un primer estampado C+ / C‐. Seguidamente el cilindro B efectúa un segundo avance de  la pieza, para que  el  cilindro  e pueda  realizar  el  siguiente  estampado. Una  vez  realizado  el  segundo estampado  el  cilindro  D  deja  de  sujetar  la  pieza  lo  que  permite  la  extracción  de  la  misma manualmente. Cuando se ha extraído la pieza y tras esperar 10 segundos los cilindros A y B vuelven al mismo  tiempo  a  su posición de  reposo esperando  la  introducción de una nueva pieza para poder inicial otra vez el ciclo de trabajo. Paro de emergencia y reset: Al accionar el pulsador de paro de emergencia el cilindro C, retrocederá y el  resto  de  cilindros  se  quedarán  sin  presión.  Al  accionar  el  pulsador  de  reset  se  producirá  el peseteado de toda la máquina. Para volver a iniciar un nuevo ciclo tendremos que volver a pulsar el paro de emergencia. 

DIBUJO CONSTRUCTIVO 

 30. SECUENCIA NEUMÁTICA CON SALTO DE FASE: A+ A‐ B+ B‐ Ó A+ A‐ Realización de una secuencia neumática con salto de fase, mediante un secuenciador: A+ A‐ B+ B‐ ó A+ A‐ La secuencia neumática constará de dos programas que se seleccionarán mediante una válvula selectora. Al accionar la válvula selectora el programa activo será: A+ A‐ B+ B‐. La puesta en marcha se hará mediante un pulsador neumático, realizando un sólo ciclo de funcionamiento en ambos programas.  

DIAGRAMA GRAFCET 

 

 

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31. TALADRO DE MARCOS DE HIERRO FUNDIDO El  siguiente  circuito  de  tres  actuadores  seguirá  la  secuencia  de  funcionamiento  que  indicamos  a continuación:   

A+ A‐ B‐ A+ A‐ C‐ A+ A‐ B+ A+ A‐ C+ Repetirá 10 veces el ciclo y parará. 

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32. RECTIFICADORA PLANA Unas  guías  pre‐mecanizadas  se  sujetan  manualmente  sobre  una  rectificadora  plana,  se  fijan neumáticamente y se rectifican en el lado derecho y el izquierdo. Una vez el cilindro de sujeción A ha alcanzado su posición delantera y se ha alcanzado una presión de P = 4 bar, el cilindro B realiza una doble carrera. El ala derecha está rectificada El cilindro C avanza y cuando alcance su final de carrera, el cilindro B volverá a realizar una doble carrera y rectifica el ala izquierda. Cuando el cilindro C ha alcanzado de nuevo su posición  retraída el cilindro se sujeción A libera la pieza. Condiciones de mando: ‐ La puesta en marcha se realiza con un pulsador. ‐ Debe haber pieza para iniciar el ciclo. ‐ Paro de emergencia: deja sin presión los cilindros A y B y a los 3O segundos resetea toda la máquina. 

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 33. DESPLAZAMIENTO DE CAJAS Unas  cajas  llegan mediante  una  cinta  transportadora.  El  cilindro  A  las  desplaza  a  tres  posiciones distintas mediante sus finales de carrera Una vez están en esa posición, el cilindro B las mueve hacia un almacén y  retrocede. Cuando el  cilindro B ha vuelto a  su posición  inicial el  cilindro A volverá a repetir el proceso.   La máquina cuenta 30 cajas y se para. A los 30 segundos se reinicia el ciclo. 

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   GENERACIÓN DE VACÍO  34. TRANSFERENCIA D BLOQUES Unos bloques se transfieren desde UD alimentador de roldanas inclinado, a una cinta transportadora. La  transferencia  se  efectúa  por medio  de  un  cilindro  de  doble  efecto  A  con  vástago  hueco,  una ventosa' de succión incorporada en un extremo V y un gen radar de vacio. Cuando se acciona una válvula 312 con enclavamiento el cilindro avanza lentamente. Al llegar al final de carrera, se acciona el generador de vacio. Una vez se ha generado el vacío, la carrera de retroceso del cilindro se realiza por medio de un detector de vacio ajustable (vacuostato), con lo que levanta el bloque. Cuando  llega a su final de carrera, desconecta el generador de vacío y  la pieza' cae sobre  la cinta transportadora. Si se desactiva la válvula 3/2 con enclavamiento, el movimiento continuo de vaivén cesa al finalizar el ciclo. La alimentación de presión al generador de vacío se ajusta por medio de una válvula reguladora de presión.  

DIBUJO CONSTRUCTIVO 

 

 

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   35. DESPLAZAMIENTO DE PAQUETES Realizar la secuencia siguiente mediante un secuenciador por grupos:

A+ B+ V+ V- C+ A- B+ V- B- C-  

DIBUJO CONSTRUCTIVO 

                              

 

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EJERCICIOS DE ELECTRONEUMÁTICA  1. RETRASO DE UNA SEÑAL DE MANDO Se tiene que retrasar la orden de mando que activará una electroválvula monoestable, para efectuar la  salida de un cílindro de doble efecto. Al apretar un pulsador eléctrico,  saldrá el cilindro, pero  la señal no será efectiva hasta haber pasado 5 segundos, manteniendo el pulsador apretado. Al dejar de accionar el pulsador, el cilindro volverá a su estado inicial de dentro. 

DIAGRAMA ESPACIO/FASE 

  2. ACTIVACIÓN DE UNA SEÑAL DE MANDO EN FUNCIÓN DE LA PRESIÓN Un cilindro de doble efecto tiene que salir y entrar por efecto de la activación de una electroválvula 5/2  biestable.  El  cilindro  saldrá  al  apretar  un  pulsador  eléctrico  Platón1  y  entrará  al  apretar  otro pulsador Platón2, pero la señal de entrada no será efectiva si la presión del cilindro, después de haber salido, no es como mínimo de 6 bar. La presión será detectada por un presostato Ps  

DIAGRAMA ESPACIO/FASE  

           

 

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3. Secuencia simple de tres cilindros Se trata de realizar una secuencia simple con tres cilindros: A+ I B+ I C+ I A‐I B‐I C∙ Se  denomina  secuencia  simple.  Cuando  el  orden  de  salida  de  los  cilindros  es  el mismo  que  el  de retorno de  los mismos. En este caso no existirán problemas de anulación de señales permanentes y por lo tanto no es necesario realizar ningún montaje complejo en la resolución del ejercicio. La señal de puesta en marcha se realizará con un pulsador eléctrico que hará un solo ciclo de funcionamiento: ciclo único. 

DIAGRAMA DE FASES 

  4. LIMPIEZA MEDIANTE BAÑO En un depósito  se deben  limpiar discos para una bomba de  inyección. Un cilindro neumático debe mover hacia arriba y hacia abajo el cesto lleno de discos en el interior del baño. Existen dos posibles programas de trabajo para la máquina: ‐ Los movimientos arriba y abajo se realizan manualmente por el operario mediante dos pulsadores. ‐ El operario da la señal de puesta en marcha manualmente y la desconexión del proceso de lavado se realiza automáticamente después de un tiempo ajustado. 

DIBUJO CONSTRUCTIVO  

        

 

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5. MANDOS CON APLICACIÓN DE VARIOS CILINDROS Dispositivo automático de dosificación y carga de piezas, en número preseleccionado a una máquina de embalaje en plástico retráctil. Mediante un cilindro de movimiento alternativo el cual realiza un determinado número preseleccionado de avances, extraemos de un cargador vertical un número de piezas preseleccionado, mediante un contador eléctrico con preselección. Una vez posicionadas  las correspondientes piezas, otro cilindro neumático desplaza a todas ellas en conjunto hacia la máquina de  embalaje  con  plástico  retráctil,  regresando  nuevamente  y  quedando  en  espera  de  una  nueva alimentación de piezas. Cuando en el cargador no queden piezas,  la máquina se parará y al mismo tiempo sonará una alarma. El comienzo de la secuencia de movimientos, se producirá al accionar un pulsador con enclavamiento. 

DIBUJO CONSTRUCTIVO  

  6.  DISPOSITIVO DE REMACHAR Dos piezas tienen que quedar unidas con un remache en una prensa parcialmente automatizada. Las piezas y el remache se pondrán a mano y se retirarán las piezas acabadas también a mano, después de realizado el proceso de remachado. La parte automatizada de es a máquina  consiste en  la  sujeción de  la pieza con el  cilindro  (A), que alcance una presión de sujeción (8 bar), el remachado con el cilindro (8) y finalmente la liberación de la pieza. El mando  se  realizará  con  un  pulsador,  que  al  ser  accionado  hará  que  se  realice  un  solo  ciclo  de funcionamiento: ciclo único. 

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7. MARCADO DE PIEZAS En  una  máquina  se  tienen  que  marcar  unas  piezas  con  el  accionamiento  de  unos  cilindros neumáticos que realizarán una secuencia determinada: ‐ Alimentación de pieza a través de un depósito de gravedad, mediante el cilindro (A), que al mismo tiempo fijará la pieza. ‐ Marcado de la pieza con el cilindro (B). ‐ Liberación de la pieza. ‐ Expulsión de la pieza mediante el cilindro (e). Las condiciones de mando tienen que ser las siguientes: ‐ La puesta en marcha se realizará con un pulsador. ‐ Existirá un interruptor para la elección de ciclo único o ciclo continuo. ‐  Un  final  de  carrera  detectará  la  presencia  de  pieza  en  el  depósito.  En  caso  de  no  haber  en  la máquina, se tendrá que poner en la posición inicial y quedar bloqueada en caso de una nueva señal de marcha. Después  del  accionamiento  del  pulsador  de  parada  de  emergencia  (con  enclavamiento mecánico, tendrán que volver todos los cilindros a la posición inicial. Se trata de una orden de preferencia sobre todo el mando. 

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 8. DISPOSITIVO DE DOBLADO Mediante unas matrices en  forma de ángulo y accionadas por  cilindros neumáticos,  se  tienen que doblar piezas de chapa, siguiendo una determinada secuencia: => Sujeción de la pieza con el cilindro (A) de simple efecto. => Primera acción de doblado con el cilindro (B) de doble efecto. => Segunda acción de doblado con el cilindro (C) de doble efecto. => Liberación de la pieza. Las condiciones de mando serán las siguientes: => El ciclo se iniciará con un pulsador de marcha, de forma que realice toda la secuencia de doblado automáticamente y en ciclo único. 

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9. TALADRO (1) En un taladro se han de colocar unas piezas de acero para ser agujereadas. Al accionar el pulsador de marcha, el cilindro (A) fijará  la pieza. Sólo cuando ésta esté en  la posición correcta saldrá el cilindro (B) para sujetarla. Cuando el cilindro (B) se encuentre en la posición de sujeción. la unidad de mecanizado (C) avanzará y hará el agujero a la pieza. Después de acabado el proceso de trabajo,  la unidad de mecanizado volverá a  la posición  inicial de arriba. A continuación el cilindro (A) de fijación también volverá, una vez haya llegado a la posición de dentro, el cilindro (B) liberará la pieza. El mando será de ciclo único mediante el pulsador de marcha. El accionamiento mantenido del pulsador de marcha no tiene que conducir a una repetición del ciclo. Hasta que no haya liberado el pulsador y se vuelva a apretar éste. 

DIBUJO CONSTRUCTIVO 

 10. REMACHADORA Remachar pasadores,  las piezas  se  colocan manualmente. Primero el  cilindro A  sujeta  la pieza  y a continuación  los cilindros B  introducen  los remaches y  los sujetan. El cilindro C, remacha  la segunda cabeza semiesférica. Las piezas terminadas pueden sacarse manualmente. Aunque mantenga el pulsador de marcha pulsado, no volverá a iniciarse un nuevo ciclo, hasta que no suelte y vuelva a pulsar de nuevo. Emergencia y reset: vuelven los vástagos de los cilindros B y C, y cuando hayan retrocedido del todo, retrocederá el vástago del cilindro A. La máquina quedará reseteada para que al desenclavar el reset comience un nuevo ciclo desde el principio.  

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11. PUESTO DE EMBUTICIÓN Esta máquina procede al ensanche del extremo de un tubo, ejecutándolo en dos fases de embutición. La pieza se sitúa en el  lugar de trabajo de forma manual por el operario y se acciona el pulsador de marcha. La pieza es sujetada por el cilindro (A), posteriormente la pieza es embutida una primera vez con la l' impresión, después el cilindro (B) se retira. El cilindro  (C) hace  sufrir una  traslación de  (B) a  fin de presentar  la 2ª  impresión  frente a  la pieza, procediendo a un segundo embutido, después el cilindro (B) se retira. Por último retornan simultáneamente (A) y (e) a su posición inicial. La pieza ya puede retirarse. 

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12. TRANSPORTE DE CALAS A DIFERENTE NIVEL DESCRIPCIÓN DEL EJERR:KIO: El  cilindro  (A)  recibe  cajas una a una de  la  cinta  transportadora  cuando es detectada por  (Dp).  La transporta hacia  (B), cuando alcanza  su  final de carrera,  (B) empuja  la caja hacia  la  rampa, cuando alcanza su final de carrera vuelve (A) y a continuación vuelve (B). La marcha  se  realizará  en  ciclo  continuo,  pero  cada  6  cajas  se  parará  durante  30"  y  sonará  un zumbador. 

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11. MONTAJE DE TAPONES. DESAIPDÓN DEL EJERCICIO: Unos  tapones  preparados  para montaje  se  hallan  dispuestos  en  un  almacén  de  alimentación  por gravedad. Estos serán entrados a presión en unos bloques que se sitúan en posición de forma similar. El  cilindro  1.0  (A)  empuja  un  bloque metálico  desde  el  almacén  contra  un  tope  y  10  sujeta.  A continuación, el cilindro 2.0 (A) avanza y empuja el primer tope en el bloque. A continuación se activa el cilindro 3.0 (A) empujando el segundo tapón en su alojamiento. Acto seguido, los cilindros 1.0 (A) y 3.0  (A)  retroceden  simultáneamente,  seguidos  por  el  cilindro  2.0  (A).  El  bloque  con  los  tapones montados cae sobre una cinta transportadora. Condiciones de funcionamiento: La Instalación debe poder funcionar en ciclo continuo. Debe ser posible seleccionar entre los modos de funcionamiento manual y automático. El modo de funcionamiento manual debe indicarse mediante una lámpara piloto H1. En modo manual unos pulsadores deben de poder accionar cada uno de los cilindros Indistintamente y solamente puede avanzar uno a la vez. 

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 12. TALADRADORA AUTOMÁTICA Al accionar el pulsador de marcha, si se detecta la presencia de pieza en el conducto alimentador, se hace salir el cilindro A, que introduce la pieza en el dispositivo de sujeción. A continuación, avanzará el cilindro B, que sujetará la pieza; una vez sujeta, el cilindro C avanzará y realizará el primer taladro, al terminar, el cilindro C se retira a su posición inicial. Seguidamente se libera la pieza, A y B vuelven a su posición  inicial. El  cilindro D  la  sitúa para el  segundo  taladrado,  la pieza  se vuelve a  fijar con el cilindro B y el D, se repite el proceso de taladrado; al finalizar, el cilindro C regresa a la posición alta. El cilindro B libera la pieza y el D regresa a su posición inicial. La pieza puede ser retirada del sistema. PARO DE EMERGENCIA: Retrocede C y a continuación deja sin presión el resto de cilindros y resetea la máquina. 

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