neumatica
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AutomatizaciónNeumática
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2
Principios físicos
A – Presión:
• Relativa o manométrica, la relacionada con la atmósfera (≈1 bar).
• Absoluta, relativas al 0 absoluto.
B - Caudal
8.1
Es el volumen del fluido que atraviesa una sección transversal de una conducción por unidad de tiempo.
Q = V/t = S.l/t = S.vUnidades:
m3/h l/min l/s
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3
Simbología neumática8.2
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4
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5
Producción de aire comprimido
Compresor: máquina que toma aire con unas condiciones y lo impulsa a presión superior a la de entrada.
Son accionados por un motor eléctrico o térmico.
Se diferencian por su caudal o relación de compresión.
8.3
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Tipos de compresores
A – De émbolo: los más usados por su precio y flexibilidad de funcionamiento.
B – Rotativos: comprime al girar un rotor.
– De paletas.– De tornillo.
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Red distribución y tratamiento del aire
A – Red distribución: conjunto de tuberías que conduce el aire comprimido a los elementos del circuito neumático.
Suelen ser de tubos de acero y las uniones van soldadas, su problema es la oxidación, por eso también se usan racores (biconos o de anillo) y de distinto material (acero o plástico).
B - Depósito y acumuladores: deben mantener el nivel de presión en caso de fallo de la instalación.
8.4
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C – Tratamiento del aire
El aire hay que acondicionarlo para un correcto funcionamiento del circuito:Filtros: limpiar impurezas del aire.
Problemas más habituales: Desgaste rápido de juntas. Válvulas agarrotadas. Silenciadores obstruidos. Excesiva agua condensada en el filtro.
Si hay humedad elevada en el circuito: Corrosión en la instalación. Eliminación capa lubrificante. Perturbaciones en el funcionamiento válvulas. Ensuciamiento y daños en los productos en contacto
con el aire.
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Elementos de trabajo: actuadores lineales
Convertimos la energía del aire en un movimiento lineal, de avance o retroceso.
Tipos de cilindros:
A – Simple efecto: Al aplicar el aire se desplazan y, al cesar, retroceden.
Utilización:– Sujección. - Levantamiento.
– Expulsión. - Alimentación.
– Apretado.
8.5
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B – Cilindro doble efecto
Pueden producir movimiento en ambos sentidos, por tanto, tienen fuerza útil en el avance y el retroceso.
Se usan en los casos que el cilindro tiene que realizar una función en su retorno a la posición inicial.
El aire es introducido por la tapa posterior, llenando la cámara del cilindro y el vástago avanza. A la vez, el aire es expulsado por un orificio de la tapa delantera. Para el retroceso el proceso se invierte.
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C – Cálculo fuerza accionamiento
Fuerza teórica: Ft = S.p (kp)
Sección émbolo:
•En avance: S = π.R2 (cm2) R= radio embolo
• En retroceso: S´= π (R2- r2) (cm2) r= radio vástago
En la práctica, hay que tener en cuenta los rozamientos (Fr), se admiten 10% de la fuerza calculada.
En los cilindros simple efecto , se admite que la fuerza disipada por el muelle (Fm) es el 6% de la Ft calculada.
•Cilindro simple efecto: Fn = S . p – (Fr + Fm)
•Cilindro doble efecto: – Avance: Fn = S . p – Fr – Retroceso: Fn = S´ . p – Fr
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D – Consumo de aire
Es la cantidad de aire comprimido que necesita un cilindro para funcionar correctamente.
Se calculan en condiciones normales (ISO R554):
Tª = 20 ºC P = 1013 mbar Hrel = 65%
Para su cálculo seguiremos los pasos:
a) El volumen del cilindro: Vcil 2E = (π/4)(2D2-d2).l (I=carrera)
b) El volumen de aire a c.n.: Vaire = pabs.Vcil/patm (Ley Boyle-M)
c) Suponiendo una patm = 1kp/cm2 el Vaire = (pman + 1)Vcil/1
d) La cantidad de aire Qaire = Vaire . f (f=nºciclos/min)
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E – Esfuerzos sobre vástago cilindro
Los cilindros están sometidos a esfuerzos de tracción y compresión, como de pandeo.
El pandeo es negativo para el funcionamiento del cilindro, ya que impide que el vástago avance y retroceda linealmente.
Se suele sobredimensionar para que soporte dichos esfuerzos.
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Elementos de mando: Válvulas
A – Representación:
8.6
Posiciones y vías
Conexiones habituales
Conexiones internas
Ej: Válvula 3/2 manual, NC
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B – Constitución de las válvulas distr.
Se componen de:
• Cuerpo.
• Elemento móvil.
• Elementos accionamiento.
De asiento de bola
De corredera
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C – Tipos de accionamiento vál. distr.
• Manual: el operador voluntariamente la acciona. Se usa en la puesta en marcha y para la seguridad del operario.
• Mecánico: se activan por un mecanismo en movimiento. Se usan como captadores.
• Neumático: se usan como órganos de regulación de los actuadores, por lo que se pilotan.
• Eléctrico: se basan en un electroiman.
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D – Formas constructivas de vál. distr.
Posición reposo abiertaPosición reposo accionada
Posición reposo accionada Posición reposo accionada
Gobernar cilindros simple efecto
Gobernar cilindros hidráulicos doble efecto Gobernar cilindros doble efecto
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Gobernar cilindros doble efecto con posición intermedia reposo
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E – Válvulas de bloqueo
Se basan en cortar el paso de aire, se construyen para que la presión actúe sobre la pieza de bloqueo (refuerzo).
• Válvula antirretorno o de retención.
• Válvula selectora (O) de circuito.
•Válvula de simultaneidad (Y).
•Válvula de purga o escape rápido.
• Válvula estranguladora de retención.
• Válvulas reguladoras de presión.
Válvula antirretorno
Válvula selectora
Válvula simultaneidadVálvula estranguladora
Válvula limitadora pVálvula secuencia
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Detectores neumáticos
Elementos que captan la posición o presencia y/o cambios en una magnitud física, generando una señal neumática.
Tipos:
a) De presión: presostatos y captadores de umbral de presión (NO).
b) De posición: por contacto, μválvulas distribuidoras, de fuga, sin contacto, proximidad, de paso o barrera aire.
c) Amplificadores de señal.
d) Contadores neumáticos.
8.7
Presostato
Captador de proximidad o reflex
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Diseño de circuitos neumáticos
• Proceso de diseño: realizar un esquema del mecanismo con el planteamiento del problema (circuito provisional).
• Plano de situación.
• Diagrama de movimientos:– espacio-fase.– espacio-tiempo.
8.8
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B – Esquemas neumáticos
Normas:
1. Los actuadores se dibujan en horizontal.
2. Los fdc se dibujan debajo de los órganos de gobierno y en su lugar del circuito una línea con nº indicador.
3. Generalmente el circuito se dibuja en la situación de partida (sin accionar).
4. Los elementos van numerados: actuadores 1.0, 2.0; órg gob 1.1, 2.1; captadores 1.2, 1.4 (2ªcifra par salida, impar retroceso); el. Aux 0.1, 0.2; regulación 1.02, 2.03.
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Tipos de mando
A. Directo.
B. Indirecto.
C. Control velocidad:• Aumento.
• Reducción.
8.9
A
B
C: aumento
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EJEMPLOS8.10
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