Circuitos Neumticos e HidrulicosQu es la neumtica y la hidrulica? Componentes de los circuito neumtico e hidrulica Diseo de circuitos neumticos e hidrulica

J. Chipana LSemana 13

Unidades fundamentales Las magnitudes que rigen esta tcnica son la presin y el caudal:

La presin es la fuerza ejercida perpendicularmente por un fluido por unidad de superficie.P= F / S. El caudal es la cantidad de fluido que atraviesa una seccin por unidad de tiempo.Q = V/ t.

SISTEquivalenciasFuerzaNewtonKpSuperficiem2m2PresinN/m2Kp/m21bar=1,02Kp/cm2=1At=105PaVolumenm3m3CaudalM3/sM3/s

Qu es la neumtica y la hidrulica?La neumtica es la tcnica que tiene como objetivo el estudio y aplicacin del aire comprimido para producir efectos mecnicos deseados.En la hidrulica se emplea en lugar de un gas un fluido para conseguir los efectos mecnicos.

NeumticaHidrulicaVentajasInconvenientesVentajasInconvenientesSe emplea aire que es baratoSe emplea un fluido especialEl aire es compresibleEl fluido utilizado es incompresibleSe puede verter a la atmsferaHay que recoger el fluidoLos procesos son rpidosLos procesos son lentosSe puede almacenarHay que usarla en el momentoLa fuerza desarrollada es limitadaSe puede desarrollar gran fuerza

Elementos de los circuitos neumticosCompresorDeposito (Caldern)FiltroElementos de medida (manmetro)Vlvula de seguridadUnidad de mantenimiento (Filtros y lubrificador)ConductosVlvulas reguladoras y de controlElementos actuadores

CompresorSon los encargados de comprimir el aire que se toma de la atmsfera.Existen diferentes tipos de compresores en funcin de la forma de comprimir el aire:De pistn (monofsico o bifsico)De tornillo

Depsito o caldernEs donde se almacenar el aire antes de ser usadoEn muchas ocasiones antes de almacenar el aire pasa por elementos refrigeradores para bajar la temperatura del aire que en el proceso de compresin se ha calentado.

Vlvula de seguridad y unidad de medida La vlvula de seguridad se encuentra en el caldern y es la encargada de que no se supere la presin mxima para la cual esta tarado o preparado el caldern.En el caldern tambin existe un manmetro que nos indica la presin del mismo.

Filtro regulador de presin y lubrificadorFiltro: Tiene por objetivo eliminar las impurezas que pueda tener el aire Regulador de presin: Su funcin es mantener la presin del aire a la salida sin que le afecten las variaciones en el caldern.Lubirficador. Se encarga de mezclar el aire con aceite antes de ser usado y conseguir asi un mejor funcionamiento de la instalacinEn ocasiones estos tres componentes se agrupan en uno llamado unidad de mantenimiento.

Vlvulas reguladoras de controlSon los elementos encargados de distribuir el aire por los diferentes circuitos.Son los rganos de control del circuito neumtico.Se nombran en funcin del numero de posiciones que tienen y del los conductos por los que puede pasar el aire.Su accionamiento puede ser manual, mecnico, elctrico o por aire.

Cmo se nombran las vlvulas1 Nmero de Vas, es decir de orificios que presenta la vlvula En este ejemplo 3 VAS2 Nmero de Posiciones En este caso 2 POSICIONES3 Accionamiento En este caso por BOTN4 Retroceso En este caso por MUELLE5 Nombre: Vlvula 3/2 Botn/Muelle 6 En ocasiones tambin se indica la posicin normal, es decir aquella en la que se encuentra la vlvula cuando no la hemos accionado.En la de arriba, cuando est sin accionar, el aire no pasa, por lo que se llama Normalmente Cerrada, N/C. En la de abajo pasa lo contrario, por tanto es Normalmente Abierta, N/A.

Accionamiento de las vlvulas

Vlvulas lgicasCon las vlvulas tambin se pueden realizar funciones lgicas. Funcin AND. Tiene que tener aire en las dos entradas para que haya en la salidaFuncin OR. Tiene que haber aire en una entrada o en la otra para que haya a la salida.

Otras vlvulasExisten vlvulas para funciones especiales como:Vlvulas direccionales Vlvulas reguladoras de flujo o caudalVlvulas reguladoras unidireccionalesVlvulas reguladoras de presin

Elementos actuadoresLos elementos actuadores en los circuitos neumticos pueden ser:Cilindros:Simple efectoDoble efectoMotoresUnidireccionalesBidireccionales

Elementos actuadoresTeniendo en cuenta que P=F/s la fuerza que podr realizar un pistn de simple efecto al salir ser la seccin del mbolo por la presin del circuito menos la fuerza de oposicin del muelle. En el retroceso lo que acta es el muelle.

En el caso de los cilindros de doble efecto la fuerza se calcular igual F=P*s. Pero habr que tener en cuenta que la seccin del mbolo no es la misma en el lado del vstago que en el otro, por lo tanto la fuerza ser diferente. En el lado que no hay vstago al tener ms seccin sobre la que se efecta el empuje se podr realizar mas fuerza.

Calculo del volumen de aire consumido por una instalacinTeniendo en cuenta el volumen del cilindro podremos calcula el aire que cabe dentro de l a presin atmosfrica (Pat=1At).

Si el aire entra despus a una determinada presin caber mucho ms aire. El aire que quepa ser proporcional a la presin.PabsVcil=PatVaire

Tener en cuenta que la Pabs=Pat+PmanmetroEjemplo: Pistn doble efecto: carrera=80mm; dimetro Embolo=50mm; dimetro Vstago 10mmPresin de trabajo 5AtVsalir=2,528=157cm3; Ventrar= (2,5-0,5)28=100,53cm3Volumen de aire consumido en cada ciclo sera: V=(5+1)257,53/1=1545,18cm3

Circuitos neumticosAccionamiento directo de un cilindro de simple efecto.

Circuitos neumticosAccionamiento directo de un cilindro de doble efecto.

Circuitos neumticosAccionamiento indirecto de un cilindro de simple efecto.

Circuitos neumticosAccionamiento indirecto de un cilindro de doble efecto, pulsamos A y sale y pulsamos B para recoger el cilindro.

Circuitos neumticosAccionamiento elctrico de un cilindro de simple efecto

Circuitos neumticosAccionamiento elctrico de un cilindro de doble efecto. Pulsamos A1 y sale y pulsamos B1 y se recoge.

Circuitos neumticosAccionamiento de un cilindro de simple efecto con dos pulsadores simultneos

Circuitos neumticosAccionamiento de un cilindro de simple efecto desde dos pulsadores alternativos

Diseo de circuitos neumticosPara el diseo de circuitos neumticos se emplea el diagrama fase-tiempo. En el se representa la evolucin de los cilindros y los actuadores en cada uno de sus tiempos. Ejemplo: pulsamos el botn de marcha y sale el cilindro y cuando llega fuera se recoge: a0 y a1 son finales de carrera neumticos que indican el estado de pistn.

Diseo de circuitos neumticosAccionamiento elctrico

Diseo secuencia A+ B+ A- B- Para el diseo de este tipo de circuitos emplearemos el diagramas de fases y estados, apoyado por una tabla de verdad que nos indica la evolucin de los finales de carrera.

a0a1b0b1A+1010B+0110A-0101B-1001

Diseo secuencia A+ B+ A- B-Mando neumtico

Diseo secuencia A+ B+ A- B-Si deseamos un funcionamiento continuo del sistema tendremos que cambiar la vlvula 3/2 de puesta en marcar por un marcha paro neumtico.

Diseo secuencia A+ B+ A- B-Mando elctrico

Diseo secuencia A+ B+ A- B-Si deseamos un funcionamiento continuo del sistema tendremos que cambiar el pulsado de marcha por un contacto accionado por un marcha-paro de un rel.

Diseo secuencia A+ B+ B- A-Para el diseo de este tipo de circuitos emplearemos el diagramas de fases y estados, apoyado por ana tabla de verdad que nos indica la evolucin de los finales de carrera.

a0a1b0b1A+1010B+0110B-0101A-0110

Diseo secuencia A+ B+ B- A-En este caso nos encontramos que el diseo no es tan fcil, ya que se va dar el caso de que cuando intentemos activar la vlvula por un lado existir presin en el otro. Esto ocurre cuando intentamos hacer (B-) y vemos que tenemos el aire de control de (B+). Eso se puede ver mirando la grfica de fases y estados y/o la tabla de adjunta. Cuando existen dos filas iguales significa que se va a dar ese caso.

a0a1b0b1A+1010B+0110B-0101A-0110

Diseo secuencia A+ B+ B- A-Esto se soluciona creando dos lneas de presin independientes. Una de ellas funciona para un parte de la secuencia (hasta B+) y cuando hay que eliminar el aire permanente de la tubera se cambia de grupo de presin (cuando B-) y con esa se alimenta el resto de la secuencia.

Si existieran mas repeticiones significara que haran falta mas grupos de presin y tendramos que ir crendolos segn las necesidades.

Diseo secuencia A+ B+ B- A-Mando neumtico

Diseo secuencia A+ B+ B- A-En el caso del mando elctrico lo que se hace es crear con uno o varios reles diferentes circuitos de alimentacin para las diferentes electrovlvulas.Puesta a 1 de k: activar KPuesta a 0 de k: desactivar Ka0b1

a0a1b0b1A+1010B+0110B-0101A-0110

k0011

Diseo secuencia A+ B+ B- A-Mando elctrico

Circuitos HidrulicosEn los circuitos hidrulicos en lugar de emplear aire para conseguir un trabajo se emplea un fluido especial (Aceite hidrulico). Este fluido no es compresible y al tiempo que lubrifica transmite la potencia.

El concepto del circuito hidrulico cambia un poco con respecto al neumtico, ya que el elemento que mueve el fluido es una bomba y no el compresor y adems cuando acaba todo el ciclo hay que recoger el fluido en un depsito.BombaFiltrosDistribuidoresActuadores

Fuerza hidrulicaPor el principio de Pascal: La presin en cualquier punto de un lquido cerrado es igual en todos sus puntos.Como la presin es la misma en todo el lquido La fuerza solo depende de la superficie

Caudal y potencia hidrulicaEl caudal de las bombas es el que hacer que se muevan los actuadores.Q=V/t ;Q=superficie x velocidadLa potencia hidrulica ser la fuerza que es capaz de desarrollar por la velocidad a la que se mueve.P=Fv;P=presin x caudalResistencia hidrulica es aquella que oponen la tuberas y los elementos hidrulicos al paso del aceite. R=0,062l/d4=ViscosidadL=Longitudd=dimetro tubera

Bombas hidrulicasBomba bolas o rodillosBomba ldulos doblesBomba engranajesBomba ldulos tripbles

Vlvulas hidrulicas y actuadoresEl funcionamiento de las vlvulas, los distribuidores y los actuadores son como los de neumtica, pero preparados para soportar la presin ejercida por los fluidos hidrulicos, y con acceso a los escapes que sern retorno a tanque para recoger el aceite.

Ejemplos circuitos hidrulicos

Ya podemos empezar

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