proyecto neumatica

5/9/2018 PROYECTO NEUMATICA - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/proyecto-neumatica 1/25

Universidad Autónoma de Ciudad Juárez

Instituto de Ingeniería y TecnologíaDepartamento de Eléctrica y Computación

Proyecto Neumático

Olga Marina Carbajal Provencio

57982

Sistemas Electromecánicos

Proyecto

11 de marzo de 2010



NEUMATICA:

Refiere al estudio del movimiento del aire, tecnología que emplea el airecomprimido como método para transmitir la energía de necesaria para activar o hacerfuncionar mecanismos. Los sistemas de aire comprimido proporcionan un movimientocontrolado con el empleo de cilindros y motores neumáticos y se aplican enherramientas, válvulas de control y posicionadores, martillos neumáticos, pistola parapintar, motores neumáticos, sistemas de empaquetado, elevadores, herramientas deimpacto, prensas neumáticas, robots industriales, vibradores, frenos neumáticos, etc.

El uso de la neumática presenta las siguientes ventajas:

Bajo costo de sus componentes.

Facilidad de diseño e implementación.

Fuerza escasa que puede desarrollar a las bajas presiones con que trabaja.

Riesgo nulo de explosión.

Conversión fácil al movimiento giratorio y lineal.

Posibilidad de transmitir energía a grandes distancias.

Construcción y mantenimiento fáciles.

Entre las desventajas se cuentan las siguientes:

Imposibilidad de obtener velocidades estables debido a la compresibilidad de aire.

Altos costos de la energía neumática.

Posibles fugas que reducen el rendimiento.

La neumática requiere de una estación para la generación y preparación de airecomprimido y está formada por un compresor de aire, un depósito, un sistema depreparación de aire (Filtro, lubricador y regulador de presión), una red de tuberías parallegar al utilizador y un conjunto de preparación de aire para cada dispositivo neumáticoindividual. Los sistemas neumáticos se complementan con los eléctricos y electrónicoslo que les permite obtener un alto grado de sofisticación y flexibilidad. Utilizan válvulassolenoide, señales de retroalimentación de interruptores magnéticos, sensores einterruptores eléctricos de final de carrera. Los PLC (programable logic controller) lespermite programar la lógica de funcionamiento de un cilindro o conjunto de cilindrospara una tarea específica.



Simbología neumática



Actuadores neumáticos

Convierten la energía del aire comprimido en trabajo mecánico generando un

movimiento lineal mediante servomotores de diafragma o cilindros, o movimientosgiratorios con motores neumáticos.

La aplicación principal de los servomotores de diafragma está en las válvulas decontrol neumáticas en las que el servomotor está accionando por la señal neumática de0.2 -1 bar (3-15 psi) y actúa directamente sobre el vástago que posiciona el obturadorcon relación al asiento. La relación relativa entre el obturador y el asiento permite pasarel fluido desde un caudal nulo hasta el máximo.

Los cilindros neumáticos de movimiento lineal son mayormente usados en

aplicaciones donde la fuerza de empuje del pistón y su desplazamiento son elevados.Existen los cilindros de simple y doble efecto, el cilindro tándem, el de multiposición, elcilindro neumático guiado, el cilindro sin vástago y el cilindro neumático de impacto.

Entre los actuadores neumáticos de movimiento giratorio se encuentran cilindrogiratorio de pistón-cremallera-piñón y de dos pistones con dos cremalleras en los elmovimiento lineal del pistón es transformado en un movimiento giratorio mediante unconjunto de piñón y cremallera y cilindro de aletas giratorias de doble efecto paraángulos entre 0 y 270 .

Los músculos neumáticos son dispositivos que emulan el músculo humano.Consisten en una manguera de material especial que al ser alimentado con aire ejerceuna gran fuerza con muy poco recorrido.

El motor neumático típico es el de paletas donde un eje excéntrico dotado depaletas gira a gran velocidad por el aire que llena y vacía las cámaras formadas entrelas paletas y el cuerpo del motor.

Cilindro neumático de movimiento lineal

Consiste en un cilindro cerrado con un pistón en su interior que desliza y

transmite su movimiento al exterior mediante un vástago .Se compone de tapas traseray delantera, de la camisa donde se mueve el pistón, de un pistón, de las juntasestáticas y dinámicas del pistón y del anillo rascador que limpia el vástago de suciedad.

En el cilindro neumático de doble efecto, el aire a presión entra por el orificio dela cámara trasera delantera que se escapa al exterior a través del correspondienteorificio. En la carrera inversa del vástago se invierte el proceso, penetrando ahora elaire por la cámara delantera y siendo evacuado al exterior por el orificio de la cámaratrasera.



El cilindro neumático de simple efecto funciona en forma similar excepto lacarrera inversa que se efectúa gracias a la acción del muelle.

En el cilindro neumático guiado, dos o más vástagos rígidos guiadosproporcionan una antirotación al mecanismo acoplado al cilindro, evitando las fuerzasradiales y de torsión que la carga ejercería en un cilindro normal.

El cilindro neumático de impacto mueve el vástago a gran velocidad (10 m/s) yse utiliza en las prensas para trabajos de embutición, remachado, etc.

El cilindro neumático de rotación proporciona un movimiento de rotación graciasa una cremallera unida al vástago o a un elemento rotativo de paletas.

Cálculo de los cilindros neumáticos

Las principales variables a considerar en la selección de los cilindros neumáticosson la fuerza, carga, consumo de aire y velocidad del pistón.

La fuerza del cilindro es una función del diámetro del cilindro, de la presión delaire y del roce del émbolo, que depende de la velocidad del émbolo y que se toma en elmomento de arranque. La fuerza que el aire ejerce sobre el pistón es:

F = P*aire * Área pistón

Donde la longitud es el metro (m), la fuerza viene dada en newton (N) y la presión enPascal (Pa) que es la presión ejercida por una fuerza de 1 N (Newton) sobre unasuperficie de 1 m2. Siendo el Pascal una unidad muy pequeña se utiliza el barequivalente a 100, 000 Pascal. Otras equivalencias:

1 Bar = 0.987 atmósfera = 1.02 kg/cm2 = 1, 020 cm c.d.a. = 750 mm. c.d. Hg

Para el cálculo se utiliza la fuerza en Newton, la presión en bar, el diámetro enmm y la superficie en mm2. Entonces:

F = P*aire * 100,000 * Area pistón (mm2) = P

aire(bar)*Area de piston (mm2)

100,000 10

Para los cilindros de simple efecto, la fuerza es la diferencia entre la fuerza delaire y la del muelle.



F= Paire*Área de pistón (mm2) – fuelle = Paire * – fmuelle

10 40

Donde: F= Fuerza (newton)

D = Diámetro cilindro (mm).

Paire = presión del aire (bar).

Fmuelle = fuerza del muelle (newton).

Los cilindros de doble efecto no cuentan con un resorte para volver a su posiciónde equilibrio, así su fuerza no disminuye en la carrera de avance, pero sí en su carrerade retroceso, debido a la disminución de área del émbolo por la existencia del vástago.

Las expresiones matemáticas son las siguientes:

Favance = Paire * Fretroceso = Paire *

El rozamiento del pistón en su movimiento equivale a un valor comprendidoentre el 3% y el 10% de la fuerza calculada.

Fuerza de carga del cilindro

Depende de las formas de montaje del cilindro que son básicamente 3:

1. Montaje fijo que absorbe la fuerza del cilindro en la línea central. Es el mejorsistema ya que las fuerzas sobre el vástago están equilibradas y los elementosde fijación (tornillos, …) sólo pueden estar sometido a una simple tensión ocizalladura. La fijación del cilindro puede ser del tipo espárragos u de brida.

2. El montaje absorbe la fuerza del cilindro en la línea central y permite elmovimiento en un plano. Se emplean cuando la máquina donde están montadosse mueve siguiendo una línea curva.

3. El montaje no absorbe la fuerza del cilindro en la línea central y el plano de las

superficies de montaje no coincide con dicha línea por lo que, al aplicar lafuerza, se produce un momento de giro que tiende a hacer girar el cilindroalrededor de los pernos de montaje.

La selección del vástago del pistón depende del tipo de montaje del cilindro y dela conexión del extremo del vástago. Existe el riesgo de pandeo del vástago.

La longitud básica del vástago se calcula mediante la expresión:

Longitud básica = Carrera actual * Factor de pandeo

La carga sobre el cilindro se determina mediante:



Favance = Paire *

Consumo de aire

Es una función de la relación de compresión, del área del pistón y de la carrera,según la fórmula:

Consumo de aire = Relación de compresión * área pistón * carrera * Ciclos/minuto

La relación de la compresión referida al nivel del mar está dada por:

0.987 + Paire (bar)

0.987

El volumen de aire requerido para una carrera del pistón expresado en cm3 es:

El consumo de aire en condiciones normales de presión y temperatura en uncilindro de simple efecto es:

Donde:

Q= Consumo total de aire en (dm3/min).

D= Diámetro cilindro (mm).

l = Carrera en (mm).

n = Ciclos por minuto.

Para los cilindros de doble efecto y despreciando el volumen del vástago setiene:

Velocidad del pistón y amortiguamiento



Se obtiene dividiendo el caudal por la sección del pistón

El amortiguamiento del cilindro es necesario para reducir la velocidad del pistónal final de su carrera y evitar así el golpe del pistón contra el cilindro con la vibraciónresultante en la estructura y las tensiones mecánicas originadas. Lo ideal es que lavelocidad del pistón al final de su carrera ser cero. La energía cinética del impacto debeser menor que la permisible según la fórmula:

J(Energía cinética) = ½ * masa móvil * (velocidad f inal de carrera)2 J(Energía cinética)permisible

La presión de operación de un circuito neumático puede variarconsiderablemente debido a consumos puntuales de otros equipos del proceso, lo queinfluye en el amortiguamiento del cilindro.

Para determinar con precisión la velocidad del pistón se usan dispositivoselectrónicos que además permiten medir las secuencias del ciclo de trabajo del cilindro.

Cilindro de doble efecto tipo tándem

Compuesto por dos cilindros de doble efecto acoplados en serie. Aplicandosimultáneamente presión sobre los dos émbolos se obtiene una fuerza que equivale aldoble que de un cilindro del mismo diámetro. Se utilizan para fuerzas considerables, yexiste un espacio insuficiente para colocar cilindros de diámetro superior.

Cilindros de doble efecto multiposición

Consiste en dos o más cilindros de doble efecto acoplados en serie. Doscilindros con carreras diferentes permiten obtener cuatro posiciones diferentes delvástago.

Cilindro neumático guiado

Contiene dos o más pistones con sus vástagos, lo que origina una fuerza doblede la de los cilindros convencionales. Por medio de los amortiguadores, alcanza su



posición final con suavidad, lo que provoca bajo ruido en su funcionamiento. Entre lasaplicaciones típicas se encuentran el manejo con carga lateral elevada y movimientosmuy precisos tales como el manejo de cargas con reducción de velocidad y paro yagarre de objetos en las operaciones con máquinas-herramientas, cuando un cilindroestándar es demasiado débil para la aplicación.

Cilindro neumático sin vástago

Puede tener una carrera relativamente larga de unos 800 mm y mayor. Elarrastre del carro portacargas exterior puede hacerse de forma mecánica o magnética.En el arrastre mecánico, el cuerpo del cilindro está provisto de una ranura longitudinal

por donde desliza una brida recubierta por una junta de caucho que garantiza laestanqueidad del cilindro y que une el pistón con el carro portacargas. El final de lacarrera del cilindro viene determinado por un vástago.

En el arrastre magnético el cuerpo es de acero inoxidable magnético, y en suinterior desliza el émbolo provisto de imanes permanentes. Su movimiento es seguidomagnéticamente por una corredera externa provista también de imanes permanentes.La estanqueidad se logra con tapas roscadas provistas de tomas para la alimentacióndel aire. Entre las aplicaciones de los cilindros mecánicos sin vástago están latransferencia y alimentación de cargas, la apertura de puertas, etc.

Cilindro neumático de impacto

En éste cilindro el vástago se mueve a una velocidad elevada del orden de los10 m/s y esta energía se emplea para realizar trabajos de marcado de bancadas demotor, de perfiles de madera, de componentes electromecánicos y trabajos en prensasde embutición, estampado, remachado, doblado, etc.

Disponen de un cilindro neumático de doble efecto con dos cámaras, la posterior

de mayor sección, aunque inicialmente el aire actúa solo en una pequeña área dediámetro gracias a una junta anular. Al accionar la válvula distribuidora, el aire en lacámara anterior escapa a la atmósfera mientras que la cámara posterior se va llenandode aire a presión. Cuando la fuerza ejercida por la presión de aire en la superficiesupera la del aire en escape en la cámara anterior, se aplica presión a toda lasuperficie del émbolo en la cámara posterior, con esto se obtiene gran aceleración yvelocidades de 7.5 a 10 m/s, cuando lo normal es 0.1 a1 m/s.

Cilindro neumático de fuelle



Incorpora un cilindro de doble efecto, un sistema de accionamiento de válvula de

control direccional y dos tornillos de regulación de velocidad de avance y retroceso.

Sistemas de accionamiento

Para regular el arranque, parada y el sentido así como la presión o el caudal delaire de los cilindros neumáticos, existen varios sistemas de accionamiento de lasválvulas: manual, mecánico, eléctrico, hidráulico o neumático. Los sistemas másutilizados son las válvulas distribuidoras, las válvulas antiretorno o de bloqueo, las

válvulas reguladoras de presión y las reguladoras de flujo o de velocidad.

Válvulas distribuidoras

Dirigen el aire comprimido hacia varias vías en el arranque, la parada y elcambio del sentido del movimiento del pistón dentro del cilindro. Utiliza la siguientenomenclatura:

Válvula normal cerrada: No permite el paso del aire en posición de reposo. Si seacciona, permite el paso del aire comprimido.

Válvula normal abierta: En reposo, el paso del aire está libre y al accionarla se cierra.

Posición de partida: Movimiento de las partes móviles de una válvula al estar montadaen un equipo y alimentarla a la presión de la red neumática.

Para identificar y representar simbólicamente una válvula según la norma ISO,Se considera el tipo de válvula, el sentido de circulación del aire por su interior, los tiposde conexiones a las tuberías y los modos de mando y retorno. El tipo de válvula vienedado por dos cifras. La primera indica el número de orificios o vías de aire de que

dispone y la segunda, número de posiciones de trabajo. Cada posición se indica por uncuadrado y el número de vías por el de líneas que de uno de ellos salen. Porconsiguiente, una válvula 5/3 dispone de cinco orificios o vías y de tres posiciones detrabajo.

El sentido de circulación del aire se indica mediante flechas que se insertanen el interior de cada cuadro. Las conexiones de los orificios vienen indicadas de formadiferente según se trate de una fuente de aire comprimido o una salida libre. Los modosde mando y retorno se representan a izquierda y derecha, respectivamente, y sesimbolizan de diferente modo según el tipo. Así, una válvula 5/3 se representará de laforma siguiente: Se trata de una válvula con cinco orificios o vías, y tres posiciones de



trabajo. Tiene mando manual y retorno por resorte. Normalmente suele estar cerrada(NC), ya que el orificio 1 de entrada del aire comprimido está cerrado en posición inicialo de reposo. El aire puede circular alternativamente desde 1 hasta 2 ó 4 y sale alexterior cuando se comunican 2 con 3 y 4 con 5.

La válvula 2/2

Válvula distribuidora más elemental. Según su denominación, dispone de dosorificios o vías para el aire y de dos posiciones de control o de trabajo. Sufuncionamiento en NC es el siguiente: En la posición de reposo o inicial, la entrada delaire por el orificio 1 está bloqueada, La válvula impide el paso del aire. En la posiciónde reposo o inicial, la entrada del aire por el orificio 1 está bloqueada, La válvula impideel paso del aire. Al cesar la presión sobre el vástago, el aire que penetra por el mandode retorno obliga a ascender al vástago y la válvula queda cerrada.

Válvula 3/2 NC

Dispone de tres orificios o vías para el aire y dos posiciones de control o detrabajo. Su funcionamiento con mando manual y retorno por resorte, es la siguiente:En la posición de reposo o inicial, la entrada del aire por el orificio 1 está bloqueadamientras quedan comunicados los orificios 2 y 3 para el escape o la descarga del aire.Al presionar el vástago de forma manual, el orificio de entrada 1 queda comunicado conel 2 y el aire a presión pasa a través de la válvula. El orificio de salida 3 quedabloqueado. Al cesar la presión sobre el vástago, el muelle lo obliga a ascender hasta suposición inicial. De nuevo, se bloquea la entrada de aire a presión y se permite la salidapor el orificio 3.

Válvula 5/2

Posee cinco orificios o vías para el aire y dos posiciones de control o trabajo. Elorificio 1 corresponde a la entrada del aire a presión, los señala dos con los números 2y 4 son los de utilización del aire y los que se indican con los números 3 y 5 muestranlas salidas de escape. Funcionamiento de una válvula 5/2 En la posición inicial, losorificios 1 y 2 quedan comunicados, y el aire comprimido pasa a través de ellos hastaun actuador. A la vez, los orificios 4 y 5, también comunicados, permiten que el aireprocedente del cilindro actuador se escape al exterior. EI orificio 3 permanecebloqueado.

Al presionar el vástago por medio de la palanca, se comunican los orificios 1 y 4,con lo que el aire a presión pasa hasta el segundo actuador. La comunicación entre losorificios 2 y 3 permite el escape del aire que había penetrado antes hasta el primeractuador. El orificio 5 queda ahora bloqueado. Una vez se deja de presionar la palanca,el resorte obliga al vástago a volver hasta la posición inicial, con lo que se reproduce lasituación del principio. De este modo, la válvula distribuye alternativamente el airehasta uno u otro actuador y permite el escape del aire en el orden contrario. Elementosauxiliares Desempeñan funciones de regulación y control. También se les denominagenéricamente válvulas. Entre las más habituales en un circuito neumático destacan:



las válvulas antiretorno, las de doble efecto o selectoras de circuito, y las reguladorasde caudal.Válvulas antiretorno

Permiten la circulación del aire por las tuberías en un determinado sentido y laimpiden en sentido contrario. Para ello, disponen de un resorte unido a una pieza decierre. En posición de reposo, el paso del aire a través de la conducción estábloqueado. Cuando el aire pretende circular en el sentido permitido, la presión vence laresistencia del resorte y se abre la conducción. Se clasifican según su diámetro y elcaudal máximo que permiten.

Válvulas de doble efecto o selectoras de circuito

Disponen de tres orificios de entrada de aire y de un pequeño pistón que puededesplazarse por el interior para bloquear alternativa mente una u otra entrada. Si el aireentra por el orificio 1, la presión obliga al pistón a desplazarse de tal modo que bloqueael orificio 3. El aire sale entonces por el orificio 2. Por el contrario, si el aire penetra porel orificio 3, el desplazamiento del pistón se produce en sentido contrario y el agujerobloqueado es el 1. La salida del aire tendrá lugar también por el orificio 2. Tienen formade T y suelen instalarse en las ramificaciones del circuito para seleccionar la fuente dealimentación.

Válvulas reguladoras de caudal

Dispone n de un tornillo mediante el cual se aumenta o disminuye la sección delconducto, lo que permite la regulación del caudal de aire que circula. Suelen instalarsea la salida de las cámaras de los cilindros. De este modo, puede regularse la velocidadde desplazamiento del émbolo en su movimiento de avance. Las característicastécnicas de estas válvulas vienen indicadas por el número de vueltas del tornillo y porel caudal máximo de admisión.

Aire comprimido

El aire comprimido, por el hecho de comprimirse, comprime también todas lasimpurezas, como polvo, hollín, suciedad, hidrocarburos, gérmenes y vapor de agua. Aestas impurezas se le suman las partículas que provienen del compresor, como polvode abrasión por desgaste, aceites, aerosoles y residuos y depósitos de la red detuberías como óxido, cascarilla, residuos de soldadura, y substancias hermetizantesque puedes producirse durante el montaje de las tuberías y accesorios.

Estas impurezas pueden crear partículas más grandes que originan averías ypueden conducir a la destrucción de elementos neumáticos. Por lo que es importante



eliminarlas en los procesos de producción de aire comprimido, en los compresores y enel de preparación para la alimentación directa de los dispositivos neumáticos.

El proceso de preparación del aire puede clasificarse en tres etapas:

1) Eliminación de partículas gruesas.2) Secado3) Preparación final del aire.

En el compresor, el aire se calienta, por lo que es necesario montar un equipo derefrigeración del aire comprimido detrás del compresor. El aumento de temperaturaen el calentamiento viene dado por la siguiente fórmula:

Donde:

T1 = Temperatura del aire de entrada al compresor en grados Kelvin

T2 = Temperatura del aire de salida al compresor en grados Kelvin

P1 = Presión del aire a la entrada del compresor en bar

P2 = Presión del aire a la salida del compresor en bar

K = 1.38 a 1.4

La refrigeración se consigue en compresores pequeños, con aletas derefrigeración montadas en los cilindros que se encargan de irradiar el calor y en loscompresores mayores con un ventilador adicional, que evacua el calor con un sistemade refrigeración por circulación de agua en circuito cerrado o abierto. Si no se utiliza uncompresor exento de aceite el aire contendrá una mezcla comprimida de aire y aceite ypartículas gruesas que deben extraerse mediante un separador (Depósito acumuladorsituado a la salida del compresor).

El aire debe secarse para conseguir que su punto de rocío (temperatura a la cualel exceso de agua se condensa) sea bastante inferior a la temperatura mínima que seva a tener a lo largo del año en el ambiente de trabajo donde están los equiposneumáticos. El secado tiene lugar en el filtro secador, siendo los procedimientosusuales el secado por frío, el de absorción, el de membrana y el de adsorción.

Algunos tipos de compresores:



El aire es acelerado a partir del centro de rotación, en dirección a la periferia, o

sea, es admitido axialmente por la primera hélice (rotor dotado de láminas dispuestas

radialmente), para ser acelerado y expulsado radialmente. Cuando varias etapas estánreunidas en una carcasa única, el aire es obligado a pasar por un difusor antes de serconducido al centro de rotación de la etapa siguiente, produciendo la conversión deenergía cinética en energía de presión. Una relación de compresión entre las etapas esdeterminada por el diseño de la hélice, su velocidad tangencial y la densidad del gas. Elenfriamiento entre dos etapas, al principio, era realizado a través de camisas de aguaen las paredes internas del compresor. Actualmente, existen enfriadores intermediosseparados, de gran tamaño, por donde el aire es dirigido después de dos o tres etapas,antes de ser inyectado al grupo siguiente. En compresores de baja presión no existeenfriamiento intermedio. Los compresores de flujo radial requieren altas velocidades detrabajo, como por ejemplo 334, 550, 834 hasta 1667 r.p.s.. Esto implica también un

desplazamiento mínimo de aire (0,1667 m3/s). Las presiones influyen en su eficiencia,razón por la cual generalmente son solo generadores de aire comprimido. Así,comparándose su eficiencia con la de un compresor de desplazamiento positivo, estasería menor. Por eso, estos compresores son empleados cuando se exigen grandesvolúmenes de aire comprimido.

Compresor de Tornillo

Está dotado de una carcasa donde giran dos rotores helicoidales en sentidosopuestos. Uno de los dos rotores posee lóbulos convexos y el otro una depresióncóncava, y son denominados respectivamente, rotor macho y rotor hembra. Los rotores

son sincronizados por medio de engranajes; sin embargo existen fabricantes que hacenque un rotor accione a otro por contacto directo. El proceso más común es accionar elrotor macho, obteniéndose una velocidad menor del rotor hembra. Estos rotores giranen una carcasa cuya superficie interna consiste de dos cilindros ligados como un"ocho".

Compresor de Simple Efecto o Compresor Tipo entroncado

Este tipo de compresor lleva este nombre por tener solamente una cámara decompresión, es decir, apenas el lado superior del pistón aspira y el aire se comprime; lacámara formada por el lado inferior está en conexión con el carter. El pistón está ligado

directamente al cigüeñal por una biela (este sistema de enlace es denominado tronco),que proporciona un movimiento alternativo de arriba hacia abajo del pistón, y el empujees totalmente transmitido al cilindro de compresión. Iniciado el movimiento ascendente,el aire es aspirado por medio de válvulas de admisión, llenando la cámara decompresión. La compresión del aire tiene inicio con el movimiento de subida. Despuésde obtenerse una presión suficiente para abrir la válvula de descarga, el aire esexpulsado hacia el sistema. El aire en la presión atmosférica ocupa espacio entre losrotores y, conforme giran, el volumen comprendido entre los mismos es aislado de laadmisión. En seguida, comienza a disminuir, dando inicio a la compresión. Estaprosigue hasta una posición tal, que la descarga es descubierta y el aire es descargadocontinuamente, libre de pulsaciones. En el tubo de descarga existe una válvula de



retención, para evitar que la presión haga al compresor trabajar como motor durante losperíodos en que esté parado.

Alimentación directa de los dispositivos neumáticos

Una vez generado el aire comprimido en el compresor y secadores, debe serpreparado para que alimente en óptimas condiciones a los dispositivos neumáticos. Launidad de alimentación está compuesta por un filtro, un regulador de presión y unlubricador de aire. El aire debe ser filtrado par que las partículas remanentes que nohan sido eliminadas o generadas en el depósito acumulador, el filtro secador y elseparador de agua no ejerzan una acción de abrasión sobre los elementos neumáticos.Además los positivos neumáticos deben alimentarse con el aire comprimido a unapresión determinada independientemente de los consumos variables de la instalación,misión que realiza el regulador de presión. Por otro lado, las partes móviles de lossistemas neumáticos necesitan lubricación, función realizada por el lubricador.

El filtro libera impurezas y la humedad contenida en las tuberías de airecomprimido impartiendo un movimiento en ciclón al aire con lo que las impurezas seseparan por la fuerza centrífuga. Dispone de cartuchos filtrantes porosos de 5 a100micras que deben limpiarse y cambiarse periódicamente. El condensado de loscontaminantes se purga de forma manual o automática por medio de un tornillo depurga situado en la parte inferior del filtro.

El regulador de presión mantiene constante el consumo de aire y la presión detrabajo con independencia de la presión variable de la red. La presión de salida vieneindicada por un manómetro. Existen dos tipos de reguladores de presión, con orificio deescape y sin orificio de escape. El primero tiene la misión de mantener la presión detrabajo lo más constante posible, independientemente de las variaciones que sufra lapresión de red y del consumo de aire. La presión de salida se regula por la membranaque está equilibrada por un lado por la fuerza ejercida por la presión de trabajo y porel otro por la fuerza de resorte ajustable por medio de un tornillo (tornillo de ajuste).

A medida que la presión de trabajo aumenta, la membrana actúa contra la fuerzadel muelle y el vástago cierra la entrada del aire de alimentación y abre el orificio de

escape de la membrana, con lo que el aire se escapa y baja la presión de trabajo hastaalcanzar la membrana un nuevo equilibrio. Si la presión de trabajo disminuye, el resortehace bajar la membrana con lo que el obturador abre el paso de aire de alimentación loque aumenta la presión de trabajo y el sistema vuelve a equilibrarse.

La válvula de regulación de presión sin orificio de escape no permite vaciar lastuberías de aire comprimido.

El lubricador aporta a los dispositivos neumáticos el lubricante necesario para sufuncionamiento correcto. Funciona de acuerdo con el principio de Venturi, aspirandouna fina cantidad de aceite contenido en el depósito de alimentación, que va a lacámara de goteo, mediante la caída de presión que se produce al pasar el aire



comprimido de alimentación por una tobera Venturi y pulverizándolo en forma deaerosol al entrar en contacto con la corriente de aire a presión. La cantidad de airenebulizado es proporcional al caudal de aire a presión.

El consumo de aceite depende de las exigencias que plantea cada aplicaciónconcreta, por lo que no es posible indicar una cantidad que tenga validez general.

Una unidad de mantenimiento es la combinación filtro-regulador-lubricador cono sin manómetro y dotado o no de drenaje automático. El conjunto no debe estar a másde 5m del dispositivo neumático de utilización para evitar la precipitación de laspartículas de aceite en la tubería.

Para dimensionarse correctamente una red neumática debe considerarse que lecompresor debe proporcionar tanto aire como el que las unidades consumen de formaintermitente. El tiempo en que la máquina está consumiendo aire, es decir la duraciónde la conexión, se denomina factor de uso, que es propio de cada tipo de máquina yque está determinado por la forma en que ésta trabaja.

Otro factor a considerar para calcular el consumo es el factor simultaneidad, elcual depende del número de unidades que en cada momento consumen aire.

Conociendo el número de dispositivos neumáticos a alimentar y los factores deuso y de simultaneidad es posible dimensionar la red de aire comprimido con todos suscomponentes (compresor, depósito, filtro, red de tuberías y dispositivos neumáticos).Es posible calcular el caudal de consumo de la instalación mediante la fórmula:

Considerando posibles ampliaciones de la instalación y posibles fugas, se tiene:

El factor 2 tiene la finalidad de compensar los picos de consumo ya que porexperiencia se sabe que el consumo medio de aire es entre 20% y 60% del consumomáximo del aire.



Según la norma UNE 1063 las tuberías que conducen aire comprimido debenser pintadas de azul moderado UNE 48 103. La inclinación de las tuberías puede serdel 2% y al final debe instalarse una válvula de purga.

El siguiente paso es la determinación de los tamaños del compresor, del secadorde membrana y del depósito acumulador.

Se debe considerar en las redes de air comprimido las fugas de aire quepuedan producirse. Con un buen mantenimiento, el porcentaje de fugas en menor deun 10%, de lo contrario puede llegar al 20-30% de pérdidas en la capacidad delcompresor.

Para determinar las fugas de aire en la instalación, con la ayuda del compresor,se desconectan todas las unidades de consumo de aire y se miden los periodos de

tiempo de conexión del compresor, los que se suman, aplicándose la fórmula:

Otro método para calcular las fugas en los aparatos de consumo, e conectartodas las herramientas, máquinas y aparatos neumáticos y se mide la suma de todaslas fugas. Después se cierran las válvulas de cierre de las conexiones a los dispositivosneumáticos y se miden las fugas de la red de tuberías. Las fugas pueden localizarsecon un detector acústico ultrasónico que capta la alta frecuencia de los sonidos

caudados por las fugas.



Proyecto neumático

Mando directo de un cilindro de simple efecto con retorno por muelle mediante unaválvula 3/2, 1, de accionamiento por palanca y con enclavamiento. Regulación de lavelocidad de entrada y salida del vástago. Al accionar la válvula 1.1, el vástago de 1.0sale lentamente, y al soltarla entra lentamente.

Lista de partes:

0.1: válvula 3/2 accionamiento manual,

0.2: unidad de mantenimiento,

1.0: cilindro de simple efecto con retorno por muelle,

1.01 y 1.02: regulador unidireccional,

1.1: válvula 3/2, NC, de accionamiento por pulsador.

Entonces se tiene

Paire = 3 bar

D = 50mm

l = 100 mm

n = 20

Volumen de aire requerido:

= = 0.1963 dm3

Consumo de aire

= = 15.86313 dm3 /min



Construcción del cilindro

Cilindro completo

Unidad de mantenimiento

3/2 accionamiento manualcon enclavamiento



válvula 3/2, NC, deaccionamiento por pulsador

cilindro de simple efectocon retorno por muelle

Cilindro completo vistasuperior



Vista superior de válvulasde accionamiento manual yde enclavamiento

Conectando a la línea de aire se acciona

manualmente y no funciona debido a quela válvula de enclavamiento está cerrada.

Conectando a la línea de aire se accionamanualmente, ya con la válvula deenclavamiento abierta, deja pasar el aire

comprimido y expulsa el vástago fueradel cilindro

La válvula de accionamiento manual sesuelta y el vástago vuelve a su posiciónoriginal

proyecto neumatica

Documents