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35. Transferencia de bloques
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Automatismos Neumáticos y Electroneumáticos:
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NEUMÁTICA
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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%.
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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.
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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.
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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.
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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.
DIBUJO CONSTRUCTIVO
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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.
DIBUJO CONSTRUCTIVO
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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.
DIBUJO CONSTRUCTIVO
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.
DIBUJO CONSTRUCTIVO
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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.
DIBUJO CONSTRUCTIVO
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.
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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.
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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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