Compresores de Aire

Automatismos Eléctricos, Neumáticos e Hidráulicos. Rev: 3.1

21

Ud 4: Elementos que forman parte de un circuito neumático.

Elementos para la producción y acondicionamiento de aire comprimido.

Compresores.

La misión de un compresor es transformar en energía neumática otro tipo de energía aportada desde el

exterior del sistema (generalmente a través de un motor eléctrico o de combustión interna). Esta

transformación se consigue comprimiendo el gas.

Tipos de compresores.

Las características que más nos interesan de los compresores son la presión de trabajo que pueden

alcanzar y el caudal de aire desplazado (se utiliza como medida el aire aspirado, es decir antes de

comprimirlo).

Se distinguen básicamente dos tipos de compresores:

- Los que comprimen el aire introduciendolo en un recinto hermético cuyo volumen se reduce

rápidamente; este sistema es el empleado entre otros por el compresor de pistón.

- Los que se basan en los principios de la mecánica de fluidos y generan grandes caudales de aire a

presiones relativamente bajas.

Juan Manuel Pomeda Iglesias

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Compresores de embolo oscilante.

- Compresor de pistón.

Es el tipo de compresor más difundido, se clasifican en función de la presión,

los hay de baja, media o alta presión.

Su campo de trabajo se extiende de 1 a varios millares de Kg/cm2.

Para obtener el aire a presiones elevadas, es necesario disponer de varias

etapas compresoras. El aire aspirado se comprime por un primer pistón,

seguidamente se refrigera y vuelve a introducirse en un segundo pistón, el

volumen de la segunda cámara de compresión es más pequeño.

Durante el trabajo de compresión se produce cierta cantidad de calor, por lo

que necesita de una refrigeración intermedia.

Los compresores de pistón pueden ser refrigerados por aire o por agua y el número de etapas necesarias

para conseguir la presión deseada es el siguiente:

- Hasta 4 Kg/cm2, una sola etapa.

- Hasta 15 Kg/cm2, dos etapas.

- Presiones superiores a 15 Kg/cm2, tres o más etapas.

- Compresor de membrana.

Es similar al de pistón con la particularidad de que el aire que se comprime está separado de la cámara

del pistón por una membrana elástica o diafragma, para evitar la contaminación del aire por las impurezas

y lubricantes que inevitablemente existen en el pistón.

Se utilizan en industrias alimenticias, farmacéuticas y químicas, donde se precisa aire limpio de toda

impureza.

Compresores rotativos.

- Compresor de tornillo helicoidal.

Dos tornillos helicoidales que engranan por sus perfiles cóncavo y convexo

impulsando hacia el otro lado el aire, que es aspirado axialmente.

- Compresor de Roots.

En este compresor el aire es llevado de un lado a otro sin modificación de

volumen. En el lado de la compresión la estanqueidad es asegurada por los labios

de los pistones rotatorios.

- Compresor rotativo multicelular.

Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de un

orificio de entrada y otro de salida, este rotor está provisto de un cierto número de

paletas que se deslizan en el interior de las ranuras y forman las células con la pared

del cárter. Cuando el rotor gira, las paletas son oprimidas por la fuerza centrifuga, y

debido a la excentricidad el volumen de las células disminuye comprimiendo el

aire. Se caracteriza por sus dimensiones reducidas, ausencia de ruidos y caudal

constante.

Figura 26 - C. Alternativo

Figura 27 -Compresorde tornillo helicoidal.

Figura 28 - C. De Roots

Figura 29 - Compresorrotativo multicelular.


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Turbocompresores.

Funcionan según los principios de la dinámica de fluidos, y son muy convenientes para grandes

caudales; los hay de tipo axial y de tipo radial.

La velocidad de circulación del aire es acelerada por una o varias ruedas de alabes, que tienen la

función de transformar la energía cinética en energía elástica de compresión.

- Compresor axial.

La rotación de los álabes produce una aceleración del aire en sentido axial.

- Compresor radial.

El aire se acelera progresivamente al pasar sucesivamente por varias cámaras, dentro de cada una de

ellas el aire se desplaza en dirección radial por mediación de los álabes.

Acumulador de aire comprimido.

El acumulador o deposito sirve para la estabilización de aire comprimido, compensa las oscilaciones de

presión en las canalizaciones y cumple las funciones de reserva cuando el consumo de aire sea

momentáneamente más elevado. Gracias a la superficie del acumulador, el aire se refrigera

adicionalmente. Por este motivo una parte de la humedad del aire precipita en forma de agua en el interior

del acumulador, esta se debe evacuar temporalmente ya sea de forma manual o automática con objeto de

evitar la oxidación del fondo del acumulador.

Red de distribución.

Generalmente el aire comprimido se produce y almacena de forma centralizada en las industrias,

distribuyendose después a los distintos puestos de consumo, esta distribución se puede configurar en

distintas topologías, ( abierta, cerrada, en anillo, con ramificaciones, etc) y dispondrá en general, de tomas

en los puntos de consumo equipadas con racores rápidos de cierre automático.

Las conducciones de dicha red de distribución se han de dimensionar para que la perdida de presión se

encuentre entre los límites admisibles para los caudales de trabajo previstos.

Una particularidad de las redes de distribución de aire, cuando estas se encuentran adecuadamente

realizadas, es que estas siempre irán ganando altura a lo largo de su tendido, y sus ramificaciones parten

hacia arriba aun cuado deban curvarse para descender finalmente, esto se hace así para evitar en lo posible

que los condensados de agua que se formen en los tubos, alcancen los puntos de consumo, se pretende por

contra que retornen por gravedad al deposito o a los puntos de purga preparados al efecto.


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Preparación del aire comprimido.

Componentes para el tratamiento del aire comprimido.

Se da esta denominación a toda clase de equipos colocados antes de la máquina o instalación, y cuya

función es suministrar el aire en las condiciones necesarias para su óptimo empleo.

El aire comprimido se debe utilizar limpio de toda impureza (partículas en suspensión, polvo, agua);

debe ser regulado a la presión necesaria de utilización y debe estar oportunamente lubricado, si así se

requiere. Aquí estudiaremos los filtros, los reguladores de presión y los lubrificadores.

Formas de secado del aire.

- Secado por absorción.

Es un procedimiento puramente químico, en el que se hace pasar el aire por una sustancia secante que

reacciona con el agua y su vapor haciendolos precipitar y posibilitando su eliminación. Este

procedimiento se caracteriza por:

- La instalación es simple.

- Reducido desgaste mecánico, ya que el secador no tiene pieza móviles.

- No necesita aportación exterior de energía.

- Secado por adsorción.

Se basa en un procedimiento físico. El material de secado es un tipo de material granuloso y de

superficie porosa de forma que se llena de agua al ser atravesado por el aire comprimido. El producto

secante se compone casi al 100% de dióxido de silicio. Se le conoce comúnmente por el nombre de “gel”.

La capacidad de secado de dicho material es limitada por lo que se debe sustituir cada 2 ó 3 años.

- Secado por enfriamiento.

Se basa en la propiedad del aire de contener tanto menos vapor de agua cuanto menor es su

temperatura, de manera que si lo enfriamos, el agua o parte de ella, precipitará pudiendo recogerse en el

fondo del recipiente y purgandose al exterior.

Filtro de aire comprimido.

Su misión es limpiar el aire circulante de impurezas y precipitar el agua para su

posterior purga.

Al entrar el aire en el deposito, es sometido a un movimiento de rotación por las

ranuras directrices, que desprenden los componentes líquidos por centrifugación;

las porciones de suciedad grandes precipitan por gravedad. La condensación

acumulada se deberá vaciar antes de que alcance la altura máxima permitida, pues

de no hacerlo así, la corriente llevará consigo las impurezas hacia la salida de aire.

Los componentes sólidos de mayor tamaño que el poro del cartucho filtrante

son retenidos por él. Después de un tiempo de funcionamiento este cartucho

quedará obturado si no se cambia o se limpia. El tamaño de los poros de los filtros

más comunes está entre 30 y 70 µm.

Los filtros finos tienen un tamaño de poro de hasta 3 µm.

- Funcionamiento de la purga automática acoplada al filtro.

El condensado dentro del filtro de aire llega a la cámara de purga entre los discos

de estanqueidad. A medida que aumenta la cantidad de condensado sube el flotador

con lo que llegará un momento en que abrirá el orificio superior del vástago que

dejará pasar aire comprimido, este a su vez abre el paso cerrado por los discos de

estanqueidad y deja salir el agua e impurezas depositadas en el fondo del filtro.

Figura 30 - Filtro de aire.

Figura 31 - Purga.


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Reguladores de presión.

Su misión es mantener la presión de salida (secundaria) lo más constante posible, a pesar de las

variaciones de la presión de entrada (primaria) y del caudal en circulación.

Para conseguir esto la presión primaria siempre ha de ser mayor que la

secundaria, si no ambas serian iguales.

La regulación de dicha presión la realiza la membrana, sometida por un

lado a la presión de entrada y por el otro a la fuerza de un muelle que

comprimimos con ayuda de un tornillo regulador ( también podría ser fijo,

si la presión no fuese ajustable ).

A medida que la presión de salida aumenta la membrana tiende a

comprimir el muelle lo que hace que se cierre la válvula de asiento

solidaria a ella.

Cuando la presión de salida desciende, el muelle abre la válvula. Por

tanto la regulación consiste en la oscilación de la válvula para mantener la

presión en el valor de tarado. Para que las oscilaciones no sean excesivas

se dota a esta de un amortiguador.

El valor de la presión de salida se visualiza en un manómetro

incorporado; en caso de que esta presión aumentase por encima de la de tarado, por retornos de aire u

otras causas ajenas al regulador, la membrana se desplazaría hacia abajo y el aire sobrante se evacuaría

por los orificios de escape.

- Regulador de presión sin orificio de escape.

Existen reguladores de presión sin orificio de escape, en cuyo caso el funcionamiento es igual, salvo en

el caso de que la presión en la salida supere a la de tarado, en cuyo caso el regulador cerrará el paso de

aire y la sobrepresión se mantendrá hasta que el consumo de aire aguas abajo del regulador, la haga

disminuir esta hasta el valor ajustado y el regulador comience a regular de nuevo.

Manómetros.

Las válvulas reguladoras de presión disponen por lo general de un manómetro

que indica la presión del aire en la salida hacia la utilización.

En la figura se representa un manómetro en sección. El aire comprimido

penetra por P y el muelle tubular se extiende debido a la presión, este movimiento

se transmite a través de la biela y el sector dentado hasta la aguja indicadora,

pudiendose leer en la escala el valor de la presión.

Los manómetros se pueden colocar en cualquier otro punto de un circuito

neumático en el que necesitemos conocer el valor de la presión del aire.

Figura 32 - Regulador de presión.

Figura 33 - Manómetro.


26

Lubricador.

Dado que la automatización neumática se realiza mediante componentes que

tiene órganos mecánicos en movimiento, sujetos por tanto a rozamientos, suele ser

necesario o conveniente proceder a la lubricación de los mismos.

Para evitar la lubricación manual y periódica de ellos se opta por realizar esta

tarea a través del propio aire comprimido.

Se emplean los lubricadores que añaden el aceite en forma de niebla o finas

gotas diluidas en el aire comprimido para que pueda ser transportadas por este

hasta los componentes finales.

Funcionamiento.

El aire comprimido atraviesa el aceitador por el estrechamiento donde se produce una reducción de la

presión en virtud del efecto venturi, dado que el deposito de aceite se encuentra presurizado por el aire de

la entrada cuya presión es mayor que la del aire que circula por el estrechamiento, es impulsado hacia

arriba a través del conducto y fluye en el seno de la corriente de aire que la pulveriza en pequeñas gotitas

que serán transportadas por el aire hasta los elementos de utilización.

Unidad de mantenimiento.

Es un bloque que agrupa un filtro, un regulador y un lubricador o lubrificador.

Conservación y entretenimiento de las unidades de mantenimiento.

- Filtro de aire comprimido: debe comprobarse periódicamente el nivel del agua

condensada y purgarse antes de que alcance un nivel que impida su adecuado

funcionamiento, salvo que sea de purgado automático; asimismo debe limpiarse el

cartucho filtrante.

- Regulador de presión: cuando está precedido de un filtro no necesita

mantenimiento, salvo comprobar que la presión de ajuste sea correcta.

- Lubricador de aire: se debe verificar el nivel de aceite en el deposito y, cuando

sea necesario, rellenarlo hasta el nivel permitido. Los filtros de plástico y los

recipientes de los lubricantes no deben limpiarse con tricloroetileno.

Para lubricar utilizar siempre aceite mineral.

Figura 34 - Lubricador.

Figura 35Unidad de Mantenimiento


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Además de los sistemas de producción, almacenamiento y acondicionamiento de aire los circuitos

neumáticos constan de los siguientes elementos:

# Elementos neumáticos de trabajo o accionadores.

# Elementos neumáticos de movimiento rectilíneo.

# Cilindros de simple efecto. (CSE)

# Cilindros de doble efecto. (CDE)

# Elementos neumáticos de movimiento circular.

# Motor de aletas o paletas.

# Motor de émbolos axiales.

# Motor de émbolos radiales.

# Elementos neumáticos de control.

# Válvulas neumáticas de control de dirección.

# Válvulas de asiento.

# Válvulas de corredera.

# Válvulas neumáticas de bloqueo.

# Válvula selectora de circuito.

# Escape rápido.

# Válvula de simultaneidad.

# Antirretorno.

# Antirretorno con estrangulamiento regulable o regulador de velocidad unidireccional.

# Válvulas de presión.

# Regulador de presión.

# Válvula limitadora de presión.

# Válvula de secuencia.

# Temporizadores

# Temporizadores normalmente cerrados.

# Temporizadores normalmente abiertos.

Todos los elementos que forman parte de los circuitos neumáticos llevan asociado su símbolo

funcional correspondiente, en la casi totalidad de los casos normalizado por organismos internacionales

como son ISO, CETOP, etc.


28

Elementos neumáticos de trabajo.

Elementos de movimiento rectilíneo.

Un cilindro neumático es un motor que transforma la energía almacenada en el aire a presión en trabajo

mecánico, mediante un desplazamiento rectilíneo de vaivén. Las acciones que realizan son por tanto

tirando o empujando. Los más comunes están constituidos por un embolo y un vástago unido a el, ambos

se encuentran dentro de un tubo al que llamamos camisa pero el vástago sobresale por uno de los lados

del tubo atravesando una de las dos tapas que cierran los extremos de la camisa. Todas las juntas de

deslizamiento entre las piezas descritas van dotadas de juntas de goma para asegurar la estanqueidad al

aire, igualmente las superficies por las que deslizan están adecuadamente rectificadas o con un

mecanizado de suficiente calidad para evitar el rozamiento al máximo.

Existen además otros cilindros especiales poco o nada parecidos a los anteriormente descritos entre los

que se pueden citar los de membrana, de doble vástago, sin vástago, multiposicionales, etc.

Cilindro de simple efecto.

Estos cilindros tienen una única conexión en una cámara del cilindro, la otra cámara se conecta al

exterior para permitir la entrada y salida libre del aire, por tanto el aire comprimido realiza únicamente

uno de los dos movimientos, el otro se produce bien por la

acción de un muelle que incorpora el propio cilindro en la

camara no presurizada, o bien por la acción de una fuerza

exterior al cilindro como podría ser el peso de una pieza, un

muelle externo, etc.

En la figura se representa uno de estos cilindros junto, un

poco especial por tener una carrera muy corta, y a en la parte

superior el símbolo correspondiente.

Ejecuciones especiales de este tipo de cilindro son los de

membrana y membrana arrollable.

Cilindro de doble efecto.

En este caso los cilindros disponen de dos conexiones , una

por cada cámara, de forma que ambos movimientos (avance y

retroceso) se realizan por la fuerza ejercida por el aire

comprimido, si bien se ha de tener en cuenta que la fuerza de

avance es mayor que la de retroceso por ser mayor la superficie

de actuación en este caso.

Uno común es el que se representa en la figura adjunta.

Ejecuciones especiales de los cilindros de doble efecto son

los cilindros en tándem, los cilindros de doble vástago,

cilindros multiposicionales, cilindros de cable, cilindros de giro

y cilindros de embolo giratorio que realizan movimientos

giratorios restringidos (<360º).

Los cilindros, generalmente llevan en su interior un dispositivo amortiguador que obliga a pasar el aire

que se evacua de la cámara por un estrecho orificio, evitando así los fuertes golpes que se producen al

final de la carrera en caso de no tener amortiguador, especialmente cuando se desplazan pesadas cargas a

velocidades importantes.

Figura 36

Figura 37


29

Elementos neumáticos de movimiento giratorio.

Motor de émbolos radiales.

Está formado por varios émbolos dispuestos en estrella alrededor de un

cigüeñal común al que se unen por medio de bielas y que trasmite el

movimiento de giro al exterior.

Motor de émbolos axiales.

Formado por varios cilindros paralelos y repartidos de forma

concéntrica con el eje común al que se unen por medio de un plato

oscilante.

Motor de paletas.

Consta de un eje central excéntrico sobre el que van colocadas unas

paletas que, debido a la fuerza centrifuga, se ajustan a las paredes

exteriores formando cámaras de volumen variable en las que se produce la

expansión del aire.

Elementos neumáticos de control.

Válvulas neumáticas de dirección o distribuidoras.

Válvulas de asiento.

En este tipo de válvulas el paso de aire y la estanqueidad se consiguen mediante el apoyo o separación

entre órganos de la propia válvula, por tanto la estanqueidad es de tipo estático. Se necesitan pequeños

desplazamientos del órgano obturador para lograr un amplio paso de aire, por lo que el accionamiento es

rápido, permitiendo una frecuencia de funcionamiento más elevada.

Al no existir rozamiento las juntas tienen una duración, en principio, más elevada.

Válvulas de corredera.

En este tipo el paso de aire se abre y cierra mediante una corredera debidamente diseñada para dirigir o

bloquear el aire en una determinada dirección. La estanqueidad se realiza mediante juntas de tipo

dinámico por lo que están sujetas a mayor desgaste y, en principio, menor duración.

Necesitan un mayor desplazamiento para conseguir un caudal de aire semejante a las anteriores por lo

que son más lentas, a su favor tienen que la fuerza debida a la presión del aire está más equilibrada por lo

que no hay que vencerla y en consecuencia precisan de una fuerza menor para su accionamiento.

Figura 38Motor de émbolos radiales.

Figura 39 - M. de émbolos axiales.

Figura 40 - Motor de paletas.


30

Accionamiento de las válvulas distribuidoras.

Otro punto a estudiar son los distintos tipos de accionamiento que se utilizan en las válvulas:

- Accionamiento mecánico o por órgano de máquina.

- Accionamiento por el operador.

- Accionamiento eléctrico.

- Accionamiento neumático.

En los esquemas simbólicos los accionamientos se colocan a ambos lados de la

válvula, pueden colocarse también uno o dos muelles a los lados de la válvula con

lo cual esta se convierte en una válvula monoestable, o lo que es lo mismo, si no

actúan el resto de los accionamientos la válvula permanece en una única posición

estable que es la impuesta por el muelle.

También podemos tener válvulas con 2 o más

accionamientos a cada lado como la que se representa.

En la siguiente tabla se recogen todos los

accionamiento posibles para las válvulas neumáticas:

Figura 41

Figura 42


31

Válvulas neumáticas de bloqueo.

Válvula de escape rápido.

Es una válvula que se coloca en la misma conducción del cilindro y lo más

cercana posible a este con objeto de reducir la resistencia de salida del aire al

mínimo posible. Se puede colocar en la conexión posterior o anterior para

aumentar la velocidad de retroceso o avance respectivamente.

Lo más normal es colocar la válvula de escape rápido para acelerar el retroceso,

pero se puede colocar también para acelerar el avance como ocurre en la figura de

la derecha.

El aire al recorrer poco camino en su salida a la atmósfera, no opone apenas

resistencia al avance del embolo, con este sistema conseguimos la mayor

velocidad posible en el avance y/o retroceso de un cilíndro.

Válvula de simultaneidad.

También llamada válvula de dos presiones, esta válvula tiene dos

entradas X e Y (1) con una única salida A (2), de forma que para

tener presión en la salida es necesario que estén alimentadas las dos

entradas, obteniendose así aire a presión en A (2) proveniente de la

entrada que menor presión aporte, en caso de ser estas de distinta

presión. Como se puede ver esta válvula realiza la función lógica

AND , se utiliza mucho en circuitos de mando.

Una utilización típica es el sistema de seguridad de prensas que,

para evitar el atrapamiento o corte de dedos y/o manos del operario

en la bajada de la prensa, exige que ambas manos se encuentren

pulsando sendos botones convenientemente situados a una distancia

suficiente como para que no se encuentren en la trayectoria del

punzón.

Válvula antirretorno.

Esta válvula impide la circulación del aire en un sentido, permitiendo dicha circulación en el sentido

contrario con una perdida de carga mínima; la obturación puede lograrse por una bola , cono, disco o

membrana.

Válvula selectora de circuito.

También llamada antirretorno doble, tiene como la de

simultaneidad, dos entradas y una salida con idéntica denominación,

cuando recibe aire en una de las entradas desplaza la bola hacia la

otra dejando pasar el aire hacia la salida, por lo que obtenemos señal

en esta siempre que tengamos presión en alguna o ambas entradas.

Es el componente neumático que realiza la función lógica OR.

Se utiliza siempre que queramos mandar una maniobra

indistintamente desde dos puntos diferentes.

4 2

5

1

3

1

2

3

Figura 45 - Escape rápido.

1 1

2

2

1 3

2

1 3

Figura 46 - Válvula de simultaneidad.

2

1 3

2

1 3

1 1

2

Figura 47 - Válvula selectora de circuito.


32

Antirretorno con estrangulación regulable.

También llamado regulador de velocidad o regulador unidireccional, limita el caudal de aire en un

sentido permitiendo el paso libremente a través del antirretorno en el sentido contrario.

Se utiliza para regular la velocidad de los cilindros neumáticos y puede utilizarse también para

introducir retardos en los circuitos de mando.

Regulación de velocidad

En el caso de los cilindros se puede efectuar la regulación de velocidad de dos maneras distintas:

- Limitación del caudal de alimentación (estrangulación primaria).

En este caso la estrangulación se realiza en la entrada de aire al cilindro quedando la

vía de escape libre, de esta forma el cilindro se va llenando lentamente de aire a una

presión baja, lo que motiva que cualquier variación en la fuerza que se opone al

movimiento del cilindro provoca un cambio en la velocidad de movimiento, avanzando

en algunos casos “a saltitos” por lo que deberiamos utilizarlo solamente en cilindros de

simple efecto donde no hay otra alternativa.

- Limitación del caudal de escape (estrangulación secundaria).

En este caso la estrangulación se realiza en la salida quedando la alimentación libre a

través del antirretorno, de esta manera se forma un colchón de aire a presión en la cámara

contraria al movimiento que obliga al embolo a avanzar más despacio. Este montaje

mejora el comportamiento y estabiliza mucho la velocidad ante variaciones de la carga,

por lo que es el método más adecuado para los cilindros de doble efecto controlados por

válvulas de 4 vías y 2 posiciones.

En el caso de utilizar una válvula distribuidora 5/2 que tiene dos

escapes separados se pueden utilizar estranguladores sin antirretorno

aplicados en los orificios de escape de la válvula, como se representa en

la figura de la derecha.

De esta forma las válvulas de estrangulación son mas sencillas y

podemos regular igualmente las velocidades de avance y retroceso con

cada uno de los estrangulamientos. Se ha de tener en cuenta, cuando se estrangula

fuertemente el escape de la cámara anterior del cilindro, el efecto de multiplicación de la

presión que se produce debido a la diferencia en las superficies de actuación de ambas

cámaras, anterior y posterior.

Válvulas de presión.

Estas válvulas influyen sobre la presión del aire que las atraviesa o bien actúan en función de la presión

del aire que reciben en alguna de sus conexiones.

4 2

5

1

3

50%

Figura 48E. de alimentación

4 2

5

1

3

50%

Figura 49E. del escape.

30%

40%

Figura 50E. sendos escapes


33

Regulador de presión.

Este componente ya se estudio como parte de la unidad de mantenimiento o acondicionamiento de aire.

También se utilizan reguladores en otras partes de los circuitos con variadas finalidades, algunas de las

cuales estudiaremos en ejemplos prácticos. Un caso particular es la utilización de reguladores pequeños y

sencillos a la entrada de los cilindros, como economizadores de aire, para reducir consumos y gastos.

Válvula limitadora de presión.

También llamadas limitadores de presión y válvulas de sobrepresión o seguridad, se utilizan

fundamentalmente colocadas en los depósitos, evitan las posibles explosiones de estos ya que

abren el paso del aire cuando este adquiere una determinada presión que podría ser peligrosa.

Válvula de secuencia.

El funcionamiento es similar a las anteriores,

deja pasar el aire cuando este adquiere una

presión determinada, la diferencia de estas es que

ese aire no se deja fugar a la atmósfera, sino que

se emplea para funciones de mando. Un ejemplo

de ello sería una prensa cuyo cilindro retrocede

una vez que a conseguido ejercer una fuerza

determinada, que será la requerida para efectuar

adecuadamente el proceso de fabricación.

Se representa a la derecha el esquema, ha de

calcularse muy bien la presión de tarado de la

válvula de secuencia para asegurar que el

cilindro realiza la fuerza necesaria, ejercicio que

llegado el momento se realizará en clase.

Válvulas de caudal.

Estas válvulas o reguladores influyen sobre la cantidad de aire que las atraviesa en un determinado

tiempo (definición de caudal), regulan el caudal en ambos sentidos de circulación.

-Válvula de estrangulación.

Son aquellas en las que la longitud del estrechamiento o estrangulación es de tamaño

superior al diámetro de dicho estrangulamiento, el símbolo normalizado se recoge a la

derecha para el caso de que fuese fija, si fuese regulable se atravesaría con una flecha

inclinada como en el caso representado a la izquierda y se llamaría regulador de caudal.

- Diafragma.

En este caso la longitud del estrechamiento en menor que el diámetro de este, provoca

turbulencias en el fluido y por tanto fuertes caídas de presión, el símbolo es el que se recoge

a la derecha.

-Válvulas de cierre.

Su misión se reduce a abrir o cerrar el paso del fuido, símbolo:

2

12 1

3

2

1 3

2

1 3

Figura 52 - Circuito con válvula de secuencia.


34

Temporizadores.

Los temporizadores neumáticos se basan en el hecho de que el aire comprimido tarda un tiempo en

atravesar un estrangulamiento y llenar una capacidad (pequeño depósito), hasta que esta adquiera la

presión suficiente como para accionar una válvula 3/2 que abra o cierre el paso de aire entre sus vías (caso

de los temporizados a la conexión), o bien tarda un tiempo en abandonar esa capacidad debido a que el

estrangulamiento se opone a la salida del aire.

Ejemplo de utilización de un temporizador.

Necesitamos que un cilindro de doble efecto retroceda un tiempo después de haber alcanzado su

posición más extendida, para ello utilizamos un final de carrera y un temporizador a la conexión:

99

99

XA

AX

99

XA

99A

X

Temporizadores a la conexión.

- Normalmente cerrado. - Normalmente abierto.

Temporizadores a la desconexión.

- Normalmente cerrado. - Normalmente abierto.

30%

2

1

12

3

2

1 3

A1

4 2

5

1

3

2

1 3

A1

Figura 58 - Circuito con temporizador.


35

Cronogramas de funcionamiento

El funcionamiento de los temporizadores se representa mediante los cronogramas, en los que se puede

apreciar el comportamiento de la señal de salida en función de la de entrada y el ajuste del temporizador.

Aquí se recoge el comportamiento de los explicados ajustados a 1,5 segundos y sometidos a la señal de

entrada que se recoge en primer termino.


36

Ejercicios - Neumática

4.1- Dibujar el circuito neumático de un cilindro de simple efecto con muelle de retorno, el mando será

indirecto de forma que avance al pulsar un botón y retroceda al soltar dicho botón.

4.2- Diseñar y dibujar el circuito neumático necesario para que un cilindro de doble efecto avance al

pulsar un botón y retroceda al completar la carrera de avance, mediante un final de carrera de rodillo.

4.3- Diseñar y dibujar un circuito neumático para controlar un cilindro de simple efecto, mediante

mando indirecto de forma que el cilindro permanezca desplegado hasta que pulsemos el botón de una

válvula en cuyo caso se replegará, cuando soltemos el botón el cilindro avanzará de nuevo y permanecerá

así.

4.4- Diseñar y dibujar un circuito neumático para controlar un cilindro de doble efecto con avance y

retroceso de velocidad ajustable estrangulando la salida de aire, el cilindro avanzará y retrocederá

mediante una válvula de accionamiento por palanca con enclavamiento.

4.5- Diseñar y dibujar un circuito neumático en el que un cilindro de simple efecto avance al pulsar un

botón y retroceda al accionar un final de carrera de rodillo.

4.6- Diseñar y dibujar un circuito neumático en el que un cilindro de doble efecto controlado por una

válvula 5/2 biestable accionada por palanca, avance a la máxima velocidad posible y retroceda a una

velocidad regulable estrangulando la salida de aire.

4.7- Diseñar y dibujar un circuito neumático con un cilindro de doble efecto que avance al pulsar

simultáneamente dos botones y retroceda al alcanzar en su cámara anterior una presión de 5 bar.

4.8- Diseñar y dibujar un circuito neumático con un cilindro de doble efecto que avance al pulsar

cualquiera de dos botones y retroceda 5 segundos después de alcanzar su posición más extendida.

4.9- Diseñar un circuito neumático en el cuál el cilindro de simple efecto avance al pulsar un botón si

además la presión de alimentación de dicho cilindro es superior a un valor fijado, de forma que se asegure

el prensado de una lata con suficiente fuerza; el retroceso lo mandará un final de carrera.

4.10- Diseñar un circuito neumático con un cilindro de doble efecto que pueda funcionar

automáticamente en ciclo único o ciclo continuo. En ciclo único el avance se produce al pulsar un botón y

el retroceso automáticamente mediante un final de carrera. En ciclo continuo se activa mediante una

válvula de palanca con enclavamiento y en el cilindro avanza y retrocede indefinidamente.

4.11- Diseñar un circuito neumático que funciones automáticamente sin utilizar finales de carrera por

que no se pueden colocar.

4.12- Diseñar un circuito neumático con un cilindro de doble efecto que avance mientras se pulsa un

botón y retroceda mientras se pulsa otro, pero si se sueltan el cilindro se bloquea en la posición en la que

se encuentre.

4.13- Diseñar y dibujar un circuito neumático con dos cilindros, uno de simple y otro de doble efecto

accionados por sendas válvulas biestables, de forma que al pulsar un botón avance el primero, al llegar al

final, avance el segundo hasta alcanzar el final y retroceda el primero y después retroceda el segundo

quedando dispuesto para realizar una nueva secuencia.


37

Ejercicios - Electroneumática

4.14- Dibujar un circuito eléctrico en el que una lampara H1 se encienda al pulsar un botón S1, al

soltarlo la lámpara se apaga; en el mismo circuito otra lámpara H2 se encenderá al pulsar un botón S2 y

permanecerá encendida hasta pulsarlo de nuevo por tener dicho botón enclavamiento.

4.15- Dibujar un circuito eléctrico en el que mediante una autoretención en un relé podamos encender

una lámpara con un botón S1 y apagarla con otro S2, siendo ambos sin enclavamiento. Si pulsamos

simultáneamente ambos pulsadores, la lámpara permanecerá apagada.

4.16- Diseñar y dibujar los circuitos eléctricos y neumáticos para controlar un cilindro de simple efecto

mediante una válvula 3/2 monoestable de accionamiento eléctrico de forma que al pulsar un botón el

cilindro avance y al soltarlo retroceda.

4.17- Diseñar y dibujar los circuitos eléctricos y neumáticos para controlar un cilindro de simple efecto

mediante una válvula 3/2 monoestable de accionamiento eléctrico de forma que al pulsar el botón S1 el

cilindro avance, para hacerlo retroceder será necesario pulsar otro botón S2.

4.18- Diseñar y dibujar los circuitos eléctricos y neumáticos para controlar un cilindro de doble efecto

mediante una válvula 5/2 biestable de accionamiento eléctrico indirecto a través de relés de forma que el

cilindro avance al pulsar un botón S3 y retroceda al pulsar otro botón S4.

4.19- Diseñar y dibujar los circuitos eléctricos y neumáticos para controlar un cilindro de doble efecto

mediante una válvula 5/2 biestable de accionamiento eléctrico indirecto a través de relés de forma que el

cilindro avance al pulsar simultáneamente dos botones S1 y S2 , el retroceso se producirá mediante un

interruptor final de carrera de rodillo que se activa al alcanzar el cilindro la posición extendida.

4.20- Diseñar y dibujar los circuitos neumático y eléctrico necesarios para que un cilindro neumático

de doble efecto controlado por una electroválvula 5/2 monoestable avance toda su carrera al pulsar un

botón y retroceda al accionar un final de carrera eléctrico.


de doble efecto controlado por una electroválvula 5/2 monoestable avance toda su carrera al pulsar un

botón y retroceda 5segundos después de alcanzar el final de la carrera.


de doble efecto controlado por una electroválvula 5/2 biestable avance al pulsar dos botones

simultáneamente y retroceda 5 segundos después de activar el final de la carrera.


de doble efecto controlado por una electroválvula 5/2 biestable avance al pulsar cualquiera de dos botones

y retroceda cuando se haya alcanzado una presión prefijada en su cámara anterior (lo que asegura una

determinada fuerza de avance).


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Ejercicios - Procesos con neumática

4.24- En una fábrica de queso, se coloca la masa de queso a mano en los moldes, después se prensa

esta masa con un cilindro neumático suspendido del techo. Este cilindro se controla con una válvula de

pulsador de forma que descenderá cuando se pulse el botón y se elevará de nuevo al soltarlo. Diseñar y

dibujar el circuito neumático necesario.

4.25- La apertura de un silo de pienso se realiza mediante un cilindro

neumático según se muestra en la figura 59. Mientras el vástago del cilindro

se mantiene desplegado, la trampilla permanece cerrada. Diseñar y dibujar el

circuito neumático de forma que accionando el pulsador de una válvula, el

vástago se repliegue y la trampilla se abra dejando caer el pienso.

Al soltar el pulsador el vástago avanza de nuevo y la trampilla se cierra.

4.26- En un puesto de control de fabricación de llaves en bruto, es

necesario fijar las llaves para su verificación, esto se hace mediante un

cilindro neumático de forma que al accionar una pequeña palanca el cilindro

avanza y aprisiona la llave hasta que el operador la libera accionando de

nuevo la palanca, en sentido contrario.

Diseñar y dibujar el circuito neumático.

4.27- En una cinta de transporte de paquetes para su posterior colocación en contenedores, es necesario

interrumpir durante algún tiempo el avance de los paquetes para poder retirar los contenedores llenos.

Esto se hará mediante una corredera movida por un cilindro neumático de doble efecto. Dicho cilindro se

controlará con la correspondiente válvula biestable de palanca. Diseñar y dibujar el circuito

correspondiente. Escribir una lista nombrado las partes del cilindro de doble efecto.

4.28- Al igual que en el ejercicio anterior debemos bloquear el paso de cajas de bebidas para colocarle

una pegatina nueva, esto se realizará mediante un cilindro de doble efecto pero en este caso el

accionamiento ha de ser indirecto desde una válvula de palanca con enclavamiento. Diseñar y dibujar el

circuito neumático correspondiente.

4.29- En una estación de bombeo existen varias válvulas de corredera accionadas mediante cilindros

neumáticos de doble efecto, el control de estos ha de realizarse mediante válvulas biestables de palanca y

accionamiento directo. Para evitar los peligrosos “golpes de ariete” tanto la apertura como el cierre de la

válvula de corredera ha de realizarse lentamente. Diseñar y dibujar el circuito neumático correspondiente.

4.30- En una línea de llenado de botes de pintura el paso de esta se controla mediante cilindros

neumáticos de doble efecto, por requisitos del proceso se necesita que el paso de pintura se abra

lentamente (avance) pero se podrá interrumpir con rapidez (retroceso). Diseñar y dibujar el circuito

neumático necesario para conseguir dichos requisitos. El control por palanca biestable.

Figura 60


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4.31- Una tolva de granulado se cierra mediante una válvula de bola, y esta se acciona mediante un

cilindro neumático. El paso del granulado se abre lentamente accionando un pulsador (retroceso del

cilindro) y se cierra a la máxima velocidad posible (avance). Diseñar y dibujar el circuito neumático

correspondiente indicando las vías de las válvulas mediante la designación numérica estudiada. Realizar

un listado de piezas del circuito.

4.32- Al final del proceso de fabricación de quesos, se deben cepillar sus contornos, para ello los

quesos llegan por una cinta transportadora y la alimentación a la máquina se controla mediante una

corredera. Esta corredera se mueve mediante un cilindro de doble efecto controlado a su vez por una

válvula 5/2 con pilotaje neumático y retorno por muelle, la velocidad se podrá regular independientemente

para cada uno de los movimientos; dado que dicha válvula es monoestable debemos idear una

autoretención que permita accionar el avance desde un pulsador y el retroceso desde otro pulsador,

pudiendo permanecer el cilindro indefinidamente en cualquiera de las dos posiciones. Diseñar y dibujar el

circuito. Realizar un listado de piezas. Designar las vías de las válvulas con las letras estudiadas.

4.33- Para mecanizar piezas, estas se fijan en su posición mediante una mordaza neumática, el avance

y retroceso de esta será a velocidad ajustable. Para que se produzca el avance deben darse dos

condiciones: que el cilindro se encuentre replegado y que se pulse el botón de avance. Para retroceder es

suficiente con que pulsemos el botón de retroceso. Dibujar el esquema correspondiente. Realizar una lista

de piezas.

4.34- Una puerta corredera es movida por un cilindro neumático con velocidad controlada tanto en

avance como en retroceso, para su accionamiento dispone de dos pulsadores, uno dentro del local y otro

fuera. Para evitar confusiones en caso de emergencia ambos pulsadores abren o cierran la puerta,

dependiendo de su posición. Si la puerta se parase en una posición intermedia ninguno de los pulsadores

la accionaría. Diseñar y dibujar el circuito neumático necesario. Realizar una lista de piezas necesarias.

4.35- Un cilindro neumático expulsa piezas de un cargador para aportarlas al proceso cuando la zona

de recepción está libre, el cilindro está dentro del cargador y pulsamos un botón (las tres condiciones

juntas). El retorno se realiza inmediatamente ha llegado a su posición final. Las velocidades de avance y

retroceso son ajustables. Diseñar y dibujar el circuito neumático.

4.36- Mediante un cilindro neumático se realiza el prensado de latas de aluminio en una planta de

reciclaje, para asegurar que se dispone de fuerza suficiente la prensa solo se accionará si se dispone de una

presión suficiente en el circuito y pulsamos el botón de avance. El retroceso se realiza pulsando otro

botón. Diseñar y dibujar el circuito neumático correspondiente.

4.37- En un proceso industrial se deben embalar 10 prospectos en un paquete, este paquete se envuelve

en una lamina de plástico y se pega mediante un adhesivo y la presión correspondiente. Para que el

pegado se realice adecuadamente la presión disponible ha de ser superior a 4 bar sin sobrepasar los 5 bar.

Debemos diseñar por tanto un circuito que cumpla dichas condiciones para ello el cilindro de DE no

avanzará si la presión no es mayor de dicho valor, además de pulsar el botón correspondiente; el retroceso

se iniciará por la señal de un final de carrera. Dibujar el circuito necesario.

4.38- En una máquina automática se montan abrazaderas en racores rápidos. Para que el proceso se

realice adecuadamente debemos asegurarnos de que la presión se mantenga estable y sobre todo no supere

un cierto valor prefijado. La operación de montaje se inicia manualmente con un pulsador, siempre y

cuando el cilindro se encuentre replegado y la presión no supere el valor prefijado. El retroceso se efectúa

al accionar un final de carrera. Las velocidades de avance y retroceso son regulables estrangulando el

escape. Diseñar y dibujar el circuito. Elaborar una lista con los componentes necesarios en el circuito.


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4.39- Una máquina aplica adhesivo y coloca pegatinas sobre botes de pintura, para que seque bien el

pegamento han de transcurrir 10 segundos desde que se coloca la pegatina hasta que se retira la presión.

El equipo se pone en movimiento pulsando un botón, solo si el cilindro está en su posición final posterior,

el retroceso será automático al accionar un final de carrera. Puesto que la fuerza que se debe aplicar ha de

ser pequeña, la presión del circuito será regulable, para ello también colocaremos un manómetro en la

conexión posterior del cilindro. La velocidad de avance será regulable y la de

retroceso la máxima posible.

4.40- Una máquina de lavado tiene una cesta donde se depositan las piezas,

estas piezas se sumergen en un baño acido para eliminar la suciedad y la grasa,

una vez sumergidas el cilindro realiza una oscilación arriba-abajo durante un

tiempo determinado controlado por un temporizador, debido al peso de la cesta y

las piezas la regulación de velocidad más adecuada es estrangulando el escape en

el avance (bajada) y estrangulando la alimentación en el retroceso (subida).

El ciclo se inicia pulsando un botón, la cesta baja a su posición inferior en la

que un final de carrera se activa y conmuta la válvula para que ascienda de nuevo,

esta ascensión es muy breve ya que otro final de carrera próximo invierte de

nuevo en sentido, bajando de nuevo; esto da lugar a una oscilación que se

mantiene hasta que un temporizador (activado en el primer descenso) desactiva la oscilación. Diseñar y

dibujar el circuito neumático necesario.

4.41- Una máquina de colocar tapas tiene dos cilindros, uno de SE para sujetar las piezas y otro de

doble efecto para prensar la tapa, el ciclo de trabajo se inicia pulsando un botón y además el cilindro de

DE se encuentra replegado; el cilindro de SE avanza sujetando la pieza, una vez alcanza su posición el

cilindro de DE avanza también y cuando este último alcanza su posición final, ambos cilindros retornan a

su posición inicial quedando preparados para iniciar un nuevo ciclo. Las velocidades de avance de ambos

cilindros serán regulables. Diseñar y dibujar el circuito neumático necesario.

Figura 62


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Ejercicios - Procesos con electroneumática

4.42- En un sistema de clasificación de botes de líquido se emplea un sistema electroneumático para

retirar los botes de la cinta transportadora. El cilindro avanzará al pulsar el botón de un interruptor

eléctrico y retrocederá al soltarlo; en caso de falta de fluido eléctrico, el cilindro retrocederá. La velocidad

de avance se podrá regular. Diseñar y dibujar los circuitos eléctrico y neumático.

4.43- Una compuerta de paso de agua en una tubería se mueve a través de un cilindro neumático de DE

y este a su vez se controla mediante electroválvula. Para que el cilindro avance y abra el paso de agua será

necesario que pulsemos un botón, si lo soltamos el cilindro retrocede y el paso de agua se cierra. En caso

de falta en el fluido eléctrico, el cilindro permanecerá replegado y el paso de agua cerrado. Diseñar y

dibujar los circuitos eléctrico y neumático necesarios.

4.44- En una línea de llenado de botes de pintura hay en cilindro neumático de doble efecto que prensa

las tapas para que queden bien cerradas. Este cilindro se controla con una válvula neumática accionada a

través de relé. El cilindro avanzará al pulsar un botón y retrocederá al soltarlo. La velocidad de avance y

retroceso serán regulables y el cilindro se replegará dentro de la camisa si se produce un corte de fluido

eléctrico. Diseñar y dibujar los circuitos eléctrico y neumático necesarios.

4.45- Un silo de granulado de material plástico se abre o cierra mediante una compuerta abatible

movida por un cilindro de simple efecto. El control de este debe hacerse de forma indirecta (a través de

relé) mediante 2 pulsadores manuales indistintos. En caso de corte de energía eléctrica el cilindro debe

avanzar hasta la posición final delantera. La velocidad de avance será ajustable. Diseñar y dibujar los

circuitos eléctrico y neumático necesarios.

4.46- Un dispositivo de desvío de piezas sobre una cinta transportadora se mueve con un cilindro

neumático de doble efecto controlado indirectamente con dos pulsadores eléctricos (uno para avance y

otro para retroceso). En caso de corte de energía eléctrica, el cilindro ha de completar el movimiento que

estuviese haciendo o permanecer en la posición final que hubiera alcanzado. La velocidad de avance y

retroceso serán ajustables. Diseñar y dibujar los circuitos eléctrico y neumático necesarios.

4.47- Un cilindro neumático de doble efecto se encarga de expulsar los tableros alojados en un

cargador de petaca, las velocidades de avance y retroceso son ajustables. El movimiento de expulsión se

iniciará al pulsar un botón y el retroceso se producirá automáticamente al alcanzar la posición final

extendida del cilindro. El control será electroneumático indirecto. Diseñar y dibujar los circuitos eléctrico

y neumático necesarios.

Compresores de Aire

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