CIPFP VICENTE BLASCO IBAEZ CFGS - Programacin de la Produccin en Fabricacin Mecnica

NEUMTICA

PROGAMACIN DE SISTEMAS AUTOMTICOS DE

FABRICACIN MECNICA

DEPARTAMENTO DE FABRICACIN MECNICA

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Se entiende por neumtica a la tcnica que trata los movimientos y procesos del aire comprimido.

DEFINICIN DE NEUMTICA

DATOS HISTORICOS DEL AIRE COMPRIMIDO

El primer compresor son los pulmones los cuales pueden alcanzar una presin de 0,02 a 0,08 bar y tratar 6

metros cbicos de aire a la hora.

El fuelle empez a utilizarse 1500 aos antes de cristo.

La primera mquina que se construyo fue CTESIBIOS, hace 2000 aos la cual era una catapulta o can

neumtico.

La palabra neumtica procede de la expresin "Pneuma" de la antigua Grecia que designa la respiracin y

el viento.

John Wilkinson invento "la primera mquina soplante" en 1776 que alcanzaba una presin de 1 Bar.

La industrial del ferrocarril impulso la tcnica neumtica. Durante la construccin del tunel del monte

Montcenis en 1857 se utiliz una perforadora de aire comprimido creada por el ingeniero Germain

Sommeiller que permita alcanzar una velocidad de avance de 2 metros diarios frente a los 60 cm que se

obtenan con los medios tradicionales.

En 1888 Victor Popp instala en Paris una red subterrnea de distribucin de aire comprimido a una presin

de 6bar.

Desde 1950 podemos hablar de una verdadera aplicacin industrial de la neumtica en los procesos de

fabricacin.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA NEUMATICA

Ventajas

Abundante: Esta disponible para su compresin prcticamente en todo el mundo, en cantidades

ilimitadas.

Transporte: El aire comprimido puede ser fcilmente transportado por tuberas, incluso a grandes

distancias. No es necesario tuberas de retorno.

Almacenable: Los compresores no hace falta que estn siempre en marcha. El aire comprimido se puede

almacenar y utilizar de estos.

Resistencia a ambientes hostiles: Polvo, atmsfera corrosiva, oscilaciones de temperatura, humedad,

inmersin en lquidos, raramente perjudican los componentes neumticos, cuando estn

proyectados para esa finalidad

Seguro: No existe riesgo de explosin ni de incendio. Por lo tanto no hace falta de instalaciones de

seguridad que son caras. Adems Como los equipos neumticos implican siempre

presiones moderadas, llegan a ser seguro contra posibles accidentes.

Limpio: Aunque haya fugas no ensucia. Esto es importante por ejemplo, en industrias alimentarias,

de madera, textiles, etc...

Constitucin de los elementos: Los elementos de trabajo son simples, por lo tanto de precio econmico.

Adems Los controles neumticos no necesitan de operadores especializados para su

manipulacin.

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Velocidad: Es un medio de trabajo rpido, se consiguen velocidades de trabajo elevados. Esto implica

tambin aumentan la productividad y, por tanto generan un menor costo.

Sobrecargas: Los elementos neumticos se pueden utilizar hasta que se pueden utilizar hasta que se

paren sin riesgo de sobrecargas.

Inconvenientes

Preparacin: El aire comprimido debe ser preparado antes de su utilizacin. Es preciso eliminar

impurezas y humedad (al objeto de evitar un desgaste prematuro de los componentes).

Compresible: Con el aire comprimido no es posible obtener para los mbolos velocidades uniformes y

constantes. Adems es difcil conseguir velocidades muy bajas debido a sus propiedades

fsicas. En este caso, se recurre a sistemas mixtos (hidrulicos y neumticos).

Fuerza: Este mtodo de trabajo no realiza o no se utiliza para realizar grandes esfuerzos, ya que

deja de ser econmico a grandes esfuerzos.

Escape: El escape produce ruido, aunque se evite con silenciadores.

Costos: El aire comprimido como energa es cara, aunque se compensa con el costo barato de los

materiales.

COMPOSICIN DEL AIRE COMPRIMIDO

La tierra est rodeada de una capa de aire llamada atmsfera. Su composicin es de:

Nitrgeno aprox. 78 % del volumen

Oxigeno aprox. 21 % del volumen

Hidrgeno

Dixido de carbono

Argn

Nen aprox. 1 % del volumen

Helio

Criptn

Xenn

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FUNDAMENTOS FSICOS

MAGNITUDES FSICAS

Las magnitudes fsicas las podemos clasificar en dos grupos:

Magnitudes escalares: Son las que quedan definidas por un numero, por ejemplo: (longitud, tiempo,

temperatura).

Magnitudes vectoriales: Para que queden definidas tenemos que conocer:

Mdulo |M|: Queda definido con un nmero positivo

Direccin: Es la lnea por donde se desplaza el vector

Sentido: Es hacia donde seala la flecha del vector

Punto de aplicacin: Es donde empieza o nace el vector

Las magnitudes fsicas vienen definidas por unidades. Estas magnitudes y unidades se agrupan en sistemas

de medidas.

INTRODUCCIN A LOS SISTEMAS DE MEDIDAS

Antiguamente los sistemas de medidas cambiaban segn en que pas nos encontrbamos y no solo eso

tambin dentro de cada pas en algunas zonas se utilizaba unas unidades con un valor determinado y fuera de

estas se utilizaba otro diferente.

Desde 1837 y 1840 para Espaa se consigui la formacin e integracin de unos cuantos pases al SISTEMA

METRICO DECIMAL.

Ahora bien este sistema conocido como el SISTEMA TCNICO ha quedado anticuado y no est extendido por

todo el mundo, por ello se creo otro sistema el SISTEMA INTERNACIONAL en 1961.

Esto no resulta fcil ya que en los pases anglosajones tienen su propio sistema de medidas.

Todo esto llevndolo a la neumtica nos podemos encontrar aparatos o mediciones en distintos sistemas de

medidas por ello debemos conocer las equivalencias entre ellos.

Magnitudes son propiedades que tienen los cuerpos as como procesos o estados que se pueden medir

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EQUIVALENCIAS DE LAS UNIDADES DE PRESION

S.I S.T S.I S.A

BAR KG/CM2 N/CM

2 PSI

BAR 1 1019 10 145

KG/CM2 098 1 98 1425

N/CM2 01 01019 1 145

PSI 0,06889 0,0702 0,6889 1

1 Atmsfera (atm.) 1,033 kg/cm2.

EQUIVALENCIAS ENTRE UNIDADES ANGLOSAJONAS Y EUROPEAS

S.ANGLOSAJON S. INTERNACIONAL

LONGITUD

Pulgada (Inch) 254mm

Pie (Foot) 3048cm

SUPERFICIE

Pulgada cuadrada (Square inch) 645cm2

Pie (Square foot) 92903cm2

VOLUMEN

Galn Imperial (Imperial galn) 4543litros

Galn U.S.A. (U.S.A. galn) 3785litros

PESO

Libra (Pound) 453592gr.

Tonelada Inglesa (Lon Ton) 101605gr.

Tonelada U.S.A. (Short Ton) 907185gr.

CAUDAL

Galon Imperial / minuto (I.G.P.M.) 4543L/min.

Galon U.S.A. / minuto (G.P.M.) 3785L/min.

Pulgada Cubica / minuto (C.I.P.M.) 001638L/min.

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Las leyes de la fsica se dividen en dos partes para el estudio de la neumtica, la hidrosttica e hidrodinmica.

HIDROSTATICA

Dentro de esta vamos a estudiar:

La presin

El teorema fundamental de la hidrosttica o teorema de Pascal

PRESIN

Quedando definida con la siguiente frmula:

Escalas de medidas de la presin

Si tomamos como origen o desde donde podemos empezar a medir la presin podemos tener:

El vaco absoluto La presin se denomina "PRESIN ABSOLUTA"

La presin atmosfrica local La presin se denomina "PRESIN MANOMETRICA"

Dibujo:

Las presiones se dan en bar (relativos a la presin

atmosfrica).

El cero del manmetro es la presin atmosfrica.

Se asume para clculos rpidos que 1 atmsfera

equivale a 1.000mbar.

En realidad 1 atmsfera equivale a 1.013mbar.

La hidrosttica es la parte de la fsica que se ocupa del estudio de los fluidos en reposo

La presin es la fuerza normal que acta sobre una superficie por unidad de esta

F

P = --------

S

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Presin Atmosfrica

Es como si se pudiera coger una columna de aire de 1cm2 de rea, que vaya desde el nivel del mar hasta la

atmsfera

La presin atmosfrica vara proporcionalmente a la altitud considerada.

TEOREMA DE PASCAL O TEOREMA FUNDAMENTAL DE LA HIDROSTATICA

Es la presin ejercida por le aire de nuestra atmsfera debido a su peso

La presin aplicada a un fluido confinado en forma esttica se transmite en todas las direcciones y ejerce

fuerzas iguales sobre reas iguales, actuando estas fuerzas perpendicularmente a las paredes del

recipiente que lo contiene.

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EJERCICIOS DE HIDROESTATICA

1. Sobre un dimetro de 12mm acta una presin de 735p.s.i. Qu magnitud tiene la fuerza que acta sobre

esta superficie?. Determinar la fuerza en Newtons.

2. Calcular el dimetro de un cilindro si realiza una fuerza de 4700N (Newtons) y trabaja a una presin de

8Bars. Determinarlo en mm.

3. Un cilindro realiza una fuerza de empuje de 600N y tiene un dimetro de 32mm. Calcular la presin a la cual

trabaja en P.S.I.

4. Un cilindro realiza una fuerza de empuje de 3200Newtons y trabaja a una presin de 10atm. Determinar el

dimetro del embolo de un cilindro en cm.

5. Sabiendo que el dimetro de un cilindro es de 25mm. y la fuerza que realiza es de 530Newtons. Determinar

la presin de trabajo en Kp/cm2.

EJERCICIOS DE HIDRODINAMICA

1. Calcular el caudal del fluido que circula por una tubera sabiendo que el espacio que recorre es de 0,35

metros en 5 segundos y el dimetro de la tubera es de 40mm. Determinar el caudal en L/min. .

2. Calcular el dimetro de una tubera si tenemos un caudal de 4m3/min y una velocidad de 30m/s. Determinar

el dimetro en mm. .

3. Que caudal tendr una tubera si en 8 segundos desplaza un volumen de fluido de 500dm3?. Determinar el

caudal en m3/min. .

4. Cual ser el dimetro de una tubera neumtica si el caudal que tenemos es de 40dm3/min, y una

velocidad de 210m/s? Determinar el dimetro en mm.

5. Que caudal pasara por una tubera sabiendo que el espacio que recorre es de 450m y lo hace en un tiempo

de 2 segundos con un dimetro de 8mm. Determinar el caudal en m3/min.

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HIDRODINMICA

Partes de la hidrodinmica:

Caudal

CAUDAL

Formulas:

Las unidades utilizadas para el caudal son:

En neumtica En hidrulica

LEYES FUNDAMENTALES DE LOS GASES

Todos los estados en los que quedan definidos los gases quedan reflejados en las siguientes leyes.

LEY DE BOYLE-MARIOTTE

Formulas Dibujo

La hidrodinmica es la parte de la fsica que se ocupa del estudio de los fluidos en movimiento

El caudal lo podemos considerar como el volumen de fluido que circula por una tubera por unidad de

tiempo

V S x e

V(Q) = ----------- = ------------ = S x v

T t

e

v = -------

t

m3

-------

s

l

---------

min

A temperatura constante, los volmenes ocupados por una masa dada de un gas son inversamente

proporcionales a las presiones de dicho gas

P1 x V1 = P2 x V2

P1 V2

------- -------

P2 V1

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LEY DE GAY-LUSSAC

Formulas Dibujo

LEY DE CHARLES

Formulas Dibujo

LEY GENERAL DE LOS GASES PERFECTOS

Formulas Dibujo

Por eso, si cualquiera de las variables sufre una alteracin, el efecto en las otras podr ser previsto.

A presin constante, el volumen ocupado por una masa de gas dada es directamente proporcional a su

temperatura.

V2 T2

------- -------

V1 T1

A volumen constante, la presin de una masa de gas dada, es directamente proporcional a la

temperatura de dicho gas.

P1 T1

------- -------

P2 T2

Se llama gas perfecto a un fluido que sigue exactamente las leyes de Boyle-Mariotte, de Gay-Lussac y

de Charles.

P x V

R = -----------

T

J

R = Constante de Clapeyron = 287 -------------

Kg x K

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PROPIEDADES DEL AIRE COMPRIMIDO

Fluidez: no ofrecen ningn tipo de resistencia al desplazamiento.

Compresibilidad: un gas se puede comprimir en un recipiente cerrado aumentando la presin. Podemos

concluir que el aire permite reducir su volumen cuando est sujeto a la accin de fuerza exterior.

Elasticidad: Propiedad que permite al aire volver a su volumen inicial una vez desaparecido el efecto (fuerza)

responsable de la reduccin del volumen.

Difusibilidad: Propiedad del aire que le permite mezclarse homogneamente con cualquier medio gaseoso

que no est saturado

Expansibilidad: Propiedad del aire que le permite ocupar totalmente el volumen de cualquier recipiente,

adquiriendo su forma.

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SISTEMA DE PRODUCCIN Y PREPARACIN DE AIRE

Las partes componentes y sus funciones principales son:

1. Compresor: El aire tomado a presin atmosfrica se comprime y entrega a presin ms elevada al

sistema neumtico. Se transforma as la energa mecnica en energa neumtica

2. Motor elctrico: Suministra la energa mecnica al compresor.

3. Presostato: Controla el motor elctrico detectando la presin en el depsito. Se regula a la presin mxima

a la que desconecta el motor y a la presin mnima a la que vuelve a arrancar el motor.

4. Vlvula antiretorno: Deja el aire comprimido del compresor al depsito e impide su retorno cuando el

compresor est parado.

5. Depsito: Almacena el aire comprimido. Su tamao est definido por la capacidad del compresor. Cuanto

ms grande sea su volumen, ms largos son los intervalos de funcionamientos del compresor.

6. Manmetro: Indica la presin del depsito.

7. Purga automtica: Purga toda el agua que se condensa en el depsito sin necesidad de supervisin.

8. Vlvula de seguridad: Expulsa el aire comprimido si la presin en el depsito sube encima de la presin

permitida.

9. Secador de aire: Enfra el aire comprimido hasta pocos grados por encima del punto de congelacin y

condensa la mayor parte de la humedad del aire, lo que evita tener agua en el resto del sistema.

10. Filtro de lnea: Al encontrarse en la tubera principal, este filtro debe tener una cada de presin

mnima y la capacidad de eliminar el aceite lubricante en suspensin, sirve para mantener la lnea libre de

polvo, agua y aceite.

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SISTEMA DE UTILIZACIN DE AIRE

Representacin esquemtica del SISTEMA DE PRODUCCIN Y PREPARACIN DE AIRE

1. Purga del aire: Para el consumo, el aire es tomado de la parte superior de la tubera para permitir que la

condensacin ocasional permanezca en la tubera principal; cuando alcanza un punto bajo, una salida de

agua desde la parte inferior de la tubera ir a una purga automtica eliminando as el condensado.

2. Purga automtica: Cada tubo descendiente debe de tener una purga en su extremo inferior. El mtodo

ms eficaz es una purga automtica pie impide que el agua se quede en el tubo en el caso en que se

descuide la purga manual.

3. Unidad de mantenimiento: Acondiciona el aire comprimido para suministrar aire limpio a una presin

ptima y ocasionalmente aade lubricante para alargar la duracin de los componentes del sistema

neumtico que necesitan lubricacin.

4. Vlvula direccional: Proporciona presin y pone a escape alternativamente las dos conexiones del cilindro

para controlar la direccin del movimiento.

5. Actuador: Transforma la energa potencial del aire comprimido en trabajo mecnico. En la figura se ilustra

un cilindro lineal. pero puede ser tambin un actuador de giro o una herramienta neumtica, etc.

6. Controladores de velocidad: Permiten una regulacin fcil y contina de la velocidad de movimiento del

actuador.

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PRODUCTORES DE AIRE COMPRIMIDO

DEFINICIN DE COMPRESOR NEUMTICO

TIPOS DE COMPRESORES

Los compresores elevan la presin del aire al valor de trabajo deseado.

Compresores Alternativos

1- Compresor de mbolo.

Este compresor aspira el aire a la presin

atmosfrica y luego lo comprime. Se compone

de las vlvulas de admisin y escape, mbolo y

biela-manivela.

Admisin: El rbol gira en el sentido del reloj.

La biela desciende el mbolo hacia abajo y la

vlvula de admisin deja entrar aire, hasta el

punto muerto inferior.

Escape: En el punto muerto inferior le vlvula se cierra, y al ascender el mbolo se comprime el aire. Bajo el

efecto de la presin, se abre y circula el aire comprimido hacia el consumidor.

Produce aire de de 3 a 7 bares

2- Compresor de mbolo de dos etapas

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

etapas compresoras.

El aire aspirado se somete a una compresin previa por el primer

mbolo, seguidamente se refrigera, para luego ser comprimido por el

siguiente mbolo. El volumen de la segunda cmara de compresin es

ms pequeo. Durante el trabajo de compresin se forma una cantidad

de calor, que tiene que ser evacuada por el sistema refrigeracin.

Produce aire en la gama de 7-14 bar.

3- Compresor de mbolo con membrana.

El funcionamiento es similar al del compresor de mbolo, pero con una

membrana intermedia que separa el mbolo de la cmara de trabajo; el aire

no entra en contacto con las piezas mviles.

Permiten la produccin de aire comprimido absolutamente exento de aceite,

puesto que el mismo no entra en contacto con el mecanismo de

accionamiento, y en consecuencia el aire presenta gran pureza.

Estos, compresores se emplean con preferencia en las industrias

alimenticias farmacuticas y qumicas.

Produce aire hasta 5 bares libre de aceite

Los compresores elevan la presin del aire al valor de trabajo deseado.

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Compresores rotativos

1. Compresor radial de paletas.

Un rtor excntrico, dotado de paletas gira en un

alojamiento cilndrico. La estanqueidad en rotacin se

asegura por la fuerza centrfuga que comprime las paletas

sobre la pared. La aspiracin se realiza cuando el volumen

de la cmara es grande y resulta la compresin al

disminuir el volumen progresivamente hacia la salida.

Ofrecen un flujo continuo

Pueden obtenerse presiones desde 2 a 8 bar, con

caudales entre 4 y 15 m/min.

2. Compresor de tornillo.

La aspiracin y la compresin se efectan por dos tornillos

helicoidales que engranan con sus perfiles cncavo y convexo

impulsan hacia el otro lado el aire aspirado axialmente.

Pueden obtenerse a presiones de 10 bar caudales entre 30 a

170m/min

Ofrece un suministro continuo, son silenciosos.

3. Compresor Roots.

Dos llaves que giran en sentido inverso encierran cada vuelta un volumen

de aire entre la pared y su perfil respectivo.

Resultan apropiados cuando se requiera aire comprimido a bajas

presiones completamente libre de rastros de lubricante.

4. Turbo compresor.

Trabajan segn el principio de la dinmica de los fluidos, y son

muy apropiados para grandes caudales. Se fabrican de tipo axial

y radial.

El aire se pone en circulacin por medio de una o varias ruedas

de turbina. Esta energa cintica se convierte en una energa

elstica de compresin. Las presiones son muy bajas, pero los

caudales pueden ser muy elevados.

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Accionamiento de los compresores

Los compresores se accionan, segn las exigencias, por medio de un motor elctrico o de explosin interna. En

la industria, en la mayora de los casos los compresores se arrastran por medio de un motor elctrico.

Si se trata de un compresor mvil, ste en la mayora de los casos se acciona por medio de un motor de

combustin (gasolina, Diesel ).

Refrigeracin

Por efecto de la compresin del aire se desarrolla calor que debe evacuarse. De acuerdo con la cantidad de

calor que se desarrolle, se adoptar la refrigeracin ms apropiada.

En compresores pequeos, las aletas de refrigeracin se encargan de irradiar el calor. Los compresores

mayores van dotados de un ventilador adicional, que evacua el calor o de un sistema de refrigeracin por

circulacin de agua.

Acumulador de aire comprimido

El acumulador o depsito sirve para estabilizar el suministro de aire comprimido. Compensa las oscilaciones de

presin en la red de tuberas 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 tamao de un acumulador de aire comprimido depende:

Del caudal de suministro del compresor

Del consumo de aire

De la red de tuberas (volumen suplementario)

De la diferencia de presin admisible en el interior de la red.

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Humedad del aire

El aire de la atmsfera contiene siempre un porcentaje de vapor de agua. La cantidad presente depende de la

humedad atmosfrica y de la temperatura.

Cuando el aire atmosfrico se enfra, alcanza cierto punto en que se satura con la humedad. Esto se conoce

como punto de punto de roco. Si el aire se enfra ms, no retiene toda la humedad y el sobrante se decanta

como gotas que forman un lquido condensado.

La cantidad real de agua que puede ser retenida depende por completo de la temperatura, 1m de aire

de aire a presin atmosfrica.

Analicemos ahora: un cierto volumen de aire, est saturado con vapor de agua, esto es, su humedad relativa

es 100%; comprimimos este volumen hasta el doble de la presin absoluta, y su volumen se reducir la mitad.

Lgicamente, esto significar que su capacidad de retener vapor de agua tambin fue reducida a la mitad

debido a la reduccin de su volumen. Entonces el exceso de vapor ser precipitado como agua dentro del

circuito.

Es necesario quitar parte de la humedad del aire, para evitar que esta se condense en el circuito. Existen 3

mtodos para secar, quitar la humedad del aire:

Secado por absorcin

El secado por absorcin es un procedimiento puramente qumico. El aire comprimido pasa a travs de un lecho

de sustancias secantes. En cuanto el agua o vapor de agua entra en contacto con dicha sustancia, se combina

qumicamente con sta y se desprende como mezcla de agua y sustancia secante.

Secado por adsorcin

Este principio se basa en un proceso fsico. (Adsorber: Deposito de sustancias sobre la superficie de cuerpos

slidos.)

El material de secado es granuloso con cantos vivos o en forma de perlas. Se compone de casi un 100% de un

gel dixido de silicio. La misin del gel consiste en adsorber el agua y el vapor de agua. El aire comprimido

hmedo se hace pasar a travs del lecho de gel, que fija la humedad.

Secado por refrigeracin

Los secadores de aire comprimido por

enfriamiento se basan en el principio de

una reduccin de la temperatura del punto de

roco, al disminuir la temperatura del aire

disminuir su capacidad de retener

humedad por lo que se condensar parte del

vapor retenido.

El aire es enfriado por un grupo frigorfico

hasta una temperatura de unos 274,7 K

(1,7 C) En este proceso se elimina gran

parte de la humedad del aire.

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DISTRIBUCION DEL AIRE COMPRIMIDO

Un sistema de distribucin perfectamente ejecutado debe presentar los siguientes requisitos:

Que exista poca cada de presin entre el compresor y los puntos de consumo.

No presentar escape de aire; porque habra prdida de potencia.

Facilitar la separacin de condensado.

Distribucin de aire en anillo

En la mayora de los casos, la red principal se

monta en circuito cerrado o en anillo. Desde la

tubera principal se instalan las uniones de

derivacin. Con este tipo de montaje de la red de

aire comprimido se obtiene una alimentacin

uniforme cuando el consumo de aire es alto, el

aire puede pasar en dos direcciones. Dificulta sin

embargo la separacin de la humedad, porque el

flujo no posee una sola direccin; sino que

dependiendo del sitio de consumo, circula en dos

direcciones.

Distribucin de aire con final en lnea muerta

Existen casos en que se requiere el circuito

abierto, por ejemplo, puntos aislados o distantes,

en este caso, las lneas principales son

extendidas con final en lnea muerta para llegar

al punto.

Para facilitar el drenaje en el tendido de las tuberas debe

cuidarse, sobre todo, de que la tubera tenga un descenso

en el sentido de la corriente, del 0.5 al 2%.

Debido a la presencia de condensado, las derivaciones

para las tomas aire horizontales, se dispondrn siempre

en la parte superior del tubo. As se evita que el agua

condensada que posiblemente en encuentre en la tubera

principal llegue a travs de las tomas.

Para recoger y vaciar el agua condensada se disponen

purgadores en la parte inferior de las conducciones.

18

UNIDAD DE MANTENIMIENTO

Despus de pasar por todo el proceso de la produccin, tratamiento y

distribucin, el aire comprimido debe sufrir un ltimo acondicionamiento, antes

de ser colocado para trabajar

El uso de esta unidad de mantenimiento es indispensable en cualquier tipo de

sistema neumtico, desde el ms simple al ms complejo, permitiendo a los

componentes trabajar en condiciones favorables, y prolongando su vida til.

La unidad de mantenimiento representa una combinacin de los siguientes

elementos:

Filtro de aire comprimido

Regulador de presin

Lubricador de aire comprimido

El aire comprimido es limpiado mediante un filtro de aire comprimido, pasa entonces por el regulador de

presin y llega a la unidad de lubricacin y de aqu a los consumidores

Unidad de mantenimiento consistente en filtro de aire comprimido, vlvula reguladora de presin, manmetro y

lubricador del aire comprimido:

Representacin detallada Representacin simplificada

Filtro de aire a presin

El filtro tiene la misin de extraer del aire comprimido

circulante todas las impurezas y el agua

condensada.

Para entrar en el recipiente, el aire comprimido tiene que

atravesar la placa deflectora, como consecuencia se

somete a un movimiento de rotacin. Los

componentes lquidos y las partculas grandes de

suciedad se desprenden por el efecto de la fuerza

centrfuga y se acumulan en la parte inferior del

recipiente.

En el filtro sigue la depuracin del aire comprimido.

separando las partculas de suciedad mas pequeas. El

filtro debe ser sustituido o limpiado de vez en

cuando, segn el grado de ensuciamiento del aire comprimido.

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Regulador de presin

El regulador tiene la misin de mantener la presin de

trabajo lo ms constante posible,

independientemente de las variaciones que sufra la

presin de red y del consumo de aire.

La presin de red siempre es mayor que la trabajo (el

regulador no es capaz de aumentar la presin por

encima de la de la red).

La presin es regulada por la membrana, que es

sometida, por un lado, a la presin de trabajo, y por el

otro a la fuerza de un resorte, ajustable por medio de

un tornillo.

Lubricador de aire comprimido

El lubricador tiene la misin de lubricar los elementos

neumticos en medida. El lubricante previene un

desgaste prematuro de las piezas mviles, reduce el

rozamiento y protege los elementos contra la

corrosin.

Los lubricadores trabajan generalmente segn el

principio "Venturi" (un fluido en movimiento dentro de un

conducto cerrado disminuye su presin al aumentar la

velocidad despus de pasar por una zona de seccin

menor)

La cada de presin en el lugar ms estrecho de la

tobera se emplea para aspirar aceite de un depsito y

mezclarlo con el aire.

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ACTUADORES NEUMTICOS

Segn el movimiento que realizan podemos clasificar los actuadores en dos grupos:

Actuadores lineales: Cilindros Movimiento lineal

Actuadores rotativos: Motores Movimiento giratorio

CILINDROS

Para conocer el funcionamiento de estos, vamos a ver en general que tipos de cilindros existen:

Cilindro de simple efecto

Cilindro de doble efecto

Elementos neumticos de movimiento rectilneo (cilindros neumticos)

Cilindros de simple efecto

Estos cilindros tienen una sola conexin de aire comprimido. No pueden realizar trabajos ms que en un

sentido. El vstago retrocede por el efecto de un muelle incorporado o de una fuerza externa.

En los cilindros de simple efecto con muelle incorporado, la longitud de ste limita la carrera. Por eso, estos

cilindros no sobrepasan una carrera de unos 100 mm.

Se utilizan principalmente para sujetar, expulsar, apretar, levantar, alimentar, etc.

Cilindros de doble efecto

La fuerza ejercida por el aire comprimido anima al mbolo, en cilindros de doble efecto, a realizar un

movimiento de traslacin en los dos sentidos. Se dispone de una fuerza til tanto en la ida como en el retorno

Los cilindros de doble efecto se emplean especialmente en los casos en que el mbolo tiene que realizar una

misin tambin al retornar a su posicin inicial. En principio, la carrera de los cilindros no est limitada, pero

hay que tener en cuenta el pandeo y doblado que puede sufrir el vstago salido.

Entran bajo la denominacin de "actuadores neumticos" aquellos elementos que transforman la energa

neumtica suministrada por el compresor en energa mecnica.

Los cilindros transforman la energa neumtica suministrada por el compresor en energa mecnica lineal.

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Cilindros con amortiguacin Interna

Cuando las masas que traslada un cilindro son grandes, al objeto de evitar un choque brusco y daos se utiliza

un sistema de amortiguacin que entra en accin momentos antes de alcanzar el final de la carrera. Antes de

alcanzar la posicin final, un mbolo amortiguador corta la salida directa del aire al exterior. En cambio, es

dispone de una seccin de escape muy pequea, a menudo ajustable.

El mbolo se desliza lentamente hasta su posicin final. En el cambio de direccin del mbolo, el aire entra sin

obstculos en la cmara del cilindro.

Cilindros de doble vstago

Este tipo de cilindros tiene un vstago corrido hacia ambos lados. Este tipo constructivo puede soportar

mayores fuerzas transversales y momentos de flexin que el cilindro de doble efecto normal, debido a que el

vstago esta doblemente poyado.

La fuerza es igual en los dos sentidos.

Cilindro de Membrana.

En estos cilindros una membrana de goma, plstico o metal desempea las funciones de mbolo. La placa de

sujecin asume la funcin del vstago y est unida a la membrana. La carrera de retroceso se realiza por

tensin interna de la membrana, por lo tanto son cilindros de simple efecto. Con cilindros de membrana slo

pueden efectuarse carreras muy cortas.

Aplicacin: Estampar, remachar, y sobre todo sujetar

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Sistemas Neumtico-Hidrulicos

Los accionamientos neumticos para herramientas se aplican cuando se exige un movimiento rpido y la

fuerza no sobrepasa 30000 N (3000kp). Para esfuerzos superiores a los 30.000 N, no conviene aplicar cilindros

neumticos.

El accionamiento neumtico sufre otra limitacin cuando se trata de movimientos lentos y constantes. En tal

caso no puede emplearse un accionamiento puramente neumtico. La compresibilidad del aire, que muchas

veces es una ventaja, resulta ser en este caso una desventaja,

Para trabajos lentos y constantes se busca la ayuda de la hidrulica y se renen las ventajas de sta con las de

la neumtica:

El mando se efecta a travs del cilindro neumtico. La regulacin de la velocidad de trabajo se realiza por

medio de un cilindro hidrulico.

Este sistema se emplea con gran frecuencia en procedimientos de trabajo con arranque de virutas, como en el

taladrado, fresado y torneado, as como en dispositivos de amplificacin de la presin, prensas y dispositivos

de sujecin.

23

MOTORES

Para conocer el funcionamiento de estos, vamos a ver en general que tipos de cilindros existen:

Motores rotativos con topes (Cilindros de giro)

Motores rotativos

MOTORES ROTATIVOS CON TOPES

Se pueden distinguir cilindros giratorios y motores neumticos.

Cilindro giratorio de ala giratoria.

Con este tipo de cilindro, pueden obtenerse movimientos de hasta 300.

En neumtica tales cilindros se emplean poco, debido a que la hermetizacin

resulta difcil, adems en relacin al tamao, pueden conseguirse escasos

momentos de giro.

Cilindro giratorio de cremallera.

En esta ejecucin el vstago del cilindro esta

diseado como cremallera que engrana con

una rueda dentada, de este modo el

movimiento rectilneo se convierte en giratorio.

El ngulo de giro depende de la carrera del

mbolo y del radio de la rueda dentada, y el

momento de giro disponible en el eje de salida,

de la superficie del embolo, presin y el radio de la rueda dentada.

Aplicacin: Para volteo doblado de tubos, accionamiento de compuertas, etc...

MOTORES ROTATIVOS

Motores de mbolo

Por medio de cilindros de movimiento alternativo, el aire comprimido acciona,

a travs de una biela, el cigeal del motor. Se necesitan varios cilindros al

objeto de asegurar un funcionamiento libre de sacudidas. La potencia de los

motores depende de la presin de entrada, del nmero de mbolos y de la

superficie y velocidad de stos.

Motores de aletas

Los motores transforman la energa neumtica suministrada por el compresor en energa mecnica rotativa

Estos motores solo pueden realizar giros controlados por topes mecnicos fijos o ajustables por ello solo

pueden girar hasta unos grados determinados.

24

Un rotor excntrico dotado de ranuras gira en una cmara cilndrica. En las ranuras se deslizan aletas, que son

empujadas contra la pared interior del cilindro por el efecto de la fuerza centrfuga, garantizando as la

estanqueidad de las diversas cmaras.

El aire entra en la cmara ms pequea y se dilata a medida que el volumen de la cmara aumenta haciendo

girar el motor.

Velocidad de entre 3.000 y 8.500 rpm, con potencias de 0,1 a 17 kW

Caractersticas de los motores de aire comprimido:

Regulacin sin escalones de la velocidad de rotacin y del par motor

Gran seleccin de velocidades de rotacin

Pequeas dimensiones (y reducido peso)

Gran fiabilidad, seguros contra sobrecarga

Insensibilidad al polvo, agua, calor y fro

Ausencia de peligro de explosin

Reducido mantenimiento

Sentido de rotacin fcilmente reversible

25

CONTROLADORES DE DIRECCIN

VLVULAS DISTRIBUIDORAS

Tal como nos indica su nombre estas vlvulas distribuyen el aire por el circuito neumtico.

Para conocerlas mejor vamos a ver como quedan representadas por medio de la simbologa.

Nmero de Posiciones

Es la cantidad de posiciones o maniobras diferentes que una vlvula

direccional puede ejecutar. Las vlvulas direccionales son siempre

representadas por un rectngulo dividido en cuadrados. El nmero de

cuadrados representados en la simbologa es igual al nmero de

posiciones de la vlvula

Nmero de vas o conexiones

Es el nmero de conexiones de trabajo que la vlvula posee. Son

consideradas como vas de conexin de entrada de la presin,

conexiones de utilizacin del aire y los escapes, (no se consideran vas

las conexiones de pilotaje).

Denominacin de las vlvulas distribuidoras

Los controladores de direccin son aquellas vlvulas que nos van a distribuir el fluido por el circuito

neumtico

26

Denominacin de las conexiones:

CONEXIN DIN / ISO 5599 LETRAS

Conexin de aire a presin 1 P

Escape de aire 3, 5 R, S

Salidas 2, 4 A, B

Conexin de mando (pilotaje)

Conexin de aire a presin de 1 hacia 2

Conexin de aire a presin de 1 hacia 4

X, Y, Z

12

14

Conexin de pilotaje que anula la seal de salida 10

Aire auxiliar del mando 81,91 Pz

Accionamiento

Las vlvulas requieren un agente externo o interno que mueva sus partes interiores de una posicin a otra. Los

tipos de accionamientos son diversos y pueden ser:

27

TIPOS DE VALVULAS DISTRIBUIDORAS O DE VAS

Por su construccin:

Vlvulas de Asiento

Funcionan por el desplazamiento de una esfera, disco o cono obturador de su asiento causando la liberacin o

bloqueo del paso que comunica el aire con las conexiones. Son vlvulas de respuesta rpida, debido al

pequeo curso de desplazamiento, pudiendo trabajar exentas de lubricacin y disponen de buena capacidad

de flujo. Son insensibles a las impurezas.

Vlvula 3/2 Abierta en reposo

Vlvulas de Corredera

Son dotadas de un pistn cilndrico que se desplaza axialmente en su interior, guiado por juntas sintticas que,

adems son responsables del sellamiento. El desplazamiento del pistn vara el paso del aire a travs de los

surcos que posee. Su desplazamiento es ms largo que el de las vlvulas de asiento siendo ms lentas en su

accionamiento, aunque su construccin es ms sencilla, y requieren un menor esfuerzo de maniobra.

Vlvula 5/2 Accionamiento neumtico

Vlvula 3/2, cerrada en reposo, de asiento

3 conexiones de trabajo, 2 posiciones

Inactiva: Un plato bajo la presin de un

resorte bloquea el paso de la conexin de aire a

presin 1 a la conexin de trabajo 2. La conexin

de trabajo 2 est comunicada con el orificio de

salida de aire 3.

Activa: Se bloquea primero el orificio de salida

de aire 3; luego se abre el paso de la conexin 1

a la conexin 2.

28

Vlvula de 3/2 vas: abierta en reposo, de asiento

3 conexiones de trabajo, 2 posiciones

Inactiva: Un plato bajo la

fuerza de un resorte cierra el orificio

de salida de aire 3. La conexin para

aire a presin 1 est comunicada con

la conexin de trabajo 2.

Activa: Se cierra primero la conexin

para aire a presin 1; luego se abre

el paso de la conexin 2 a la

conexin 3.

Las vlvulas con servopilotaje constan de 2 vlvulas:

La vlvula auxiliar o de servopilotaje (vlvula de 3/2 vas) de dimetro pequeo

La vlvula principal

Un canal de aire de pequeo dimetro comunica la conexin de aire a presin 1 de la vlvula principal con la

vlvula de servopilotaje.

Al accionar la leva de la vlvula auxiliar, pasa aire a presin al mbolo de mando de la vlvula principal, y sta

conmuta.

El escape de la vlvula auxiliar tiene lugar a travs del casquillo-gua de la leva.

Vlvula 3/2, servopilotada, accionamiento por palanca con rodillo

3 posiciones de trabajo, 2

posiciones

Gracias al servopilotaje, la

fuerza de accionamiento

requerida es menor

Servopilotaje

Las vlvulas con

servopilotaje se emplean

para poder disminuir las

fuerzas de accionamiento.

29

Vlvula auxiliar:

Vlvula 3/2, neumtica monoestable, cerrada en reposo

3 conexiones de trabajo, 2 posiciones

El funcionamiento es similar

a la vlvula anterior, pero el

accionamiento de la misma

se produce mediante una

seal neumtica en la

conexin 12 (pilotaje),

cuando el pilotaje 12 deje de

tener presin la vlvula

recuperar su posicin inicial

debido a la fuerza del muelle.

Vlvula de 4/2 vas, asiento

4 conexiones de trabajo, 2 posiciones

Vlvula con 2 mbolos de mando

simultaneo, combinacin de dos

vlvula de 3/2 vas

En una posicin comunica

la entrada de presin 1 con la

conexin de trabajo 2, y la

conexin de trabajo 4 la conecta al

escape 3

En la otra posicin

comunica la entrada de presin 1

con la conexin de trabajo 4, y la

conexin de trabajo 2 la conecta al

escape 3

30

Las vlvulas 4/2 y 5/2 se utilizan para las mismas aplicaciones, maniobrar cilindros de doble efecto, la nica

diferencia entre ellas es que mientras en la 4/2 nicamente hay un escape en la 5/2 hay dos escapes

diferentes, uno para cada conexin de trabajo

Vlvula de impulsos biestable de 5/2 vas

5 conexiones de trabajo, 2 posiciones

Una seal neumtica aplicada a la

conexin de pilotaje 12 abre el paso de

la conexin 1 a la conexin 2, y

comunica la conexin 4 con el escape 5.

Una seal neumtica aplicada a la

conexin de pilotaje 14 abre el paso de

la conexin 1 a la conexin 4 y

comunica la conexin 2 con el escape 3

En este caso, al llevar doble pilotaje neumtico la vlvula funciona como vlvula de memoria; para modificar el

mando basta con una breve seal (impulso). Cuando hay seales en ambas conexiones de pilotaje, domina la

primera seal recibida.

Vlvula biestable de 5/3 vas

5 conexiones de trabajo, 3 posiciones

Una seal neumtica en la conexin de

pilotaje 12 (14) abre el paso de la

conexin 1 a la conexin 2 (4). Si no

hay ninguna seal en las conexiones

de pilotaje, el muelle de reposicin sita

el mbolo en la posicin intermedia.

Tenemos varios tipos de vlvulas 5/3,

ya que la posicin intermedia puede

bloquear las salidas, comunicarlas a

presin o a escape, reteniendo el

mbolo del cilindro en cualquier lugar

de su carrera haciendo que ste ofrezca resistencia o no.

Debido a la capacidad de compresin del aire a presin, al haber modificaciones de carga el mbolo cambiar

la posicin del mismo.

31

VLVULAS DE BLOQUEO

VLVULA ANTIRRETORNO

Tipos de vlvulas antirretorno

V. antirretorno con resorte.

V. antirretorno sin resorte.

VLVULA SELECTORA (Funcin O)

X Y A

1 0 1

0 1 1

0 0 0

1 1 1

La vlvula selectora se emplea para el enlace lgico O.

Las seales de aire a presin existentes en la entrada 1, en la entrada 1(3) o en ambas entradas producen

una seal en la salida 2.

Si no hay ninguna seal de entrada tampoco se produce seal de salida.

Son vlvulas que detienen el paso de fluido en una o varias direcciones o se utilizan para realizar

funciones lgicas

Las vlvulas antirretorno impiden el paso de fluido en un sentido, permitiendo el paso del mismo en

sentido contrario.

Permite el paso de fluido a travs de la vlvula cuando le llega el aire por uno de los dos orificios de

entrada de que dispone

32

VLVULA DE SIMULTANEIDAD (Funcin Y)

X Y A

1 0 0

0 1 0

0 0 0

1 1 1

Tiene dos entradas de presin 1 y 1(3) y una salida 2. En 2 slo habr salida cuando ambas entradas

reciban aire comprimido. Una nica seal bloquea el paso.

Cuando las seales estn desplazadas cronolgicamente, la ltima es la que llega a la salida 2.

Si las seales de entrada son de una presin distinta, la mayor cierra la vlvula y la menor se dirige hacia la

salida 2.

VLVULA DE ESCAPE RPIDO

Se utilizan para la descarga rpida del aire en elementos de trabajo

La velocidad del mbolo del cilindro puede aumentarse casi hasta el valor mximo posible dado que,

durante el movimiento, disminuye la resistencia de paso del aire de escape.

Debe instalarse lo ms cerca posible del cilindro

Vlvula de escape rpido con silenciador

Permite el paso de fluido a travs de la vlvula cuando le llega el aire por los dos orificios de entrada de

que dispone.

Permite aumentar la velocidad de entrada o de salida del vstago del cilindro

33

CONTROLADORES DE CAUDAL

VLVULA ESTRANGULADORA DE CAUDAL VARIABLE

Modifica el caudal del aire a presin

En general, las vlvulas de estrangulacin son regulables; el ajuste puede fijarse.

Las vlvulas de estrangulacin no deben cerrarse nunca completamente.

VLVULA ESTRANGULADORA CON ANTIRRETORNO INCORPORADO O UNIDIRECCIONAL

Estas vlvulas con antirretorno y estrangulacin regulable franquean el aire comprimido solo en una

direccin.

La seccin transversal de paso puede variar de cero hasta el dimetro nominal de la vlvula.

En direccin contraria la membrana se levanta de su asiento y el aire comprimido tiene paso libre.

Los controladores de caudal se utilizan para regular la velocidad de un actuador neumtico.

Con este tipo de vlvula podemos disminuir y controlar la velocidad de los actuadores neumticos.

Con este tipo de vlvula podemos disminuir y controlar la velocidad de los actuadores neumticos en un

sentido mientras que en el otro la velocidad no se ve perjudicada

34

CONTROLADORES DE PRESIN

VLVULA REGULADORA DE PRESIN

Esta vlvula reduce la presin superior de entrada 1 a otra de salida 2, de valor inferior.

Con el tornillo de ajuste se vara el pretensado del muelle de la membrana que se empuja contra el asiento,

cerrndose el taladro de purga de la membrana. Si la presin en el lado de salida 2 sube por encima del

valor ajustado, la membrana se mueve hacia abajo cerrndose la alimentacin 1 y reducindose la

sobrepresin secundaria al purgarse por el orificio de escape 3.

La vlvula reguladora de presin mantiene constante la presin de trabajo, sean cual fueren las oscilaciones

de presin en la red y en el consumo de aire.

La presin de entrada debe ser siempre ms alta que la presin de trabajo.

VLVULA LIMITADORA DE PRESIN

Esta vlvula est constituida por una junta cnica, un muelle y un tornillo de ajuste.

Cuando la presin en su entrada 1 alcance un valor que corresponde al pretensado del muelle, el cono se

levanta de su asiento y franquea la va para la purga de aire en 2, limitando la presin mxima del circuito.

Son aquellos elementos neumticos los cuales actan en funcin de la presin de trabajo

La vlvula reguladora de presin vara la presin de trabajo siempre por debajo de la presin

suministrada por el compresor

La vlvula limitadora de presin tara a la presin a la que debe trabajar el circuito

35

VLVULA DE SECUENCIA

Cuando la presin existente en la conexin de mando 12 (Z) supera un valor determinado, ajustable, la

vlvula de 3/2 vas activada conmuta; en la conexin de trabajo 2(A) hay aire a presin.

La vlvula de 3/2 vas conmuta a la posicin anterior cuando la presin existente en la conexin de mando

est otra vez por debajo del valor previamente regulado.

Aplicacin: En mandos en que hay que comprobar la presin del sistema, por ejemplo transmisin de una seal

slo cuando una pieza a mecanizar est sujetada.

La vlvula de secuencia crea etapas de trabajo dependiendo de la presin.

36

VLVULAS ESPECIALES

Tipos de vlvulas:

Temporizador

Temporizador con retardo a la conexin o positivo

Temporizador con retardo a la desconexin negativo

Es una combinacin de varias vlvulas:

Vlvula de estrangulacin con antirretorno

Acumulador de aire a presin

Vlvula neumtica de 3/2 vas

TEMPORIZADOR

TEMPORIZADOR CON RETARDO A LA CONEXIN O POSITIVO

Funcionamiento

Desde la conexin de mando 12, el aire a presin pasa a travs del estrangulador ajustable hasta el

acumulador. Segn la posicin del estrangulador, el caudal de aire que fluye al acumulador de aire a presin

por unidad de tiempo puede ser mayor o menor. Una vez lograda la presin de mando necesaria, la vlvula

neumtica de 3/2 vas conmuta; en la conexin de trabajo 2 hay aire a presin. Al retirar la seal de mando la

vlvula neumtica de 3/2 vas conmuta enseguida a su posicin inicial.

TEMPORIZADOR CON RETARDO A LA DESCONEXIN O NEGATIVO

Son vlvulas que no podemos clasificarlas en ninguno de los anteriores grupos.

Con este tipo de temporizador conseguimos que pasado cierto tiempo regulable en tiempo podamos

conseguir una seal neumtica desde dicha vlvula.

Con este tipo de temporizador conseguimos que pasado cierto tiempo regulable en tiempo podamos

conseguir el corte de la seal de aire desde dicha vlvula.

37

ESTRUCTURA DE LOS SISTEMAS NEUMTICOS

Flujo de las seales De abajo hacia arriba

Cadena de mando Entrada-Sensor, procesamiento, actuador-salida

Alimentacin Por tubo flexible o tubera

DENOMINACIN DE LOS COMPONENTES

38

Elementos de entrada accionados: sealados por medio de un final de carrera.

39

Activacin directa de cilindros

40

Cilindro de simple efecto: mediante una vlvula 3/2

Cilindro de simple efecto

Trabaja en un slo sentido

Muelle de reposicin

Vlvula de 3/2 vas

Conexin para alimentacin, orificio de escape

3 conexiones de trabajo, 2 posiciones

Accionada manualmente, reposicionada por

muelle

Cilindro de doble efecto: mediante una vlvula 5/2

Cilindro de doble efecto

Trabaja en ambos sentidos

Vlvula de 5/2 vas

2 conexiones para alimentacin

5 conexiones de trabajo, 2 posiciones

Accionamiento manual, reposicionada por

muelle

Activacin directa e indirecta (cilindro de

simple efecto)Activacin directa:

Es la posibilidad ms sencilla

Elemento de entrada = Elemento de mando

Activacin indirecta:

Tipo habitual de activacin

En cilindros de gran dimetro

Cuando el elemento de entrada y el

elemento de trabajo estn muy apartados

41

EJEMPLOS DE CIRCUITOS

VLVULA DE SIMULTANEIDAD (funcin Y)

El mbolo del vstago de un cilindro de doble efecto debe

avanzar cuando la vlvula 3/2 de palanca de rodillo 1S2 est

accionada y se oprime el pulsador de la vlvula 3/2 1S1.

El cilindro debe retornar a la posicin inicial cuando se ha

liberado la palanca de rodillo o bien el pulsador.

VLVULA SELECTORA (funcin O)

Al presionar uno o dos pulsadores, el mbolo de un cilindro de

doble efecto debe avanzar.

Al soltar el pulsador presionado, el mbolo debe retroceder.

VLVULA BIESTABLE 5/2 vas (y control de velocidad)

Al accionar manualmente una vlvula de 3/2 vas, el mbolo de un

cilindro de doble efecto debe avanzar. El mbolo debe permanecer

avanzado hasta que se accione otra vlvula.

Al activar la segunda vlvula el mbolo retorna a su posicin inicial.

La velocidad del mbolo debe poder regularse en ambos sentidos.

VLVULA DE ESCAPE RPIDO

Aumenta la velocidad del mbolo en los

cilindros. Disminuye la resistencia del escape.

Cilindro de simple efecto

El muelle hace que mbolo regrese a la

posicin inicial ms rpidamente.

Cilindro de doble efecto

El aire de entrada desplaza el mbolo ms

rpidamente a la posicin final.

No se modifica el movimiento contrario.

42

VLVULA DE SECUENCIA

Es necesario grabar una marca en una pieza de trabajo. Al presionar un pulsador el troquel debe avanzar, para

grabar la pieza de trabajo. Al alcanzar un valor de presin previamente definido, el troquel deber retroceder

automticamente. La presin debe ser regulable.

Funcionamiento:

Al accionar la vlvula 1S, conmuta el

elemento de maniobra 1V2 y el mbolo del

cilindro 1A se desplaza avanzando.

Cuando el vstago del mbolo llega a la

pieza de trabajo, la presin aumenta

Cuando dentro de la cmara del mbolo la

presin llega al valor ajustado en la vlvula

de presin 1V1, se activa la vlvula de 3/2

vas incorporada en la vlvula 1V1.

El elemento de maniobra 1V2 conmuta y el

mbolo del cilindro 1A retrocede.

VLVULA TEMPORIZADORA

Un cilindro de doble efecto va a emplearse para prensar y pegar diversas piezas. Al presionar un pulsador, el

mbolo del cilindro sale lentamente. Al llegar a la posicin de prensar, la fuerza de prensado deber

mantenerse durante unos 6 segundos, aproximadamente. Despus de este periodo, el mbolo retorna

automticamente a su posicin inicial. Antes de poder reanudar el trabajo es indispensable que el vstago del

mbolo est de nuevo en posicin inicial.

Funcionamiento:

Cuando existe una seal en ambas

entradas de la vlvula de simultaneidad

1V1, conmuta el elemento de mando 1V3

y el mbolo del cilindro 1A avanza.

Al activarse la vlvula de palanca con

rodillo 1S3, se enva una seal a la

conexin de maniobra 12 de la vlvula

temporizadora de retardo 1V2.

Al terminar el perodo, conmuta la vlvula

de 3/2 vas incorporada en la vlvula 1V2.

El elemento de mando 1V3 conmuta y el

mbolo del cilindro 1A retrocede.

43

MOVIMIENTO COORDINADO DE MS DE UN CILINDRO

Para trasladar piezas tomadas de un depsito a una rampa inclinada van a emplearse dos cilindros de doble

efecto. Al presionar un pulsador, el primer cilindro empuja la pieza sacndola del depsito. El segundo cilindro

la lleva a la rampa inclinada. Terminada la operacin los dos cilindros regresan a su posicin de partida en

orden consecutivo.

Funcionamiento:

Al presionar el pulsador 1S1 la vlvula de impulsos de 5/2 vas 1V2 se activa y el mbolo del cilindro 1A

avanza.

Al llegar a la posicin final anterior, el mbolo del cilindro 1A activa el interruptor de final de carrera 1S3. Se

activa la vlvula de impulsos de 5/2 vas 2 V y el mbolo del cilindro 2A avanza.

Al estar en la posicin final de carrera anterior, el mbolo del cilindro 2A activa el interruptor de final de

carrera 2S2. El elemento de maniobra conmuta y el mbolo del cilindro 1A retrocede.

En la posicin final posterior del cilindro 1A se activa el interruptor de final de carrera 1S2 y el elemento de

maniobra 2V conmuta. El mbolo del cilindro 2 retrocede; al llegar a la posicin final posterior activa el

interruptor de final de carrera 2S1.

Se llega as a la posicin inicial.

Atencin: Puede haber seales incompatibles

Un distribuidor de mando neumtico slo debe tener presin en un lado

?

44

INTERFERENCIAS DE SEALES

Cuando, al mismo tiempo, existen seales en ambas conexiones de mando de una vlvula de impulsos, se

impide que la vlvula conmute. Esto es lo que se denomina interferencia de seales. La primera seal existente

es la dominante.

Diagrama de funciones: Interferencia de seales

Se oprime el pulsador de arranque 1S1; en ambas

entradas de la vlvula de doble presin 1V1 existe una

seal.

Hay una seal en la conexin de mando 14 del elemento

de maniobra 1V2.

El elemento de mando 1V2 no puede conmutar pues, al

estar presionado el interruptor de final de carrera 2S1

existe una seal tambin en la conexin de maniobra 12.

El vstago del cilindro 2A, desplazado, acciona el

interruptor de final de carrera 2S2; existe entonces una

seal en la conexin de mando 12 del elemento de

maniobra 2V.

El elemento de maniobra 2V no puede conmutar pues, al

haber presionado el interruptor de final de carrera 1 S3,

existe tambin una seal en la conexin de mando 14.

Soluciones:

Vlvula de rodillo escamoteable

Recorte de seales mediante temporizador

Cadena por impulsos mediante mtodos sistemticos (cascada o paso a paso)

45

REALIZACIN DE UN CIRCUITO CON MS DE UN ACTUADOR (METODO SISTEMATICO).

Secuencia: A+ B+ B- A- C+ C- Cuadro de secuencia

1: Colocar actuadores y distribuidores

2: Colocar vlvulas de control

3: Determinar las seales de mando de las vlvulas de control

46

4: Hacer diagrama espacio-fase: Detectar seales permanentes

5: Eliminacin de seales incompatibles: Rodillos abatibles o temporizadores

En cada una de las vlvulas con interferencia de seales es necesario eliminar la primera de las seales, es

decir la que acta antes.

47

ANULACIN DE SEALES POR MEDIO DE VLVULAS ACCIONADAS POR RODILLOS ESCAMOTEABLES

Para evitar la interferencia de seales bastara con colocar el final de carrera un poco antes del final del

recorrido del cilindro, de modo que el final de carrera nicamente nos diera un impulso sin embargo en un final

de carrera de rodillo normal la vlvula nos dara una seal cada vez que el cilindro pasa por su posicin, es

decir en cada uno de los recorridos del cilindro. Por lo que el circuito no funcionara correctamente.

Final de carrera de rodillo normal: genera un impulso cada vez que pasa el cilindro

Final de carrera de rodillo escamoteable: anula la seal en una de las carreras del cilindro

La vlvula accionada por rodillo escamoteable slo conmuta si el movimiento de la leva del rodillo

escamoteable procede de un determinado sentido. Al pasar por encima en sentido contrario no se produce

ninguna conmutacin.

Problemas: No capta la posicin final de carrera. La seal slo est disponible brevemente.

ANULACIN DE SEALES POR MEDIO DE TEMPORIZADORES

Utilizando un temporizador neumtico normalmente abierto, de

modo que la misma seal que pasa a travs del temporizador pilota

el mismo temporizador, de modo que al pasar un determinado

tiempo corta la seal.

Es menos fiable, ms caro, pero se puede instalar en cualquier

punto del circuito

48

MONTAJE DE MEMORIAS EN CASCADA

1: Dibujar los actuadores y captadores de seal

2: Escribir la secuencia del ciclo:

3: Formar grupos:

En el grupo no deben coincidir las letras

4: Indicar los captadores de seal que accionan:

5: Hacer los grupos, conectar las seal a un grupo y la de los dems grupos a escape

Vlvulas neumticas con doble pilotaje son biestables=memoria N memorias = N grupos -1

Las memorias son vlvulas 5/2 o 4/2 biestables

2 Grupos

(1 memoria)

3 Grupos

(2 memorias)

4 Grupos (3 memorias)

49

Ejemplo: circuito en cascada para la secuencia:

A+ B+ A- B- 2 Grupos

50

MONTAJE DE MEMORIAS PASO A PASO

N memorias = N grupos

3 Grupos

4 Grupos

2 Grupos no sirve no descarga la lnea

51

EL SECUENCIADOR NEUMTICO

El secuenciador coordina 12 pasos de un mando. A cada salida An le corresponde de forma univoca una

entrada Xn Cuando est activa la primer entrada, se activa la primer salida y as de forma consecutiva. Solo

tiene validez la entrada correspondiente y por tanto solamente hay una salida efectiva.

Conexin Funcin

A1 hasta el A12

Conexiones para seales de salida.

Solo hay una seal de salida con presin

X1 Seal de marcha inicial y conformidad de posicin bsica.

X2 hasta X12 Conexin para seal de entrada

P Alimentacin de Energa

Auto

Con presin: Funcionamiento automtico

Sin presin: Funcionamiento paso a paso o individual a cada

movimiento

L Conexin para reposicin: con un impulso de duracin de mnima de

200ms , se repone el microsecuenciador al paso 12 final o al ultimo

52

Programas con menos de 12 pasos

A menudo el secuenciador se emplea maquinas con menos de 12 pasos en ese caso se puntean los 12 pasos

de la siguiente manera:

Puentear las salidas con las entradas, en orden sucesivo. La ltima salida se debe tapar.

Alimentar directamente a presin las entradas sobrantes. Colocar tapones ciegos en la salidas. Esta

solucin ahorra un 15% de tiempo en el ciclo