Conceptos básicos · 2015-02-17 · manejo de ventosas. Doble apoyo para evitar el pandeo del vástago. APLICACIONES Manipulación Símbolo Norma DIN1219 . Elementos de trabajo neumáticos

Conceptos básicos

¿Qué es la neumática?

La palabra neumática proviene del griego:

Πνευµμα << Pneuma >> → Aire / Respiración

TIEMPO

EVOLUCIÓN


Actualmente, se entiende por neumática a la utilización de aire comprimido como

medio de trabajo en la industria.

TIEMPO

EVOLUCIÓN


Es la generación, preparación, distribución y utilización del aire comprimido para

realizar un trabajo y con ello controlar un proceso.

Aplicaciones de la neumática

Algunas de las aplicaciones que tiene la neumática en la industria son:

�• Desplazamiento

�• Sujeción de piezas Técnicas de

�• Posicionamiento manipulación

�• Orientación

�• Embalaje

�• Llenar

�• Dosificar

�• Bloquear

�• Accionar ejes

�• Abrir y cerrar puertas

�• Transportar materiales Técnicas

�• Girar piezas especializadas

�• Separar piezas

�• Apilar piezas

�• Estampar y prensar

�• Deformar

�• Cortar materiales

�• Perforar

�• Tornear

�• Fresar Técnicas de

�• Cortar fabricación

�• Acabar

�• Deformar

�• Controlar

Ventajas de la neumática

A primera vista puede sorprender que el uso de la neumática se haya extendido de

forma tan intensa y rápida en un espacio de tiempo tan corto.

Esto se debe principalmente a sus ventajas:

Cantidad

Transporte

Acumulación / Almacenamiento

Temperatura

Seguridad

Limpieza

Construcción / Composición

Velocidad

Resistencia a sobrecargas

Desventajas de la neumática

Para poder delimitar exactamente los campos de aplicación de la neumática, es

necesario indicar no solamente las ventajas, sino también los inconvenientes de la

utilización del aire comprimido:

Costo

Preparación / Acondicionamiento

Compresión

Fuerza

Escape

Magnitudes físicas y unidades de la neumática

SUPERFICIE

PRESIÓN

FUERZA Ley de Newton

la fórmula es:

F = m �• a F = fuerza

m = masa

a = aceleración

F = fuerza

P = presión

A = área

Pero también:

F = P �• A


Presión es la fuerza que se aplica a un cuerpo por unidad de área:

AREA

PRESIÓN

FUERZA La fórmula es:

AFP

P = presión

F = fuerza

A = área

La presión es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional al área.


ALTA PRESIÓN

1 kg

BAJA PRESIÓN

1 kg

Variables del aire comprimido

Restricción: Es la oposición que ofrecen

los distintos elementos componentes de la

red de aire comprimido en una instalación.

Ejemplo: codos, válvulas, conexiones �“T�”,

Caudal (Q): Es la cantidad de aire

que fluye a través de una tubería

por unidad de tiempo, el caudal se

expresa como:

Q=V/t


La fuerza de los actuadores neumáticos

esta determinada por la presión del aire

comprimido.

La velocidad de los actuadores neumáticos

está determinada por el caudal de aire

comprimido.


Compresibilidad: Es la capacidad de una sustancia de reducir su volumen mediante un

aumento de presión que se ejerce sobre ella.

Generación y alimentación del aire comprimido

Preparación del aire comprimido

Para garantizar la fiabilidad del sistema neumático, es necesario que el aire

alimentado a éste tenga un nivel de calidad suficiente.

Para ello es necesario garantizar tres factores:

Presión correcta

Aire seco

Aire limpio

Es necesario tratar el aire comprimido por que éste contamina el sistema


Se puede decir entonces que el aire comprimido es eficiente cuando se garantizan los

siguientes factores:

Presión correcta

Pocas partículas

Menor

condesación

Lubricación

adecuada

Generación y distribución del aire comprimido

Generación del aire comprimido

El compresor

La generación del aire comprimido empieza por la compresión del aire.

Existen diferentes tipos de compresores y se clasifican por su construcción interna:

De embolo alternativo.

! De flflujo.

! De émbolo giratorio.

Símbolo del compresor Norma DIN 1219

Distribución del aire comprimido

El acumulador

Después de haber pasado por el compresor y por un enfriador, el aire comprimido llega al

acumulador.

Un acumulador o tanque de almacenamiento cumple con varias funciones:

Reduce las caídas de presión en la línea.

! Sirve como respaldo de energía neumática.

! Evita el funcionamiento del compresor de manera continua.

! Ayuda a eliminar la humedad, provocando condensados debido al enfriamiento

que provoca su gran volumen.


El tamaño del acumulador depende de los siguientes criterios:

Caudal del compresor.

Cantidad de aire requerida por el sistema.

Red de tuberías.

Regulación del compresor.

Oscilación permisible de la presión en el sistema.

Nota.- Durante el proceso de enfriamiento, el agua se condensa, por lo que el acumulador deberá tener un grifo de purga de condensados.

Símbolo del acumulador

Norma DIN 1219


El secador

Al comprimir un gas, su temperatura aumenta en la misma proporción que se ha

comprimido provocando la condensación.

Para eliminar la humedad en el aire comprimido utilizamos dispositivos secadores de

aire. Entre los principales tenemos:

Símbolo del secador

Norma DIN 1219

! Secador por enfriamiento (90-95% efificiencia)

! Secador por absorción (55-60% efificiencia)

! Secador por adsorción (70-75% efificiencia)


Secadores por adsorción

Es un proceso físico.

La humedad existente en el aire se

deposita en la superficie porosa de la

masa de secado.

Regeneración por medio de corriente

de aire caliente.

Pueden lograrse puntos de

condensación a presión hasta -90°C.


Secadores por absorción

Es un proceso químico.

La humedad presente en el aire se une a

una masa de secado.

La masa de secado se disuelve y debe ser

sustituida.

Presenta altos costos de funcionamiento,

pero tiene una instalación sencilla.

No requiere de fuentes de energía externas.


Secadores por enfriamiento

Con el secado por enfriamiento

se logran puntos de

condensación a presión entre

+2°C y +5°C.

Este es el secador empleado

más frecuentemente.

Su funcionamiento es fiable y

presenta bajos costos de

mantenimiento.


Compresor

Acumulador

Secador

Separador

de Agua

Enfriador


La red de aire comprimido


Para que la distribución del aire comprimido sea confiable, es recomendable acatar una

serie de puntos como:

Las dimensiones correctas del sistema de tuberías.

La dimensión correcta de los actuadores.

La resistencia del caudal de aire.

El material de las tuberías.

La configuración de la red neumática.


Desnivel

Derivación

Regulador

Condensado

Desde el

compresor

Válvula de cierre

Filtro

Lubricador

de agua Separador


1 �– 2% de pendiente

Depósito

de aire

Compresor

Colector de condensados

Unidad de mantenimiento

40cm



En caso de no haber tratado previamente el aire comprimido, se puede ocasionar el

siguiente daño en sus elementos:


+

Filtro y purga de condensados Lubricador Regulador

de presión

+ =

Unidad de Mantenimiento


Filtro y purga de condensados

Símbolo del filtro

Norma DIN 1219


Filtro

Todos los filtros de línea FESTO están equipados

con elementos filtrantes de 40 micras.

Generalmente para el 90% de las aplicaciones,

esta capacidad de filtrado es adecuada pero en

algunas ocasiones no es suficiente, ya que el

más del 80 % de los contaminantes es menor a

2 micras.

En el caso de querer eliminar partículas muy

pequeñas se recomienda el filtrado por etapas

para evitar la saturación del cartucho en corto

tiempo.

40 5

1

0.01


Cambio del filtro

El filtro debe ser cambiado cuando

existe una caida de presión entre la

entrada y la saluda de la unidad de

mantenimiento.

Lo mejor es instalar un indicador de

caida de presión, cuando ésta se

active es señal de que el filtro

deberá ser cambiado.


¿Cuál es la presión más adecuada para el sistema?

La mínima posible para operar el sistema suavemente.

Regulador de presión

Símbolo del regulador de presión con manómetro

Norma DIN 1219


Lubricador

Símbolo del lubricador

Norma DIN 1219

¿Qué tipo de aceite se debe utilizar?

Lo mejor es NO usar aceite.

En donde es necesario utilizar aceite (sistemas con altas oscilaciones en dispositivos de trabajo) se

recomienda utilizar:

Aceite hidráulico con una viscosidad igual a 32mm2/s


Recomendaciones

El vaso debe estar a la mitad para que

el aire ayude a que el aceite suba a la

mirilla y desde ahí se controla la caída

de las gotas:

1 o 2 gotas por minuto para

oscilaciones bajas.

3 o 4 por minuto gotas a

oscilaciones altas.


Válvula de paso

Filtro - Regulador

Ramificación

Lubricador


Elementos de trabajo neumáticos

Simbología, funcionamiento y aplicaciones


Son elementos que transforman la energía neumática en energía mecánica.

FUNCIONAMIENTO

Actuadores de simple efecto

Actuadores de doble efecto

1.- ACTUADORES LINEALES

(pistones, músculos, etc.)

2.- ACTUADORES GIRATORIOS

(motores, rotics)

http://catalog.festo.com/asp/picturetreeclass.asp?ID=59&L=034















Cilindro real

Corte seccionado Símbolo

En aire se alimenta en un solo lado y puede

ejecutar un trabajo en un solo sentido.

Para que el cilindro retroceda, debe descargarse

primero el aire contenido en la cámara para que

se mueva el vástago por la fuerza que ejerce el

resorte incorporado.

Aplicaciones: Sujetar o expulsar piezas

Cilindro de simple efecto


Cilindro de simple efecto

Culata posterior Camisa del ciíndro

Culata anterior

Embolo Vástago

Orificio de escape

Resorte de reposición Entrada de aire


Cilindro de doble efecto

Cilindro real

Corte seccionado Símbolo

Reciben aire comprimido en ambos lados, por

lo que pueden ejecutar un trabajo en ambos

sentidos.

Antes de ejecutarse el movimiento en el sentido

contrario, es necesario descargar primero el aire

contenido en la cámara del lado opuesto.

Aplicaciones: Elevar o mecanizar piezas


Cilindro de doble efecto

Culata posterior Camisa del ciíndro Culata anterior

Embolo Vástago

Entrada de aire Entrada de aire


Cilindro de doble efecto: Sin amortiguamiento


Cilindro de doble efecto: Con amortiguamiento


Actuadores lineales: Cilíndros sin vástago

Cursor y embolo fijos mecánicamente.

Cinta hermética para sellar la carrera.

Con amortiguamiento en los finales de

carrera en ambos extremos.

APLICACIONES

Área restringida y gran distancia.

Símbolo

Norma DIN 1219


Actuadores lineales: Cilíndros sin vástago

Símbolo

Norma DIN 1219


Actuadores lineales: Cilíndro Tandem

Símbolo

Norma DIN 1219

Duplicación de la fuerza mediante el acoplamiento de dos émbolos

Múltiples posiciones

APLICACIONES

Área restringida y gran fuerza


Actuadores lineales: Cilíndro de doble vástago

Puede ser con vástago hueco para el manejo de ventosas.

Doble apoyo para evitar el pandeo del vástago.

APLICACIONES

Manipulación

Símbolo

Norma DIN1219


Actuadores giratorios: De ángulo limitado

Rótic

Par relativamente pequeño.

Similar al de doble efecto.

Ángulo de giro de 180 y 270 grados, ajustable.

APLICACIONES

Limpiadores.

Transportar piezas en ensamble.

Símbolo

Norma DIN1219

Elementos de mando o de control

Simbología, funcionamiento y aplicaciones

Elementos de mando

Válvulas de vías

Válvulas de caudal

Válvulas de bloqueo

Válvulas de temporizadoras

Válvulas de presión

Elementos de mando

Válvulas de vías

Las tareas más importantes de las válvulas de vías son las siguientes:

�• Abrir o bloquear al alimentación de aire comprimido

�• Permitir que los cilindros avance y retrocedan

Las válvulas de vías conmutan reaccionando ante las señales de salida de la unidad de control y bloquean o abren el paso en la parte funcional.

Elementos de mando

1. La válvula se representa con un rectángulo en posición horizontal:

2. El rectángulo se puede dividir en varios cuadrados que representan las

posiciones de la válvula:

2 posiciones 3 posiciones 4 posiciones

Válvulas de vías (Nomenclatura de válvulas)

Elementos de mando

3. Las fechas representan las vías (pasos de aire) mientras que los bloqueos de aire

son tepresentados por "T":

4. Los triánguos representan la entrada de aire, mientras que los triángulos invertidos

representan los puertos por donde el aire es expulado:

2 vías 5 vías 4 vías 3 vías


Elementos de mando

5. Las válvulas de vías tienen siempre una posición de reposo y se identifica por

ser la 2° posición de izquierda a derecha:

Posición de reposo Posición de reposo

Posición de reposo Posición de reposo

Norma ISO 1219


Elementos de mando

Festo Didactic México Ing. Luis Daniel García Salas 24.08.12

6. Estando en la posición de reposo:

• La segunda vía inferior de derecha a izquierda será siempre la alimentación y

será denotado por el número 1

• Las restante vías inferiores serán siempre los escapes de aire, denotados por

los números impares (3,5,...) y se escribirán de derecha a izquierda.

• Las vías superiores serán simpre los servicios, salida o utilizaciones y se

denotan por los números pares (2,4,...) y se escribirán de derecha a izquierda.

1 3 5

2 4


Nomenclatura de válvulas


Elementos de mando


Tipos de accionamientos (Por fuerza muscular)

Elementos de mando


Tipos de accionamientos (Por accionamiento mecánico)

Elementos de mando


Tipos de accionamientos (Por aire comprimido)

Elementos de mando


Tipos de accionamientos (Por fuerza muscular)

Elementos de mando


Activación directa de un cilindro de simple efecto

Elementos de mando


Activación directa de un cilindro de simple efecto

Elementos de mando


Activación directa de un cilindro de doble efecto

Elementos de mando


Activación directa de un cilindro de doble efecto

Elementos de mando


Elementos de mando


La simbología de los elementos neumáticos nos muestra el comportamiento que

tienen los componentes de manera funcional.

Sin embargo dicha simbología no nos indica la construcción interna que tienen

dichos elementos.

Ejemplo:

Válvula de 3/2 vías con asiento de bola

Válvula de 3/2 vías con asiento plano

Elementos de mando


Válvula de 4/2 vías Válvula de 5/2 vías Vs


Entrada de señales

Procesamiento de señales

Emisión de mando

Ejecución de las ordenes

Elementos de alimentación

Compresores

Acumuladores de aire a presión

Válvula reguladora de presión

Unidad de mantenimienrto

Elementos de entrada

Válvulas de vías

Interruptores de proximidad

Barreras de aire

Elementos de procesamiento

Válvulas lógicas

Válvulas temporizadoras

Válvulas de presión

Conmutadores paso a paso

Elementos de control final

Válvulas de vías

Elementos de trabajo

Cilindros

Motores

Indicadores ópticos

Estructura básica de un sistema neumático

Alimentación de energía

Introducción a los sistemas neumáticos con lógica combinatoria

Funciones lógicas

La función conjunción: �“Y�” / �“AND�”

Tabla de verdad

Entrada (X) Entrada (Y) Salida (A)

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Funciones lógicas

Funciones lógicas

La función disyunción: �“O�” / �“OR�”

Tabla de verdad

Entrada (X) Entrada (Y) Salida (A)

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Funciones lógicas

Introducción a los sistemas neumáticos con lógica secuencial

Sistemas secuenciales

Un proceso secuencial es aquel que se

ejecuta en un orden lógico y cronológico.

Para el diseño de sistemas neumáticos

secuenciales existen varios métodos:

Método básico.

Método de rodillo abatible.

Método de cascada.

Método de paso a paso:

Mínimo.

Máximo.

Método básico

1) De acuerdo con el problema propuesto, dibujar un croquis de situación.

2) Proponer según la aplicación, el diagrama de potencia neumático y los

sensores de final de carrera a utilizar.

3) Realizar el diagrama de movimientos ó de espacio-fase.

4) Indicar y numerar a los elementos de señal (sensores) en el diagrama anterior.

5) Utilizar la información anterior para el desarrollo del circuito de control

neumático.

Ejercicio

Elevador y distribuidor de paquetes

Al pulsar el botón de inicio, el paquete

es elevado por el cilindro A (cilindro de

elevación).

A continuación es empujado a otro

transportador por medio del cilindro B

(cilindro de transferencia).

El Cilindro A debe retroceder primero,

seguido del cilindro B.

Los cilindros avanzan y retroceden

por medio de válvulas biestables.

Diagrama de movimientos o de espacio - fase

A

B

0

0

1

1

SA1

SA0 SB1

SB0

1 2 3 4 5 = 1

Método básico

Conceptos básicos · 2015-02-17 · manejo de ventosas. Doble apoyo para evitar el pandeo del vástago. APLICACIONES Manipulación Símbolo Norma DIN1219 . Elementos de trabajo neumáticos

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