Neumatica Final 41

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NEUMTICA BSICA

1.1 CONCEPTOS BSICOS

Como todos los gases el aire no tiene una forma determinada. Toma la del recipiente que lo contiene o la de su ambiente. Permite ser comprimido (compresin) y tiene la tendencia a dilatarse (expansin).

La neumtica se dedica al estudio y aplicaciones del aire comprimido. El aire comprimido es aire tomado de la atmsfera y confinado a presin en un espacio pequeo. Hoy en da son muchos los sistemas que funcionan con este tipo de energa. La neumtica constituye una herramienta muy importante dentro del control automtico en la

industria. Proporciona movimiento lineal y desarrolla grandes fuerzas. Es la forma de energa ms antigua que conoce el hombre. En el siglo XX se estudia sus aplicaciones en la industria, por ser muy flexible y capaz de ser

utilizada en cualquier industria. Las instalaciones de aire comprimido son ampliamente usadas en todo tipo de industrias, incluso

en todo tipo de transporte, areo, terrestre y martimo.

1.1.1 Ventajas de la Neumtica

El aire es de fcil captacin y abunda en la tierra.

El aire no posee propiedades explosivas

Cambios instantneos de sentido

El trabajo con aire no daa los componentes de un circuito por efecto de golpes.

Las sobrecargas no constituyen situaciones peligrosas o que daen los equipos en forma permanente.

Los cambios de temperatura no afectan en forma significativa.

Energa limpia.

1.1.2 Desventajas de la Neumtica

En circuitos muy extensos se producen prdidas de cargas considerables que se produce por la tubera y racores de unin

Requiere de instalaciones especiales para recuperar el aire previamente empleado

Las presiones de trabajo NO permiten aplicar grandes fuerzas si comparamos con Hidrulica.

Altos niveles de ruido generado por la descarga del aire hacia la atmsfera.

1.2 PROPIEDADES

Abundante: Est 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 disponer tuberas de retorno

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Almacenable: No es preciso que un compresor permanezca continuamente en servicio. El aire comprimido puede almacenarse en depsitos y tomarse de stos. Adems, se puede transportar en recipientes (botellas).

Temperatura: El aire comprimido es insensible a las variaciones de temperatura , garantiza un trabajo seguro incluso a temperaturas extremas.

Antideflagrante: No existe ningn riesgo de explosin ni incendio; por lo tanto, no es necesario disponer instalaciones antideflagrantes, que son caras.

Limpio: El aire comprimido es limpio y, en caso de faltas de estanqueidad en elementos, no produce ningn ensuciamiento Esto es muy importante por ejemplo, en las industrias alimenticias, de la madera, textiles y del cuero.

Velocidad: Es un medio de trabajo muy rpido y, por eso, permite obtener velocidades de trabajo muy elevadas.

A prueba de sobrecargas: Las herramientas y elementos de trabajo neumticos no tienen riesgo alguno de sobrecargas.

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

Fuerza: El aire comprimido es econmico slo hasta cierta fuerza. Condicionado por la presin de servicio normalmente usual de 700 kPa (7 bar), alcanzando fuerzas de 20.000 a 30.000 N.

Escape: El escape de aire produce ruido. No obstante, este problema ya se ha resuelto en gran parte, gracias al desarrollo de materiales insonorizantes.

Costos: El aire comprimido es una fuente de energa relativamente cara; este elevado costo se compensa en su mayor parte por los elementos de precio econmico y el buen rendimiento.

1.3 APLICACIONES DE LA NEUMTICA La aplicacin generalizada de la neumtica en la industria es relativamente reciente, ya que, al igual que otras formas de transmisin de energa, fue implementndose poco a poco hasta lograr el nivel de utilizacin alcanzado hoy en da. Con la neumtica se puede lograr cualquier nivel de automatizacin que depender de los requerimientos de la mquina y tambin del costo. En procesos industriales donde intervienen la manipulacin y la robtica se emplea mucho la neumtica debido al costo comparado con otros tipos de transmisin. Tiene tambin sus limitaciones debido a la fuerza y a la falta de precisin repetitiva. Existen aplicaciones donde no es el aire comprimido el que se utiliza para realizar un trabajo, sino que se emplea aire por debajo de la presin atmosfrica (ventosas y bombas de vacio) y aprovechando las interferencias de un pequeo chorrito del mismo para producir una seal (detectores o sensores neumticos). A continuacin se hace una lista de algunas aplicaciones concretas de la neumtica para poder tener una idea de los campos tan diversos del uso del aire comprimido: - Manipuladores industriales - Mquinas de taladro mltiple - Embaladoras - Plataformas elevadoras industriales - Achaflanadoras de tubo - Plegadoras de cajas de cartn - Manipuladores de cargas

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- Robots Industriales - Robots didcticos - Mquinas para el etiquetado y sellado de botellas - Mquinas para el mecanizado de madera - Curvadora de tubos - Mquina para el conformado, taladrado y roscado de piezas. - Prensas para madera - Contadoras y preseleccionadoras de piezas - Pulidoras

CAPTULO 2

2.1 GENERACION, PREPARACION Y DISTRIBUCION DEL AIRE COMPRIMIDO

Lo anterior se debe cumplir si deseamos que las instalaciones y componentes neumticos sean confiables, cumpliendo de esta forma los requisitos mnimos de calidad del aire comprimido

2.2 TIPOS DE COMPRESORES

- Segn las exigencias referentes a la presin de trabajo y al caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de construccin. - Se distinguen dos tipos bsicos de compresores:

- El primero trabaja segn el principio de desplazamiento. La compresin se obtiene por la admisin del aire en un recinto hermtico, donde se reduce luego el volumen. - El otro trabaja segn el principio de la dinmica de los fluidos. El aire es aspirado por un lado y comprimido como consecuencia de la aceleracin de la masa.

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2.2.1 Compresores de mbolo o pistn Compresor de mbolo oscilante. Este es el tipo de compresor ms difundido actualmente. Es apropiado para comprimir a baja, media o alta presin. Su campo de trabajo se extiende desde 100 kPa (1 bar) a varios miles de kPa.

- Algunos fabricantes ya estn usando tecnologa denominada libre de aceite, es decir, sus compresores no utilizan aceite lo que los hace muy apetecibles para la industria qumico farmacutica y hospitales.

- 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, en conformidad con la relacin, ms pequeo. - Durante el trabajo de compresin se forma una cantidad de calor, que tiene que ser evacuada por el sistema refrigeracin. - Los compresores de mbolo oscilante pueden refrigerarse por aire o por agua

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2.2.2 Compresor de Membrana - Una membrana separa el mbolo de la cmara de trabajo; el aire no entra en contacto con las piezas mviles. Por tanto, en todo caso, el aire comprimido estar exento de aceite.

2.2.3 Compresor Rotativo Multicelular - Un rotor excntrico gira en el interior de un crter provisto de ranuras de entrada y salida. - Sus dimensiones son reducidas, es silencioso, su caudal prcticamente es uniforme y sin sacudidas.

2.2.4 Compresor de Tornillo Helicoidal

- Los tornillos impulsan hacia el otro lado el aire aspirado axialmente. - Los sentidos se traslapan con lo cual se logra flujo continuo. - Los tornillos no se tocan entre s, ni con la carcasa por lo que se utiliza un mecanismo externo

para sincronizar el movimiento. - Ampliamente utilizado en la industria maderera por su limpieza y capacidad.

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2.2.5 Compresor Roots

- El aire es llevado sin que el volumen sea modificado. - En el lado de impulsin, la estanqueidad se asegura mediante los bordes de los mbolos rotativos. - Puede proporcionar un gran caudal, lo que lo hace especial para empresas que requieren soplar,

mover gran cantidad de aire.

TURBOCOMPRESORES

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.

2.2.6 Compresor Axial

- La rotacin de los alabes acelera el aire en sentido axial de flujo. - Comunica de esta forma una gran cantidad de energa cintica a la salida del compresor, y por la

forma constructiva, se le ofrece al aire un mayor espacio de modo que obligan a una reduccin de la velocidad.

- Esta reduccin se traduce en una disminucin de la energa cintica, lo que se justifica por haberse transformado en energa de presin.

- Con este tipo de compresor se pueden lograr grandes caudales (200.000 a 500.000 m/h) con flujo uniforme pero a presiones relativamente bajas (5 bar).

2.2.7 Compresor Radial

- Aceleracin progresiva de cmara a cmara en sentido radial hacia fuera; el aire en circulacin regresa de nuevo al eje. Desde aqu se vuelve a acelerar hacia afuera.

- El aumento de presin del aire se obtiene utilizando el mismo principio anterior, con la diferencia de que en este caso el fluido es impulsado una o ms veces en el sentido radial.

- Por efecto de la rotacin, los labes comunican energa cintica y lo dirigen radialmente hacia fuera, hasta encontrarse con la pared o carcasa que lo retorna al centro, cambiando su direccin.

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- En esta parte del proceso el aire dispone de un mayor espacio disminuyendo por tanto la velocidad y la energa cintica, lo que se traduce en la transformacin de presin.

- Se logran grandes caudales pero a presiones tambin bajas. El flujo obtenido es uniforme.

2.3 ELECCION DEL COMPRESOR

2.3.1 Caudal

1. Caudal terico 2. Caudal efectivo o real Es interesante conocer el caudal efectivo del compresor. Slo ste es el que acciona y regula

los equipos neumticos. Los valores indicados segn las normas representan valores efectivos (p. ej.: DIN 1945). El caudal se expresa en m3/min m3/h. No obstante, son numerosos los fabricantes que

solamente indican el caudal terico.

2.3.2 Presin

Presin de servicio Presin de trabajo. En la mayora de los casos, es de 600 kPa (6 bar).

Por eso, los datos de servicio de los elementos se refieren a esta presin. Para garantizar un funcionamiento fiable y preciso es necesario que la presin tenga un valor constante. De sta dependen:

- La velocidad - Las fuerzas - El desarrollo secuencial de las fases de los elementos de trabajo.

2.3.3 Accionamiento

- Los compresores se accionan, 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. - Generalmente el motor gira un nmero de rpm fijo por lo cual se hace necesario regular el

movimiento a travs de un sistema de transmisin. - El elemento de accionamiento tambin puede ser un motor de combustin interna. Este tipo

de energa es especialmente til para trabajos en terreno en que no se cuenta con electricidad.

- 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 ).

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2.3.4. Regulacin Para adaptar el caudal suministrado por el compresor al consumo que flucta, se debe proceder a ciertas regulaciones del compresor. Existen diferentes clases de regulaciones. El caudal vara entre dos valores lmites ajustados (presin mxima y mnima).

Regulacin de marcha en vaco a) Regulacin por escape a la atmsfera. b) Regulacin por aislamiento de la aspiracin. b) Regulacin por apertura de la aspiracin.

Regulacin de carga parcial a) Regulacin de velocidad de rotacin. b) Regulacin por estrangulacin de la aspiracin.

Regulacin por intermitencias

2.3.5 Refrigeracin

Por efecto de la compresin del aire se desarrolla calor que debe evacuarse. 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. Cuando se trata de una estacin de compresin de ms de 30 kW de potencia, no basta la

refrigeracin por aire. Entonces los compresores van equipados de un sistema de refrigeracin por circulacin de agua

en circuito cerrado o abierto. Una buena refrigeracin prolonga la duracin del compresor y proporciona aire ms fro y en

mejores condiciones. En ciertas circunstancias, incluso permite ahorrar un enfriamiento posterior del aire u operar con

menor potencia.

2.3.6 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, y su tipo de regulacin De la red de tuberas (volumen suplementario) De la diferencia de presin admisible en el interior de la red.

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CAPITULO 3

DISTRIBUCIN DE AIRE COMPRIMIDO

- El dimetro de las tuberas debe elegirse de manera que si el consumo aumenta, la prdida de presin entre l depsito y el consumidor no sobrepase 10 kPa (0,1 bar).

3.1 TENDIDO DE LA RED

No solamente importa el dimensionado correcto de las tuberas, sino tambin el tendido de las mismas. Las tuberas requieren un mantenimiento y vigilancia regulares, por cuyo motivo no deben instalarse dentro de obras ni en emplazamientos demasiado estrechos. En el tendido de las tuberas debe cuidarse, sobre todo, de que la tubera tenga un descenso en el sentido de la corriente, del 1 al 2%. En consideracin a la presencia de condensado, las derivaciones para las tomas aire en el caso de que las tuberas estn tendidas horizontalmente, 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 tuberas especiales en la parte inferior de la principal. En la mayora de los casos, la red principal se monta en circuito cerrado. 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 En la red cerrada con interconexiones hay un circuito cerrado, que permite trabajar en cualquier sitio con aire, mediante las conexiones longitudinales y transversales de la tubera de aire comprimido,

3.3 MATERIAL DE TUBERIAS

Para la eleccin de los materiales, tenemos diversas posibilidades:

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Cobre Tubo de acero negro Latn Tubo de acero galvanizado Acero fino Plstico

Las tuberas deben poderse desarmar fcilmente, ser resistentes a la corrosin y de precio mdico. Para casos especiales se montan tuberas de cobre o plstico. Las tuberas que se instalen de modo permanente se montan preferentemente con uniones soldadas. El inconveniente de estas uniones consiste en que al soldar se producen cascarillas que deben retirarse de las tuberas. De la costura de soldadura se desprenden tambin fragmentos de oxidacin; por eso, conviene y es necesario incorporar una unidad de mantenimiento. En las tuberas de acero galvanizado, los empalmes de rosca no siempre son totalmente hermticos. Los tubos flexibles de goma solamente han de emplearse en aquellos casos en que se exija una flexibilidad en la tubera y no sea posible instalar tuberas de plstico por los esfuerzos mecnicos existentes. Son ms caros y no son tan manipulables como las tuberas de plstico. Las tuberas de polietileno y poliamida se utilizan cada vez ms en la actualidad para unir equipos de maquinaria. Con racores rpidos se pueden tender de forma rpida, sencilla y econmica.

CAPITULO 4 PREPARACION DEL AIRE COMPRIMIDO

4.1. IMPURESAS

En la prctica se presentan muy a menudo los casos en que la calidad del aire comprimido

desempea un papel primordial.

Las impurezas en forma de partculas de suciedad u xido, residuos de aceite lubricante y humedad dan origen muchas veces a averas en las instalaciones neumticas y a la destruccin de los elementos neumticos.

Los inconvenientes que estas partculas son: Slidas. Desgaste y abrasiones, obstrucciones en los conductos pequeos.

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Lquidas y gaseosas. El aceite que proviene de la lubricacin de los compresores provoca: formacin de partculas carbonases y depsitos gomosos por oxidacin y contaminacin. Por otro lado el agua en forma de vapor provoca: oxidacin de tuberas y elementos, disminucin de los pasos efectivos de las tuberas y elementos al acumularse las condensaciones.

El agua llega al interior con el aire que aspira el compresor. La cantidad de humedad depende en de la humedad relativa del aire, que a su vez depende de la temperatura del aire y de las condiciones climatolgicas

La humedad absoluta es la cantidad de agua contenida en un m3 de aire. El grado de saturacin es la cantidad de agua que un m3 de aire puede absorber, como mximo, a

la temperatura considerada.

Filtrado correcto del aire aspirado por el compresor y utilizacin de compresores exentos de aceite. Si el aire comprimido contiene humedad, habr de someterse a un secado.

Existen varios procedimientos: - Secado por absorcin - Secado por adsorcin - Secado por enfriamiento

4.1.1 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.

Esta mezcla tiene que ser eliminada regularmente del absolvedor. Ello se puede realizar manual o automticamente.

Con el tiempo se consume la sustancia secante, y debe suplirse en intervalos regulares (2 a 4 veces al ao).

Al mismo tiempo, en el secador por absorcin se separan vapores y partculas de aceite. No obstante, las cantidades de aceite, si son grandes, influyen en el funcionamiento del secador. Por esto conviene montar un filtro fino delante de ste.

Las ventajas son:

su instalacin simple Reducido desgaste mecnico, porque el secador no tiene piezas mviles No necesita aportacin de energa exterior

4.1.2 Secado por adsorcin

Este principio se basa en un proceso fsico.

El material de secado es granuloso con cantos vivos o en forma de perlas. Se compone de casi un 100% de dixido de silicio. En general se le da el nombre de Gel.

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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.

4.1.3 Secado por enfriamiento

Los secadores de aire comprimido por enfriamiento se basan en el principio de una reduccin de la temperatura del punto de roco.

El aire comprimido a secar entra en el secador pasando primero por el llamado intercambiador de calor de aire-aire.

El aire caliente que entra en el secador se enfra mediante aire seco y fro proveniente del intercambiador de calor (vaporizador).

El condensado de aceite y agua se evacua del intercambiador de calor, a travs del separador.

Este aire pre enfriado pasa por el grupo frigorfico (vaporizador) y se enfra ms hasta una temperatura de unos 274,7 K (1,7 C) En este proceso se elimina por segunda vez el agua y aceite condensados. Seguidamente se puede hacer pasar el aire comprimido por un filtro fino, al objeto de eliminar nuevamente partculas de suciedad.

4.2. TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO

4.2.1 Filtro de aire comprimido

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El filtro tiene la misin de extraer del aire comprimido circulante todas las impurezas y el agua condensada. En los procesos de automatizacin neumtica se tiende cada vez a miniaturizar los elementos, fabricarlos con materiales y procedimientos con los que se pretende el empleo cada vez menor de los lubricadores. El filtro tiene por misin:

Detener las partculas slidas Eliminar el agua condensada en el aire

Generalmente trabajan siguiendo el siguiente proceso: El aire entra en el depsito a travs de un deflector direccional, que le obliga a fluir en forma de remolino. Consecuentemente, la fuerza centrfuga creada arroja las partculas lquidas contra la pared del vaso y stas se deslizan hacia la parte inferior del mismo, depositndose en la zona de calma. Los filtros se fabrican en diferentes modelos y deben tener drenajes accionados manualmente, semiautomtica o automticamente. El parmetro caracterstico de los filtros es la amplitud de los poros, este determina el tamao mnimo de las partculas que pueden ser retenidas en el filtro.

Estas generalmente son: 25 u, 10 u, 5 u, 1 u.

Hay que tomar en cuenta que para colocar un filtro con micraje de 5u es necesario tener una etapa de pre-filtrado, para que este filtro no se tapone rpidamente.

Funcionamiento de la purga automtica de agua. El agua condensada es separada por el filtro. De vez en cuando hay que vaciar la purga, porque de lo contrario el agua ser arrastrada por el aire comprimido hasta los elementos de mando. Las purgas se dividen en: - Purgas manuales - Purgas semiautomticas - Purgas automticas Filtro finsimo de aire comprimido Este filtro se emplea en aquellos ramos en que se necesita aire filtrado finsimamente (p. ej., en las industrias alimenticias, qumicas y farmacuticas, en la tcnica de procedimientos y en sistemas que trabajan con mdulos de baja presin). Elimina del aire comprimido, casi sin restos, las partculas de agua y aceite. El aire comprimido se filtra hasta un 99,999% (referido a 0,01 micrn). Este filtro se diferencia del filtro normal en el hecho de que el aire comprimido atraviesa el cartucho filtrante de dentro hacia afuera.

La separacin de partculas finsimas hasta 0,01 micrn es posible debido a la finura extraordinaria del tejido filtrante. Las partculas separadas se eliminan del recipiente del filtro, por el tornillo de purga. Para que las partculas de agua y aceite no puedan ser arrastradas por el aire que circula, deben observarse los valores de flujo. Al montarlo hay que tener presente lo siguiente: El pre filtrado aumenta la duracin del

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cartucho filtrante; el filtro ha de montarse en posicin vertical, prestando atencin al sentido de flujo (flecha).

4.2.2 Reguladores de presin:

Normalmente son llamados mano reductores, que son en realidad reguladores de presin.

Tiene como finalidad mantener la presin constante en el sistema.

La presin regulada o secundaria es menor al punto de presin ms bajo del sistema de alimentacin.

Al ingresar el aire a la vlvula, su paso es restringido por el disco en la parte superior. La estrangulacin se regula por accin el resorte inferior.

La presin secundaria a su vez acta sobre la membrana de manera tal que cuando excede la presin del resorte se flecta y el disco superior baja hasta cerrar totalmente el paso de aire desde el primario. Si el aumento de presin es suficientemente alto, la flexin de la membrana permitir destapar la perforacin central con lo cual el aire tendr la posibilidad de escapar a la atmsfera aliviando la presin secundaria. Cuando la presin vuelve a su nivel normal la accin del resorte nuevamente abre la vlvula y la deja en posicin normal

4.2.3 Lubricador de aire comprimido

Tiene la misin de lubricar los elementos neumticos en medida suficiente. El lubricante previene

un desgaste prematuro de las piezas mviles, reduce el rozamiento y protege los elementos contra la corrosin.

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Son aparatos que regulan y controlan la mezcla de aire-aceite. Los aceites que se emplean deben ser:

Muy fluidos Contener aditivos antioxidantes Contener aditivos antiespumantes No perjudicar los materiales de las juntas Tener una viscosidad poco variable trabajando entre 20 y 50 C No pueden emplearse aceites vegetales ( Forman espuma)

4.3 UNIDAD DE MANTENIMIENTO

La unidad de mantenimiento representa una combinacin de los siguientes elementos:

Filtro de aire comprimido Regulador de presin Lubricador de aire comprimido

Deben tenerse en cuenta los siguientes puntos:

El caudal total de aire en m3/h es decisivo para la eleccin del tamao de unidad. Si el caudal es demasiado grande, se produce en las unidades una cada de presin demasiado grande. Es imprescindible respetar los valores indicados por el fabricante.

La presin de trabajo no debe sobrepasar el valor estipulado en la unidad.

La temperatura no debe ser superior a 50C (valores mximos para recipiente de plstico).

La presin de trabajo no debe pasar el valor indicado en la unidad.

El tamao de las roscas de entrada la norma inem es de 1/8 , , , 3/8, 1. Todos los componentes tienen que tener el mismo tamao de rosca.

4.3.1 Conservacin de las unidades de mantenimiento

Es necesario efectuar en intervalos regulares los siguientes trabajos de conservacin a) Filtro de aire comprimido: Debe examinarse peridicamente el nivel de agua condensada, porque no debe sobrepasar la altura indicada en la mirilla de control. De lo contrario, el agua podra ser arrastrada

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hasta la tubera por el aire comprimido. Para purgar el agua condensada hay que abrir el tornillo existente en la mirilla. Asimismo debe limpiarse el cartucho filtrante. b) Regulador de presin: Cuando est precedido de un filtro, no requiere ningn mantenimiento. c) Lubricador de aire comprimido: Verificar el nivel de aceite en la mirilla y, si es necesario, suplirlo hasta el nivel permitido.

CAPITULO 5

ACTUADORES NEUMATICOS

La energa del aire comprimido se transforma por medio de cilindros en un movimiento lineal de vaivn, y mediante motores neumticos, en movimiento de giro.

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Aunque existe en el mercado una gran variedad de tipos, algunas veces forman parte de un bloque mecnico y es preciso fabricarlos como parte integrante del mismo.

Se clasifican en dos grandes grupos:

5.1 ACTUADORES DE MOVIMIENTO RECTILINEO

5.1.1 Cilindros Simple Efecto

Estos cilindros realizan el trabajo en un sentido. Se necesita aire slo para un movimiento de traslacin. El vstago retorna por el efecto de un muelle incorporado o de una fuerza externa. El resorte incorporado se calcula de modo que haga regresar el mbolo a su posicin inicial a una

velocidad suficientemente grande. 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.

Cilindro de simple efecto con mbolo

La estanqueidad se logra con un material flexible (perbunano), que recubre el pistn metlico o de material plstico. Durante el movimiento del mbolo, los labios de junta se deslizan sobre la pared interna del cilindro.

En la segunda ejecucin el muelle realiza la carrera de trabajo; el aire comprimido hace retornar el vstago a su posicin inicial. Aplicacin: frenos de camiones y trenes. Ventaja: frenado instantneo en cuanto falla la energa.

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Cilindros de simple efecto con membrana

Una membrana de goma, plstico o metal reemplaza aqu al mbolo. El vstago est fijado en el centro de la membrana. No hay piezas estanqueizantes que se deslicen, se produce un rozamiento nicamente por la dilatacin del material.

Aplicacin: Se emplean en la construccin de dispositivos y herramientas, as como para estampar, remachar y fijar en prensas.

Cilindros de simple efecto con membrana enrollable

La construccin de estos cilindros es similar a la de los anteriores. Tambin se emplea una membrana que, cuando est sometida a la presin del aire, se desarrolla

a lo largo de la pared interior del cilindro y hace salir el vstago Las carreras son mucho ms importantes que en los cilindros de membrana (aprox. 50-80 mm). El rozamiento es mucho menor.

5.1.2 Cilindros Doble Efecto

Los cilindros de doble efecto, realizan el movimiento de traslacin en los dos sentidos. Se dispone de una fuerza til tanto en la ida como en el retorno

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.

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Cilindro D.E .sin Amortiguamiento

Estos cilindros en el momento de ingresar o salir el pistn se produce un choque entre las culatas y el mbolo. Para carreras cortas se los usa ms a menudo, pero si las carreras y el dimetro del cilindro son grandes no es recomendable usarlos. Se utiliza para dimetros de: 8, 10, 12, 16, 20, 25 mm

Cilindro D.E. Amortiguado

Cuando las masas que traslada un cilindro son grandes, al objeto de evitar un choque brusco y daos es utiliza un sistema de amortiguacin que entra en accin momentos antes de alcanzar el final de la carrera. Se dispone de una seccin de escape muy pequea, a menudo ajustable

Cilindro DE vstago pasante

Este tipo de cilindros tiene un vstago corrido hacia ambos lados. La gua del vstago es mejor, porque dispone de dos cojinetes y la distancia entre stos permanece constante. Puede absorber tambin cargas pequeas laterales. La fuerza es igual en los dos sentidos

Cilindro DE posicionador

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Este cilindro est constituido por dos o ms cilindros de doble efecto. Segn el mbolo al que se aplique presin, acta uno u otro cilindro. En el caso de dos cilindros de carreras distintas, pueden obtenerse cuatro posiciones.

Aplicacin: - Colocacin de piezas en estantes, por medio de cintas de transporte - Mando de palancas - Dispositivos de clasificacin (piezas buenas, malas y a ser rectificadas)

Cilindro DE Tandem Est constituido por dos cilindros de doble efecto que forman una unidad. Al aplicar presin sobre los dos mbolos se obtiene una fuerza de casi el doble de la de un cilindro

normal. Se utiliza cuando se necesitan fuerzas considerables y se dispone de un espacio determinado.

Cilindro DE Impacto

Si se utilizan cilindros normales para trabajos de conformacin, las fuerzas disponibles son, a menudo, insuficientes. El cilindro de impacto es conveniente para obtener energa cintica, de valor elevado. Segn la frmula de la energa cintica, se puede obtener una gran energa de impacto elevando la velocidad.

Los cilindros de impacto desarrollan una velocidad comprendida entre 7,5 y 10 m/s (velocidad normal 1 a 2 m/s). Slo una concepcin especial permite obtener estas velocidades.

La energa de estos cilindros se utiliza para prensar, rebordear, remachar, estampar, etc. La fuerza de impacto es digna de mencin en relacin con sus dimensiones. En muchos casos,

estos cilindros reemplazan a prensas. Segn el dimetro del cilindro, pueden obtenerse desde 25 hasta 500 Nm.

Cilindro DE Telescpico

El cilindro telescpico est compuesto por varios cilindros ensamblados uno dentro del otro.

Es ideal para carreras largas.

En neumtica se usa poco, pero tiene gran aplicacin en hidrulica.

Se nombran de acuerdo a etapas, usando el dimetro de las camisas.

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Cilindro DE Sin Vstago

El cilindro sin vstago est compuesto de una camisa, un mbolo y un carro exterior montado sobre el cilindro. El mbolo puede moverse libremente dentro del cilindro, de acuerdo a las seales neumticas recibidas. El dimetro del cilindro no son grandes pueden ser estos cilindros de 32, 40 y 50 mm de embolo. Existen dos clases de cilindros sin vstago:

TUBO RANURADO ENTREGA DE FUERZA POR MEDIO MAGNETICO

5.2 ACTUADORES DE MOVIMIENTO ROTATIVO 5.2.1. Cilindros Rotativos

Los cilindros realizan un movimiento rotativo en los dos sentidos. Se dispone de una fuerza til tanto en la ida como en el retorno

Cilindro de Giro

Es un Cilindro doble efecto. El vstago es una cremallera, que acciona un pin.

Transforma el movimiento lineal en movimiento giratorio.

Los ngulos de giro pueden ser: 45, 90, 180, 290 hasta 270.

Es posible determinar el margen de giro dentro del margen total por medio de un tornillo de ajuste.

El par de giro es funcin de la presin, de la superficie del mbolo y de la desmultiplicacin.

Se emplean para voltear piezas, doblar tubos metlicos, regular acondicionadores de aire, accionar vlvula de cierre, vlvulas de tapa, etc.

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Cilindro de Cable

Es un Cilindro doble efecto. Los extremos de un cable, guiado por medio de poleas, estn fijados en ambos lados del mbolo. Este cilindro trabaja siempre con traccin.

Aplicacin: apertura y cierre de puertas; permite obtener carreras largas.

Cilindro de mbolo Giratorio

Puede realizar movimiento angular limitado. Su movimiento no sobrepasa los 300. La estanqueidad presenta dificultades. El dimetro o el ancho permiten a menudo obtener solo pares de fuerza pequeos. No se utiliza mucho en neumtica, pero son frecuentes en hidrulica.

5.2.2. Motores Neumticos

Estos elementos transforman la energa neumtica en un movimiento de giro mecnico. Son motores de aire comprimido. Su ngulo de giro no est limitado y hoy es uno de los elementos de trabajo ms empleados que trabajan con aire comprimido.

Segn su concepcin, se distinguen: o Motores de mbolo o Motores de aletas o Motores de engranajes o Turbomotores

Motores de mbolo

Este tipo se subdivide adems en motores de mbolo axial y de mbolo radial.

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.

El funcionamiento del motor de mbolos axiales es idntico al de mbolos radiales.

En cinco cilindros dispuestos axialmente, la fuerza se transforma por medio de un plato oscilante en un movimiento rotativo.

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Dos cilindros reciben cada vez aire comprimido simultneamente al objeto de equilibrar el par y obtener un funcionamiento tranquilo.

Estos motores de aire comprimido se ofrecen para giro a derechas y giro a izquierdas.

La velocidad mxima es de 5000 rpm, y la potencia a presin normal, vara entre 1,5 y 19 kW (2-25 CV).

Motores de aletas

Por su construccin sencilla y peso reducido, los motores de aire comprimido generalmente se fabrican como mquinas de rotacin.

Constituyen la inversin del compresor multicelular (compresor rotativo).

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.

Bastan pequeas cantidades de aire para empujar las aletas contra la pared interior del cilindro, en parte antes de poner en marcha el motor.

Por regla general tienen de 3 a 10 aletas, que forman las cmaras en el interior del motor.

En dichas cmaras puede actuar el aire en funcin de la superficie de ataque de las aletas. El aire entra en la cmara ms pequea y se dilata a medida que el volumen de la cmara aumenta,

La velocidad del motor vara entre 3.000 y 8.500 rpm.

Tambin de este motor hay unidades de giro a derechas y de giro a izquierdas, as como de potencias conmutables de 0,1 a 17 kW (0,1 a 24 CV).

Motor de engranajes

En este tipo de motor, el par de rotacin es engendrado por la presin que ejerce el aire sobre los flancos de los dientes de piones engranados.

Uno de los piones es solidario con el eje del motor.

Estos motores de engranaje sirven de mquinas propulsoras de gran potencia 44 kW (60 CV).

El sentido de rotacin de estos motores, equipados con dentado recto o helicoidal, es reversible.

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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

5.3 CONSTITUCION DE LOS CILINDROS

El cilindro de mbolo se compone de: tubo, tapa posterior (fondo), tapa anterior con cojinete (manguito doble de copa), vstago, casquillo de cojinete y aro rascador; piezas de unin y juntas.

El tubo cilndrico se fabrica en la mayora de los casos de tubo de acero embutido sin costura. Para prolongar la duracin de las juntas, la superficie interior del tubo debe someterse a un mecanizado de precisin (bruido).

Para aplicaciones especiales, el tubo se construye de aluminio, latn o de tubo de acero con superficie de rodadura cromada. Estas ejecuciones especiales se emplean cuando los cilindros no se accionan con frecuencia o para protegerlos de influencias corrosivas.

Para las tapas posterior fondo y anterior se emplea preferentemente material de fundicin (de aluminio o maleable). La fijacin de ambas tapas en el tubo puede realizarse mediante tirantes, roscas o bridas.

El vstago se fabrica preferentemente de acero bonificado, Este acero contiene un determinado porcentaje de cromo que lo protege de la corrosin. En cilindros hidrulicos debe emplearse un vstago cromado (con cromo duro) o templado.

Para normalizar el vstago se monta en la tapa anterior un collarn obturador. De la gua de vstago se hace cargo un casquillo de cojinete, que puede ser de bronce sinterizado o un casquillo metlico con revestimiento de plstico.

Delante del casquillo de cojinete se encuentra un aro rascador. Este impide que entren partculas de polvo y suciedad en el interior del cilindro. Por eso, no se necesita emplear un fuelle.

5.3.1 Juntas

Los materiales con que son construidas las juntas de los cilindros estn relacionadas con la temperatura que van a soportar. MATERIAL: Perbunano: Para temperaturas entre -20C y +80C. Vitn : Para temperaturas entre -20C y +190C. Tefln : Para temperaturas entre -80C y +200C.

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CAPITULO 6 VLVULAS

6.1 GENERALIDADES

En lenguaje internacional, el trmino "vlvula" o "distribuidor" es el trmino general de todos los tipos tales como vlvulas de corredera, de bola, de asiento, grifos, etc. Segn su funcin las vlvulas se subdividen en 5 grupos:

Vlvulas de vas Vlvulas de bloqueo Vlvulas de presin Vlvulas de caudal Vlvulas de cierre

6.2 ESTRUCTURA DE SISTEMAS NEUMATICOS

Un sistema y control de mando neumtico se compone asi:

- Actuadores: seales de salida que pueden ser: cilindros, bombas, accionamientos neumticos. - Elemento de control final, de mando o maniobra. Llamada vlvula de vias. - Elemento de procesamiento como vlvulas de presin, temporizadores, etc. - Elementos de entrada o sensores que pueden ser: Vlvulas de pulsador, vlvulas de rodillo,

detectores de proximidad.

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- Fuente de energa o alimentacin: compresor, acumulador, unidad de mantenimiento, distribuidor

6.2.1. Denominacin en el esquema de mando

Para Comprender la nomenclatura de los elementos se debe tomar en cuenta que el elemento de trabajo con las vlvulas necesarias para su funcionamiento se considera como un eslabn de mando. Por eso, el primer nmero de la denominacin de un elemento expresa a que eslabn de mando pertenece dicho elemento. El nmero que sigue a continuacin del punto indica el elemento de que se trata. 1.0, 2.0, 3.0.. Elemento de trabajo (Cilindros, unidades, etc) .1, 2.1, 3.1 rganos de gobierno

1.2, 1.4,2.2, 2.4, 3.2, 3.4.. Captadores de informacin: Estos elementos de seal tienen nmeros pares e influyen normalmente en el avance del elemento de trabajo.

1.3, 1.5, 2.3, 2.5, 3.3, 3.5.. Captadores de informacin: Estos elementos de seal tienen nmeros impares e influyen normalmente en el retroceso del elemento de trabajo.

0.1, 0.2, 0.3. Elementos Auxiliares: Estos elementos actan sobre todos los elementos de mando (FRL, vlvulas de bloqueo, vlvulas de seguridad)

1.02, 1.03, 2.02. Elementos de regulacin: (regulador en todo sentido, vlvulas de escape rpido).

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Representacin de los elementos. Todos los elementos deben representarse en el esquema de mando en posicin de reposo. Si no fuera posible o existiera una variacin es necesario indicarlo. Si se dibujan accionadas las vlvulas con posicin de reposo se ha de indicar, por ejemplo, mediante una flecha, o, en caso de un final de carrera, mediante el dibujo de la leva. Ejemplo: Designacin de un final de carrera en posicin de reposo cerrado, en que se dibuja en el esquema de mando en posicin accionada.

Las vlvulas de rodillo abatible pueden emitir una seal solo al ser accionada en un sentido.

6.3 VLVULAS DE DISTRIBUCIN Se las conoce tambin como vlvulas direccionales o de vas. Estas vlvulas son los componentes que determinan el camino que ha de tomar la corriente de aire, a saber, principalmente puesta en marcha y paro (Start-Stop). Son vlvulas de varios orificios (vas) los cuales determinan el camino que debe seguir el fluido bajo presin para efectuar operaciones tales como puesta en marcha, paro, direccin, etc. Pueden ser de dos, tres, cuatro y cinco vas correspondiente a las zonas de trabajo y, a la aplicacin de cada una de ellas, estar en funcin de las operaciones a realizar.

6.3.1 Representacin esquemtica de las vlvulas

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Para representar las vlvulas distribuidoras en los esquemas de circuito se utilizan smbolos; stos no dan ninguna orientacin sobre el mtodo constructivo de la vlvula; solamente indican su funcin. Hay que distinguir, principalmente:

Las vas, nmero de orificios correspondientes a la parte de trabajo. Las posiciones, las que puede adoptar el distribuidor para dirigir el flujo por una u otra va, segn

necesidades de trabajo.

Las posiciones de las vlvulas distribuidoras se representan por medio de cuadrados.

La cantidad de cuadrados yuxtapuestos indica la cantidad de posiciones de la vlvula distribuidora.

El funcionamiento se representa esquemticamente en el interior de las casillas (cuadros).

Las lneas representan tuberas o conductos. Las flechas, el sentido de circulacin del fluido.

Las posiciones de cierre dentro de las casillas se representan mediante lneas transversales.

La unin de conductos o tuberas se representa mediante un punto.

Las conexiones (entradas y salidas) se representan por medio de trazos unidos a la casilla que esquematiza la posicin de reposo o inicial.

La otra posicin se obtiene desplazando lateralmente los cuadrados, hasta que las conexiones coincidan.

Las posiciones pueden distinguirse por medio de letras minsculas a, b, c... y 0.

Vlvula de 3 posiciones. Posicin intermedia = Posicin de reposo.

Por posicin de reposo se entiende, en el caso de vlvulas con dispositivo de reposicin, p. ej., un muelle, aquella posicin que las piezas mviles ocupan cuando la vlvula no est conectada. Conductos de escape sin empalme de tubo (aire evacuado a la atmsfera). Tringulo directamente junto al smbolo.

Conductos de escape con empalme de tubo (aire evacuado a un punto de reunin). Tringulo ligeramente separado del smbolo.

Para evitar errores durante el montaje, los empalmes se identifican por medio de letras maysculas: Rige lo siguiente: Tuberas o conductos de trabajo A, B, C (2,4,6) Empalme de energa P (1) Salida de escape R, S, T (3,5,7) Tuberas o conductos de pilotaje Z, Y, X (10,12,14)

6.3.2 Conexiones y posiciones

Las vlvulas direccionales se representan indicando la cantidad de conexiones y la cantidad de posiciones y la direccin del flujo de aire. Por Ejemplo

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Vlvula Distribuidora Posicin abierta

2/2

Vlvula Distribuidora Posicin abierta

3/2

Vlvula Distribuidora Posicin de bloqueo

3/2

Vlvula Distribuidora Conmutacin a la izquierda

4/3

Vlvula Distribuidora Posicin intermedia Bloqueada

4/3

Vlvula Distribuidora Conmutacin a la izquierda

5/2

Vlvula Distribuidora Posicin intermedia Bloqueada

5/3

6.3.3 Accionamiento de vlvulas Segn el tiempo de accionamiento se distingue entre: Accionamiento por tiempo de activacin Accionamiento permanente, seal contnua La vlvula es accionada manualmente o por medios mecnicos, neumticos o elctricos durante todo el tiempo hasta que tiene lugar el reposicionamiento. Este es manual o mecnico por medio de un muelle. Accionamiento momentneo, impulso La vlvula es invertida por una seal breve (impulso) y permanece indefinidamente en esa posicin, hasta que otra seal la coloca en su posicin anterior. Accionamiento por modo de activacin Para llevar las vlvulas de una posicin a la otra es necesario contar con un accionamiento. Los smbolos utilizados para representar los accionamientos estn contenidos en la norma DIN ISO 1219. Estos accionamientos pueden ser:

o Manuales o Mecnicos o Neumticos, y o Elctricos.

Accionamientos Manuales

Accionamiento manual.

Accionamiento por pulsador con enclavamiento.

Accionamiento por pulsador tipo seta.

Accionamiento por pulsador tipo seta con enclavamiento.

Accionamiento por pulsador tipo seta extractora.

30

Accionamiento por pulsador tipo seta extractora con enclavamiento.

Accionamiento por pulsador tipo seta tractora.

Accionamiento por palanca..

Accionamiento por palanca con enclavamiento.

Accionamiento por pedal.

Accionamiento por pedal con enclavamiento.

Accionamiento por pedal basculante

Accionamiento por pedal basculante con enclavamiento.

Accionamientos Mecnicos

Accionamiento Pulsador, leva mecnico

Accionamiento Pulsador, leva mecnico, servopiloteado

Accionamiento por rodillo

Accionamiento por rodillo servopiloteado

Accionamiento por rodillo abatible

Accionamiento por rodillo abatible servopiloteado

Accionamiento por resorte o muelle

Accionamientos Neumticos y Elctricos

Accionamiento por presin directa, neumtico.

Accionamiento por presin directa, neumtico

Accionamiento por depresin, neumtico.

Accionamiento neumtico servopiloteado

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Accionamiento neumtico centrada por muelle

Accionamiento por diferencial de presin.

Accionamiento por centrado de presin.

Accionamiento Elctrico monoestable

Accionamiento Elctrico biestable

Accionamiento elctrico servo piloteado

Accionamiento por dos bobinas de electroimn.

Accionamiento por electroimn con mismo sentido.

Accionamiento por electroimn o manual.

Accionamiento por motor.

Disponemos de otros tipos de accionamiento, los que se realizan de forma indirecta, es decir, mediante electricidad o mecnica, y los accionamientos manuales o directos, con algn tipo de mecanismo para que un operario interacte.

El servo pilotaje del ejemplo se realiza por presin. As podemos llegar a la conclusin de que existen accionamientos mixtos.

6.3.4 Caractersticas de construccin de vlvulas distribuidoras

Las caractersticas de construccin de las vlvulas determinan su duracin, fuerza de accionamiento, racor y tamao. Cuando nos referimos a la clasificacin por construccin, lo hacemos respecto a su construccin interna y no a la externa, para poder distribuir el aire. Segn la construccin, se distinguen los tipos siguientes:

32

6.3.4.1 Vlvulas de asiento

En estas vlvulas, los empalmes se abren y cierran por medio de bolas, discos, placas o conos.

La estanqueidad se asegura de una manera muy simple, generalmente por juntas elsticas. Los elementos de desgaste son muy pocos y, por tanto, estas vlvulas tienen gran duracin.

Son insensibles a la suciedad y muy robustas.

Las vlvulas de asiento presentan el problema de que el accionamiento en una de las posiciones de la vlvula debe vencer la fuerza ejercida por el resorte y aquel producto de la presin.

Esto hace necesario una fuerza de accionamiento relativamente alta.

En general presentan un tipo de respuesta pequea, ya que un corto desplazamiento determina que pase un gran caudal.

La fuerza de accionamiento es relativamente elevada, puesto que es necesario vencer la resistencia del muelle incorporado de reposicionamiento y la presin del aire.

Vlvulas de asiento esfrico

Ests vlvulas son de concepcin simple y muy econmica. Se distinguen por sus dimensiones muy pequeas.

Un muelle mantiene apretada la bola contra el asiento; el aire comprimido no puede fluir del empalme P hacia la tubera de trabajo A. Al accionar el taqu, la bola se separa del asiento. Es necesario vencer al efecto la resistencia muelle de reposicionamiento y la fuerza del aire comprimido. Estas vlvulas son distribuidoras 2/2, porque tienen dos posiciones (abierta y cerrada) y dos orificios activos (P y A).

Con escape a travs del taqu de accionamiento, se utilizan tambin como vlvulas distribuidoras 3/2. El accionamiento puede ser manual o mecnico.

Vlvulas de asiento plano

Las vlvulas representadas en la figura tienen una junta simple que asegura la estanqueidad necesaria.

El tiempo de respuesta es muy pequeo, puesto que un desplazamiento corto determina un gran caudal de paso,

Tambin estas vlvulas son insensibles a la suciedad y tienen, por eso, una duracin muy larga.

Al accionar el taqu, en un margen breve se unen los tres empalmes P, A y R. Como consecuencia, en movimientos lentos una cantidad grande de aire comprimido escapa de P hacia R, a la atmsfera, sin haber rendido antes trabajo. Estas son vlvulas que no tienen escape exento de solapo.

Tipos de

Vlvulas

Vlvulas de

Asiento

Vlvulas de

Corredera

Esfrico Disco

Plano

mbolo mbolo y

Cursor

Disco

Giratorio

33

Las vlvulas construidas segn el principio de disco individual tienen un escape sin solapo. No se

pierde aire cuando la conmutacin tiene lugar de forma lenta.

Al accionar el taqu se cierra primeramente el conducto de escape de A hacia R, porque el taqu asienta sobre el disco. Al seguir apretando, el disco se separa del asiento, y el aire puede circular de P hacia A. El reposicionamiento se realiza mediante un muelle.

Las vlvulas pueden accionarse manualmente o por medio de elementos mecnicos, elctricos o neumticos.

Las vlvulas distribuidoras 3/2 se utilizan para mandos con cilindros de simple efecto o para el pilotaje de servo elementos.

6.3.4.2 Vlvulas de corredera

En estas vlvulas, los diversos orificios se unen o cierran por medio de una corredera de mbolo, una corredera plana de mbolo o una corredera giratoria.

Consiste en un cuerpo que en su interior contiene una parte mvil y una serie de pasajes internos.

La parte mvil puede (al adoptar diversas posiciones) desconectar o comunicar entre si, de diversas formas, a estos pasajes internos.

La parte mvil la constituye una pieza torneada que puede deslizarse (como si fuera un pistn) dentro de una cavidad cilndrica que tiene el cuerpo de la vlvula.

La forma de esta parte mvil en el caso de las vlvulas direccional se asemeja a un grupo de varios mbolos pequeos, unidos a un eje que los atraviesa por el centro y que los mantiene separado entre s.

En ingls este tipo de obturador recibe el nombre de "spool". Vlvula de corredera longitudinal

El elemento de mando de est vlvula es un mbolo que realiza un desplazamiento longitudinal y une o separa al mismo tiempo los correspondientes conductos.

La fuerza de accionamiento es reducida, porque no hay que vencer una resistencia de presin de aire o de muelle (como en el principio de bola o de junta de disco).

Las vlvulas de corredera longitudinal pueden accionarse manualmente o mediante medios mecnicos, elctricos o neumticos.

Estos tipos de accionamiento tambin pueden emplearse para reposicionar la vlvula a su posicin inicial.

La carrera es mucho mayor que en las vlvulas de asiento plano. Vlvula distribuidora 5/2 (principio de corredera longitudinal):

34

En esta ejecucin de vlvulas de corredera, la estanqueidad representa un problema.

El sistema conocido "metal contra metal" utilizado en hidrulica exige un perfecto ajuste de la corredera en el interior del cilindro.

Para reducir las fugas al mnimo, en neumtica, el juego entre la corredera y el cilindro no debe sobrepasar 0,002 a 0.004 mm.

Para que los costos de fabricacin no sean excesivos, sobre el mbolo se utilizan juntas tricas (anillos toroidales) o de doble copa o juntas tricas fijas en el cuerpo. Al objeto de evitar que los elementos estanqueizantes se daen, los orificios de empalme pueden repartirse en la superficie del cilindro.

Vlvula de corredora y cursor lateral

En esta vlvula, un mbolo de mando se hace cargo de la funcin de inversin.

Los conductos se unen o separan, empero, por medio de una corredera plana adicional.

La estanqueizacin sigue siendo buena aunque la corredera plana se desgaste, puesto que se reajusta automticamente por el efecto del aire comprimido y del muelle incorporado.

En el mbolo de mando mismo, hay anillos toroidales que hermetizan las cmaras de aire. Estas juntas no se deslizan nunca por encima de los orificios pequeos.

En este tipo de vlvula, la comunicacin entre las distintas conexiones se realiza gracias a la accin de un cursor.

La ventaja en la utilizacin de este elemento, radica en el hecho de que el resorte lo apoya continuamente, supliendo el desgaste natural del cursor por efecto del rozamiento interno, en la vlvula vista anteriormente, el rozamiento no es compensado de manera que el desgaste de la corredera puede permitir la filtracin a otras conexiones.

En este tipo de vlvulas, las fuerzas de accionamiento son comparativamente pequeas, comparadas con las vlvulas de asiento. Vlvula de corredera y cursor lateral (vlvula distribuidora 4/2) .Inversin por efecto de presin:

Mando por aplicacin bilateral de presin:

Existe otro tipo de distribuidor que se distingue del precedente por su modo de accionamiento. Se trata de un distribuidor de impulsos negativos de presin.

En este caso el aire es evacuado de las dos cmaras de pilotaje. Por eso, el mbolo de mando tiene en ambos lados orificios pequeos que comunican con el empalme de presin P. Cuando hay aire comprimido en este empalme, tambin reciben presin los dos lados del mbolo de mando. Reina equilibrio.

La estructura de un mando con estas vlvulas es sencilla y econmica, pero el mando no es seguro, porque en caso de rotura de una tubera la vlvula invierte automticamente.

No pueden resolverse los mandos y las exigencias adicionales en todo caso.

Si las longitudes de tubera de mando (volumen) son muy variadas, en el momento de conectar la presin puede producirse una inversin automtica.

Para garantizar una inversin correcta, es necesario que el volumen de aire de las dos cmaras sea lo ms pequeo posible. Vlvula de corredera y cursor lateral (vlvula distribuidora 4/2). Mando por depresin:

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Distribuidor de disco plano giratorio

Estas vlvulas son generalmente de accionamiento manual o por pedal. Otros tipos de accionamiento son difciles de incorporar a ellas. Se fabrican generalmente como vlvulas distribuidoras 3/3 4/3. Dos discos, al girar, unen los diversos conductos.

Distribuidor de disco plano giratorio:

Vlvula de disco plano giratorio (posicin central, desbloqueo):

6.4.1 Vlvula antirretorno

Las vlvulas antirretorno impiden el paso absolutamente en un sentido; en el sentido contrario, el aire circula con una prdida de presin mnima. La obturacin en un sentido puede obtenerse mediante un cono, una bola, un disco o una membrana.

7.4.2 Vlvula selectora de circuito

Esta vlvula tiene dos entradas X y Y y una salida A. Cuando el aire comprimido entra por la entrada X, la bola obtura la entrada Y y el aire circula de X a A. Inversamente, el aire pasa de Y a A cuando la entrada X est cerrada. Cuando el aire regresa, es decir, cuando se desairea un cilindro o una vlvula, la bola, por la relacin de presiones, permanece en la posicin en que se encuentra momentneamente.

36

Esta vlvula se denomina tambin elemento 0 (OR); asla las seales emitidas por vlvulas de sealizacin desde diversos lugares e impide que el aire escape por una segunda vlvula de sealizacin.

6.4.3 Vlvula antirretorno y de estrangulacin (Vlvula reguladora Unidireccional).

Tambin se conoce por el nombre de regulador de velocidad o regulador unidireccional. Estrangula el caudal de aire en un solo sentido.

Una vlvula antirretorno cierra el paso de aire en un sentido, y el aire puede circular slo por la seccin ajustada. En el sentido contrario, el aire circula libremente a travs de la vlvula antirretorno abierta.

Estas vlvulas se utilizan para regular la velocidad de cilindros neumticos.

Para los cilindros de doble efecto, hay por principio dos tipos de estrangulacin. Las vlvulas antirretorno y de estrangulacin deben montarse lo ms cerca posible de los cilindros.

6.4.4 Vlvula de escapo rpido

Esta vlvula permite elevar la velocidad de los mbolos de cilindros. Con ella se ahorran largos tiempos de retorno, especialmente si se trata de cilindros de simple efecto. La vlvula tiene un empalme de alimentacin bloqueable P, un escape bloqueable R y una salida A. Cuando es aplica presin al empalme P, la junta se desliza y cubre el escape R. El aire comprimido circula entonces hacia A. Si se deja de aplicar aire comprimido a P, el aire proveniente de A empuja la junte contra el empalme P cerrando ste. Puede escapar rpidamente por R, sin recorrer conductos largos y quiz estrechos hasta la vlvula de mando. Se recomienda montar esta vlvula directamente sobre el cilindro o lo ms cerca posible de ste.

6.4.5 Vlvula de simultaneidad

Esta vlvula tiene dos entradas y una salida . El aire comprimido puede pasar nicamente cuando hay presin en ambas entradas.

Una seal de una de las entradas interrumpo el caudal, en razn hay desequilibrio de las fuerza que actan sobre la pieza mvil.

Cuando las seales estn desplazadas cronolgicamente, la ltima es la que llega a la salida. Si las seales de entrada son de una presin distinta, la mayor cierra la vlvula y la menor se dirige hacia la salida.

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Esta vlvula se denomina tambin mdulo Y (AND).

Se utiliza principalmente en mandos de enclavamiento, funciones de control y operaciones lgicas.

6.5 REGULADORES DE PRESIN

Estas vlvulas Influyen principalmente sobre la presin, o estn acondicionadas al valor que tome la presin. Se distinguen: - Vlvulas de regulacin de presin - Vlvulas de limitacin de presin - Vlvulas de secuencia

6.5.1 Vlvula de regulacin de presin

Tiene la misin de mantener constante la presin, es decir, de transmitir la presin ajustada en el manmetro sin variacin a los elementos de trabajo o servo elementos, aunque se produzcan fluctuaciones en la presin de la red.

La presin de entrada mnima debe ser siempre superior a la de salida. Regulador de presin sin orificio de escape El funcionamiento de esta vlvula es igual al descrito en la unidad de mantenimiento. No tiene el segundo asiento de vlvula en el centro de la membrana y por tanto, el aire no puede escapar cuando la presin secundaria es mayor. Regulador de presin con orificio de escape El funcionamiento de esta vlvula se ha descrito detalladamente en la unidad de mantenimiento Al contrario de lo que sucede en la precedente, es posible compensar una sobrepresin secundaria. El exceso de presin en el lado secundario con respecto a la presin ajustada se elimina a travs del orificio de escape.

6.5.2 Vlvula de secuencia

Su funcionamiento es muy similar al de la vlvula limitadora de presin.

Abre el paso cuando se alcanza una presin superior a la ajustada mediante el muelle.

El aire circula de P hacia la salida A. Esta no se abre, hasta que en el conducto de mando Z no se ha formado una presin ajustada. Un mbolo de mando abre el paso de P hacia A.

Estas vlvulas se montan en mandos neumticos que actan cuando se precisa una. presin fija para un fenmeno de conmutacin (mandos en funcin de la presin). La seal slo se transmite despus de alcanzar la presin de sujecin.

38

.6.6. VALVULAS DE CIERRE

Son elementos que abren o cierran el paso del caudal, sin escalones.

6.8 VALVULAS COMBINADAS

6.8.1 Temporizador neumtico.

El temporizador neumtico, es una unidad formada por tres elementos bsicos: o Una vlvula direccional o Una vlvula reguladora de caudal unidireccional o Un acumulador

La regulacin del tiempo se logra estrangulando el paso del fluido que llega al acumulador.

Cuando la cantidad de aire que ha ingresado al acumulador genera una presin suficiente para vencer el resorte se acciona la vlvula direccional para bloquear la seal de presin y establecer comunicacin

6.8.2 Vlvula distribuidora 5/4

Esta combinacin de elementos consta de cuatro vlvulas distribuidoras 2/2 normalmente cerradas en posicin de reposo. En la posicin inicial, todos los conductos estn bloqueados.

39

Cuando entra aire comprimido por Z, las vlvulas ocupan la siguiente posicin: El aire pasa de P hacia A, y el conducto B se pone en escape hacia S. Cuando entra aire comprimido por Y, se obtiene la siguiente posicin: El aire pasa de P hacia B, y el conducto A se pone en escape hacia R. Para obtener la cuarta posicin, debe aplicarse aire comprimido en las dos entradas de seal Z y Y. En esta posicin, los conductos A, B y P se ponen en escape hacia R y S.

Este tipo de vlvulas es especialmente apropiado para detener un cilindro de doble efecto en la posicin que se desee, para posicionar elementos y para efectuar el paro de emergencia. Se obtiene la posicin bsica por medio de muelles centradores; todos los conductos estn cerrados. Al fallar el aire comprimido en el empalme P, en la posicin bsica los mbolos de cilindro permanecen sometidos a presin. La vlvula puede invertirse mediante aire comprimido o por medio de un electroimn y aire comprimido.

6.9 MANDOS BSICOS 6.9.1 Mando de un cilindro de simple efecto. El vstago de un cilindro de simple efecto debe salir al accionar un pulsador. Al soltar el pulsador debe volver a la posicin inicial.

2

1 3

1 .0

1 .1

6.9.2 Mando de un cilindro de doble efecto El vstago de un cilindro de doble efecto debe salir al accionar un pulsador. Al soltar el pulsador debe volver a su posicin inicial.

40

1 .0

1 .1 4 2

1 3

1 .0

1 .1 4 2

5

1

3

6.9.3 Mando con selector de circuitos Un cilindro de simple efecto, debe poder efectuar su movimiento mandado desde dos puntos diferentes.

2

1 3

1 .0

2

1 3

1 1

2

1 .2 1 .4

1 .6

6.9.4 Regulacin de velocidad en cilindros de simple efecto La velocidad del vstago de un cilindro de simple efecto debe ser regulable al avance.

2

1 3

1 .0

1 .1

1. 02

30

%

La velocidad del vstago de un cilindro de simple efecto debe ser regulable al retroceso

2

1 3

1 .0

1 .1

1. 02

30

%

La velocidad del vstago de un cilindro de simple debe ser regulable al avance y al retroceso por separado.

41

2

1 3

1 .0

1 .1

1. 03

1. 02 30

%

10

0%

6.9.5 Regulacin de velocidad de un cilindro de doble efecto Las velocidades de salida y entrada deben ser regulables por separado. a) Estrangulacin del aire de escape. Se crea un cojn de aire que facilita una velocidad relativamente

lenta, Independiente de la carga.

1 .0

4 2

1 3

1. 031. 02

10

0%

10

0%

1 .0

1 .1 4 2

5

1

3

10

0%

10

0%

b) Estrangulacin de aire de alimentacin: Arranque ms suave, pero sin precisin en la regulacin y

muy dependiente de la carga. No es tan aconsejable como la solucin anterior.

1 .0

1 .1

4 2

1 3

1. 031. 02

10

0%

10

0%

6.9.6 Aumento de la velocidad en cilindros de simple efecto y doble efecto. Simple efecto. Doble efecto

2

1 3

1 .0

1 .1

1. 03

1

2

3

1 .0

1 .14 2

5

1

3

1. 021

2

3

6.9.7 Mando de simultaneidad El vstago del cilindro de simple efecto solamente debe salir cuando se accionan dos vlvulas 3/2.

42

Solucin a)

2

1 3

1 .0

2

1 3

1 .2 1 .4

1 .6

1 1

2

Solucin b) Solucin c)

2

1 3

1 .0

2

1 3

1 .2

1 .4

2

1 3

1 .0

2

1 3

1 .2 1 .4

2

1 3

1 .6