MANUAL DE PRCTICAS
Este manual de prcticas ha sido especialmente elaborado por el
Departamento Tcnico de IMI Norgren para realizar prcticas de
neumtica y electro-neumtica a partir de los equipos didcticos de
IMI Norgren.
Las prcticas representan un primer nivel de formacin. Abarcan
diferentes mdulos educativos y van en aumento en cuanto a su
dificultad. Rogamos contacten con el departamento tcnico de IMI
Norgren en caso de consulta.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 1OBJETIVO Comprender el funcionamiento de una central de
aire comprimido. MATERIAL Compresor. DESCRIPCIN El aire es una
fuente de energa abundante, limpia, fcilmente transportable y
almacenable, pero la generacin de aire comprimido es costosa. Una
central de aire comprimido se compone de, como mnimo: filtro de
aspiracin, compresor, refrigerador y separador, depsito, filtros, y
muchas veces un secador.
La imagen anterior representa una central, y el smbolo
normalizado representa el filtro de aspiracin, el grupo motor +
compresor, el refrigerador y separador, y un filtro con purga de
condensados.
MANUAL DE PRCTICAS El filtro de aspiracin evita que el aire a
comprimir entre sucio dentro del compresor, alargando la vida media
de uso del mismo. El compresor es el componente que nos genera aire
comprimido. Se trata de una mquina que impulsa aire variando la
presin. Se valora por el caudal suministrado. Existen
turbocompresores, que impulsan mucho caudal de aire a baja presin,
y compresores volumtricos, que se basan en el siguiente principio
(ley general de los gases):
P V = Cte.Esto es, si disminuye el volumen que ocupa el aire,
aumentar la presin. Dentro de los compresores volumtricos, que son
los que se encuentran en las instalaciones convencionales de aire
comprimido, podemos distinguir diferentes tipos segn su construccin
mecnica.
La figura anterior representa la construccin bsica de un
compresor alternativo de pistn. Al igual que un motor de cuatro
tiempos, se componen de cuatro etapas: aspiracin, admisin,
compresin, descarga.
MANUAL DE PRCTICAS
La figura anterior muestra la construccin mecnica de un
compresor de paletas, compuesto por un rotor y un estator. El rotor
est excntrico respecto el estator, de manera que se crean zonas de
aspiracin y de impulsin de diferente volumen. Las diferentes zonas
se mantienen estancas mediante unas paletas que permanecen
adheridas a la superficie del estator normalmente por la fuerza
centrfuga, en cuyo caso se requiere una velocidad mnima en el
arranque para que la fuerza centrfuga las mantengan apoyadas contra
la carcasa anular. En ambos casos se aumenta la presin del aire por
disminucin del volumen ocupado. Otro tipo de compresor es el
representado en la siguiente imagen. Los compresores de tornillo
son menos utilizados, su principal ventaja es que son mas
silenciosos por circular el aire en sentido longitudinal al
desplazamiento mecnico de los tornillos helicoidales, pero su
inconveniente es que son mas delicados de mantenimiento.
MANUAL DE PRCTICAS
A la salida del compresor el aire est muy caliente (puede
alcanzar 80C o 100C, dependiendo del tipo de compresor), y no debe
enfriarse a lo largo de la tubera de distribucin por contacto con
la temperatura ambiente, ya que cuando se enfra se genera agua (el
aire contiene vapor de agua, que al enfriar condensa y se
transforma en agua lquida). Por este motivo en una instalacin de
aire comprimido encontraremos siempre un refrigerador que baja la
temperatura del aire aproximadamente a la temperatura ambiente, y
un separador que extrae el agua que se genera al bajar la
temperatura. Otro elemento indispensable en toda instalacin es el
depsito que, entre otras funciones, evita el funcionamiento
continuo del compresor, alargando su vida media. La siguiente
figura muestra un componente cada vez ms frecuente. Se trata de un
secador de baja temperatura, junto con el circuito de refrigeracin
representado esquemticamente. Aunque hayamos eliminado el agua
contenida en el aire mediante el refrigerador, no hemos eliminado
todo el vapor de agua, por lo que si la temperatura del aire bajara
por algn motivo durante el proceso, al haber vapor de agua, este
condensara generando agua. Por este motivo se instala un secador.
Los hay de diferentes tipos en funcin del grado de aire seco que se
requiere en la instalacin. Consiguen bajar la temperatura del punto
de roco del aire, esto es, la temperatura a partir de la cual el
vapor de agua contenido en el aire condensa generando agua.
MANUAL DE PRCTICAS
REALIZACIN Se trata de reconocer las diferentes partes de
nuestra instalacin de aire comprimido, mas sencilla que una
instalacin industrial. Disponemos de un compresor de pistn
accionado por un motor. Un presostato recibe seal de la red
elctrica y enva seal elctrica al motor para ponerse en marcha si la
presin del aire comprimido contenido en el caldern est por debajo
de un cierto nivel, o detenerse cuando dicha presin sobrepasa un
cierto nivel. El aire entra del exterior al compresor y sale del
compresor al caldern, donde se acumula para su servicio. Del
caldern, cuando se abre la vlvula de paso, pasa al presostato para
detectar la presin y a la red exterior, previo paso por un
filtro-regulador con purga, que elimina el aceite quemado del
compresor y el agua que se forma a la salida por la bajada de
temperatura.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 2OBJETIVO Comprender porqu hay agua en una instalacin de
aire, y en los filtros. DESCRIPCIN El aire no est seco, contiene
agua en forma de vapor. La humedad relativa del aire es un parmetro
que expresa el contenido de vapor de agua que contiene una cierta
cantidad de aire, en funcin del mximo contenido de vapor de agua
que puede tener sin llegar a condensar. Se da en tanto por ciento.
Cuando decimos que el aire tiene una humedad relativa del 50%
estamos diciendo que contiene la mitad del mximo vapor de agua que
puede tener. Si la humedad relativa sobrepasa el valor de saturacin
del 100%, llueve. 3 La siguiente grfica muestra el contenido de
vapor de agua en g/m que contiene el aire atmosfrico a diferentes
temperaturas y humedades relativas:
Supongamos que comprimimos cuatro metros cbicos de aire
atmosfrico que est a 20C de temperatura y que tiene una humedad
relativa del 50%. Esto quiere decir, si observamos la grfica
anterior, que cada metro cbico contiene 8,7 g de vapor de agua.
MANUAL DE PRCTICAS
Si los comprimimos hasta obtener un metro cbico de aire
comprimido, podemos saber a que presin estar el aire:
P V = Cte. P1 V1 P2 = V2
P1 V1 = P2 V2
La presin del aire atmosfrico es de 1 bar, por tanto si P1 es 1
bar, V1 es 4 m y V2 3 es 1 m , la presin final P2 ser de 4 bar de
presin absoluta, esto es 3 bar de presin manomtrica (hay que
recordar que los manmetros detectan solo la presin relativa, dado
que la presin del aire no la pueden leer).
3
Cuando el compresor comprima los 4 m en 1 m , habr cuatro veces
8,7 g, o sea 34,8 g de vapor de agua. Pero si observamos la grfica
de la humedad relativa, una humedad del 100% a 20 C quiere decir
que solo podemos tener 17,4 g de vapor de agua. Los otros 17,4 g de
vapor condensan formando agua lquida.
3
3
MANUAL DE PRCTICAS
Si pensamos que un compresor tpico industrial puede ser 50
l/seg., podemos comprender que a lo largo del da se puedan formar
del orden de 12 l de agua. Este agua se cuela por la tubera, que si
es de acero se oxidar, llegar a las juntas de goma de los
componentes neumticos como vlvulas y cilindros hacindolas ms
rgidas, etc. por lo que habr que eliminarla. EJERCICIO 3 (*) Se
desea comprimir 7 Nm de aire atmosfrico a 30 C y 100% de humedad
relativa, hasta obtener 6 bar de presin manomtrica. Se enfra despus
el aire hasta 20 C. Cuantos gramos de condensado de agua generamos?
3 Si el consumo de aire de nuestro compresor fuera de 70 Nm /hora,
cuantos litros de agua generar?
Los m de aire a presin atmosfrica (1 bar) se denominan
normalizados y se 3 suelen escribir como Nm . Esto se hace as
porque no se tiene el mismo volumen de aire a presin atmosfrica que
a una presin diferente, como consecuencia de que los gases son
compresibles (P V = Cte. en primera aproximacin). Esto se analiza
mas detalladamente en la prctica n 3.
(*)
3
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 3OBJETIVO Comprender la diferencia entre el volumen de
aire libre y el volumen de aire comprimido. DESCRIPCIN El volumen
de aire necesario para llenar un recipiente de 1 litro de capacidad
es 3 evidentemente 1 litro (1 dm ) de aire. Esto es as en
Condiciones Normales (temperatura 20 C, humedad relativa 65% y
presin atmosfrica 1035 mbar). Si aumentamos la presin de dicho
aire, disminuir el volumen que ocupa. Basta pensar en la ley de los
gases ideales, que se ajusta con bastante aproximacin al aire
atmosfrico:
P V = cte.Como ya hemos visto anteriormente, esta ley es el
principio de los compresores volumtricos. Indica una caracterstica
del aire: que es compresible. Aprovechando la caracterstica de
compresibilidad del aire, si este volumen de 1 litro de aire en
C.N. lo reducimos a 0,5 litros la presin aumenta a 2 bar, o a la
inversa, para aumentar a 2 bar la presin de un recipiente de 1
litro de capacidad, hay que introducir en dicho recipiente 2 litros
de aire. La siguiente figura muestra el volumen real que ocupar un
litro de aire cuando vara la presin, al circular por una
tubera.
MANUAL DE PRCTICAS
De todo esto se deduce que a mayor presin de trabajo mas volumen
de aire comprimido hay que generar y en consecuencia mas consumo de
energa. Esta es precisamente una de las razones de ser de los
reguladores de presin, trabajar nicamente a la presin de lnea
necesaria. Si un compresor nos suministra por ejemplo 8 bar para
hacer mover un cilindro, pero hay un segundo cilindro que solo
necesita 4 bar, para no desperdiciar potencia colocamos un
regulador de presin antes del cilindro que necesita menos presin.
Ver prctica 4.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 4OBJETIVO Comprender el funcionamiento de una unidad de
tratamiento del aire comprimido. MATERIAL Unidad de tratamiento del
aire comprimido EDU-A3-6. Cilindro de simple efecto EDU-A1-1.
DESCRIPCIN Segn lo analizado hasta ahora, ya podemos comprender
porqu ser necesario disponer de filtros, reguladores y lubricadores
a lo largo de una instalacin neumtica. El filtro nos ayudar a
eliminar todo tipo de suciedad presente en el aire comprimido, como
polvo, cascarilla de las tuberas, aceite quemado, y tambin los
condensados de agua que se forman debido a cambios de temperatura a
lo largo de la red de distribucin. Cabe recordar al respecto que el
refrigerador no elimina la totalidad del vapor de agua que contiene
el aire. Las condiciones fsicas mas favorables para que el vapor de
agua condense en agua lquida a lo largo de la red de distribucin
son presin elevada y temperatura baja, motivo por el cual este
proceso se hace a la salida del compresor: el refrigerador coge el
aire de donde est a mayor presin y le baja la temperatura. ste es
tambin el motivo por el cual el filtro de una unidad de tratamiento
del aire comprimido es el primer componente que encontramos en la
unidad: antes del regulador de presin, para poder tener aire a la
presin mas alta. La siguiente figura muestra la construccin mecnica
de un filtro de aire comprimido: el aire forma una corriente
circular, debido a las aletas desviadoras, que hace que las gotas
de agua decanten por la pared del recipiente; despus pasa por el
elemento filtrante, normalmente de plstico poroso, que filtra las
partculas slidas de cierto tamao (normalmente 40 m, 25 m o 5 m), y
despus sale al exterior desde dentro del cartucho filtrante. La
figura de la derecha muestra una purga automtica, en la que los
condensados se evacuan por efecto de un flotador, que abre el paso
de condensados al exterior siempre que la presin del aire
comprimido dentro del filtro est por debajo de un cierto nivel, lo
cual ocurre cuando se abre y cierra el sistema, por ejemplo.
MANUAL DE PRCTICAS
Aguas abajo del filtro encontramos un regulador, que sirve para
que dentro de cada cilindro entre la presin de trabajo necesaria, y
no la presin que da el compresor, que obviamente ser siempre la mas
alta del sistema. De esta manera ahorramos energa. Cabe recordar a
este respecto que aunque el aire es una fuente de energa econmica,
la produccin de aire comprimido es costosa. La siguiente figura
muestra la construccin mecnica de un regulador de presin:
MANUAL DE PRCTICAS
En la figura el regulador est cerrado, o sea cuando no hay
caudal de aire y el pomo est completamente abierto. Si giramos el
pomo en sentido horario presionamos sobre el muelle superior, que
transmite la fuerza al muelle inferior a travs del pistn, abriendo
el asiento plano. Por tanto podr entrar aire a presin aguas abajo
del regulador. Un cierto caudal de aire se cuela por el orificio de
regulacin presionando sobre la membrana, que equilibrar la fuerza
ejercida con el pomo de manera que el asiento vuelve a cerrar y no
deja pasar aire. De esta manera mantenemos una presin deseada en el
sistema. Si existe consumo de aire porque por ejemplo un cilindro
realiza su carrera de avance, lo cual implica un aumento de volumen
y por tanto una disminucin de presin (recordar P V = cte.), volver
a vencer la fuerza del muelle sobre la membrana y el asiento abrir,
dejando pasar el caudal necesario para que se restablezca el
equilibrio de presin. Podemos decir por tanto que cuando los
cilindros se mueven, esto es cuando hay consumo de aire, el
regulador est continuamente abriendo y cerrando para mantener la
presin constante a la entrada del cilindro. De esta manera solo se
consume la energa necesaria para realizar el movimiento deseado, y
no ejercemos
MANUAL DE PRCTICAS una presin excesiva sobre el cilindro que
adems de consumir energa en exceso reducira su vida media. La
fuerza realizada por el muelle sobre la membrana viene dada por la
ley de Hooke:
F = K xdonde K es una constante que depende del muelle y x es el
desplazamiento del muelle proporcional al giro del pomo. Esta
fuerza se equilibra con la fuerza que ejerce la presin de aire
deseada:
F = P Ssiendo S la superficie de la membrana. El orificio en la
parte superior est construido para evacuar caudal de aire. Se trata
de una descarga que permite poder regular la presin secundaria (a
la salida del regulador) de un valor mayor a otro menor (girando el
pomo), en cuyo caso la fuerza ejercida sobre la membrana por el
aire comprimido sera superior a la del muelle, desequilibrando la
membrana. Muchas unidades de acondicionamiento del aire combinan el
filtro y el regulador en un solo componente. El mecanismo es el
mismo: el aire entra en el filtro y al salir al exterior lo hace
pasando por el regulador de presin. De esta forma se consigue un
ahorro de espacio y de dinero. Despus del regulador de presin
encontramos un tercer componente, el lubricador, que nos sirve para
inyectar pequeas gotas de aceite fino (poco denso) en el sistema
para lubricar las partes mviles sometidas a rozamientos, como
correderas de vlvulas y pistones de cilindros. Actualmente muchos
componentes pueden funcionar con aire sin lubricar pero esto slo es
aconsejable si el aire est exento de impurezas y seco. Esto es as
porque el agua vuelve rgidas las juntas y la suciedad produce mas
rozamiento, lo cual nos lleva a la necesidad de lubricar. La
siguiente figura muestra la construccin mecnica de un
lubricador:
MANUAL DE PRCTICAS
El aire comprimido entra dentro del depsito ejerciendo presin
sobre el aceite depositado en el fondo, de manera que sube por el
tubo hasta el visor de goteo. Una vez all cae en forma de gotas
reguladas por un tornillo; a causa del estrechamiento del tubo
(efecto Venturi) se acelera, y un difusor de chorros cruzados lo
pulveriza dentro del depsito. Las partculas mas ligeras subirn
alcanzando la salida. Esto se hace as para poder colocar el
lubricador a algunos metros de distancia de vlvulas y cilindros, ya
que cuanto mas pesadas son las gotas menos distancia alcanzaran. A
continuacin mostramos los smbolos que caracterizan cada componente
y un smbolo que engloba la unidad entera de tratamiento del
aire:
MANUAL DE PRCTICAS
REALIZACIN Se trata de identificar los distintos componentes que
forman el mdulo unidad de tratamiento del aire comprimido EDU-A3-6.
A criterio del profesor se puede desmontar la unidad y comprobar
sus diferentes partes. Asimismo comprobaremos lo descrito para el
regulador de presin. Para ello el manmetro del mdulo nos sirve para
leer la presin secundaria (est conectado a la salida del
regulador). El mdulo dispone de una vlvula de corte y descarga, que
en posicin cerrada no deja pasar caudal de aire, y en posicin
abierta s. Cuando se vuelva a cerrar, el diseo de los orificios
permite escapar el aire aguas abajo antes de cerrarse, para no
dejar el sistema presurizado. Seguiremos los siguientes pasos: 1.
Conectar la entrada de la unidad EDU-A3-6 a la alimentacin de aire
comprimido segn el esquema de montaje de la pgina siguiente. No
poner en marcha an el compresor. 2. Conectar a la salida de la
unidad EDU-A3-6 el cilindro simple efecto EDU-A1-1. 3. Desbloquear
y abrir completamente (giro en sentido antihorario) el pomo de
regulacin del regulador de presin del mdulo EDU-A3-6. 4. Poner en
funcionamiento el compresor y abrir su vlvula de paso. El manmetro
a la salida del compresor marcar la presin mxima que el sistema
puede alcanzar. Abrir la vlvula de paso de EDU-A3-6. El manmetro de
EDU-A3-6 marcar 0 bar, dado que el aire no circula a travs del
regulador de presin. 5. Girar en sentido horario poco a poco el
pomo del regulador de presin de EDUA3-6,dejando as pasar el aire
necesario para mover el cilindro EDU-A1-1. 6. Cuando el cilindro
haya realizado su carrera completa, el manmetro de EDUA3-6 marcar
una presin muy inferior a la de la salida del compresor (si el pomo
se ha girado solo lo suficiente para que el cilindro se desplace).
Cerrar progresivamente el pomo (giro en sentido horario) hasta leer
6 bar (o una presin
MANUAL DE PRCTICAS algo inferior a la que proporciona el
compresor) en el manmetro. Reducir ahora la presin del sistema
hasta 4 bar girando el pomo de EDU-A3-6 en sentido antihorario.
Algo de aire se escapar a travs del orificio de descarga del
regulador. 7. Cerrar la vlvula de paso de EDU-A3-6 y comprobar que
se descarga el aire del sistema ya que el manmetro dar lectura 0
bar. Esquema de montaje:
NOTA: El montaje para un cilindro simple efecto no es este, como
se ver en la prctica 7. Este es un montaje nicamente para probar el
regulador de presin.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 5OBJETIVO Comprender el funcionamiento de un
distribuidor de corredera 3/2. MATERIAL Vlvulas distribuidoras de
caudal EDU-A2-1, EDU-A2-3. DESCRIPCIN Las vlvulas son las
encargadas de dirigir y controlar la direccin del caudal de aire
comprimido hacia los cilindros. La configuracin externa de una
vlvula montada en lnea, accionada por pulsador y con una va de
salida de aire (vlvula 3/2) se muestra a continuacin:
Se trata de un distribuidor de corredera de 3 vas y dos
posiciones (3/2), cuya construccin mecnica interna y su smbolo
normalizado se muestra a continuacin:
MANUAL DE PRCTICAS FUNCIONAMIENTO Los nmeros impares representan
alimentacin y escapes: la va 1 es siempre la de alimentacin, la va
3 es el escape de aire. Y las vas con nmeros pares (2) son las
salidas hacia cilindros. Las vas de mando de la vlvula se
representan con dos nmeros que indican con que va de salida
comunica la va 1 de alimentacin. Consideremos un distribuidor 3/2,
accionado mediante un pulsador y con retorno por muelle. 1. En la
posicin de reposo la corredera se encarga de cerrar el paso del
aire comprimido que hay en la va 1. 2. Cuando se acciona el
pulsador, ste a su vez desplaza la corredera, comunicndose las vas
1 y 2, permitiendo de esta manera el paso del aire comprimido hacia
la va 2. 3. Una vez se deja de accionar el pulsador, el muelle
provoca el retorno de la corredera a su posicin de reposo, dejando
la va 1 incomunicada y la va 2 comunicada con la 3 quedando pues en
descarga. Cuando una vlvula 3/2 no deja pasar aire en condiciones
de reposo, se dice que est normalmente cerrada (NC). Este es el
caso de la vlvula ref. EDU-A2-1. Viceversa hablaramos de una vlvula
normalmente abierta (NO). Ver smbolo del mdulo EDU-A2-1.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 6OBJETIVO Comprender el funcionamiento de un
distribuidor de corredera 5/2. MATERIAL Vlvulas distribuidoras de
caudal EDU-A2-3, EDU-A2-4. DESCRIPCIN Las vlvulas son las
encargadas de dirigir y controlar la direccin del caudal de aire
comprimido hacia los cilindros. Cuando el cilindro es de doble
efecto tiene dos entradas de aire, como veremos. Por tanto habra
que poner dos vlvulas 3/2 para controlarlo. Sin embargo existen
vlvulas mecanizadas de manera que tengan dos salidas de aire. La
configuracin externa de una vlvula montada en lnea, accionada por
pulsador y con dos vas de salida de aire (vlvula 5/2) se muestra a
continuacin:
Se trata de un distribuidor de corredera de 5 vas y dos
posiciones (5/2), cuya construccin mecnica interna y su smbolo
normalizado se muestra a continuacin:
MANUAL DE PRCTICAS FUNCIONAMIENTO La va 1 es siempre la de
alimentacin. Las vas 3 y 5 son los escapes de aire. Y las vas con
nmeros pares (2 y 4) son las salidas hacia cilindros. Las vas de
mando de la vlvula se representan con dos nmeros que indican con
que va de salida comunica la va 1 de alimentacin. Si consideramos
el distribuidor 5/2, accionado mediante pulsador y con retorno por
muelle, su funcionamiento ser: 1. En la posicin de reposo la
alimentacin 1 de aire comunica con la va 2, mientras que la va 4
queda comunicada con la va 5 de descarga. 2. Cuando se acciona el
pulsador, ste a su vez mueve la corredera, comunicando ahora 1 con
4 y descargando el aire de 2 por la va 3. 3. Cuando se deja de
accionar el pulsador, el muelle provoca el retorno de la corredera
a su posicin de reposo, dejando de nuevo 3 incomunicada, 1
alimentando a la va 2 y 4 descargando por 5. EJERCICIO Para poder
utilizar un distribuidor 5/2 como vlvula 3/2, hay que inhabilitar
una de las dos salidas, como se muestra a continuacin:
En los smbolos representados el mando es por piloto neumtico,
esto es por aire a presin (ver prctica 8). Analizar que vas habr
que tapar para transformar los distribuidores 5/2 EDU-A2-3 y
EDU-A2-4 en distribuidores 3/2 NC y 3/2 NO.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 7OBJETIVO Comprender el principio de funcionamiento de
un cilindro neumtico de simple efecto. MATERIAL Cilindro de simple
efecto EDU-A1-1. DESCRIPCIN En un cilindro neumtico de simple
efecto el aire comprimido slo produce el movimiento de salida del
mbolo, o el de entrada del mbolo.
Nos centraremos en el cilindro con el vstago normalmente a menos
(ver figura siguiente). Consta de un mbolo solidario al vstago (2).
Este mbolo se desliza por el interior de una camisa cilndrica. En
el interior de esta camisa tambin se incluye un muelle (3). En
ambos extremos de dicha camisa se incorpora una culata destinada al
conexionado del aire comprimido.
MANUAL DE PRCTICAS En este tipo de cilindro el aire comprimido
entra por la culata posterior (1) y empuja al mbolo haciendo salir
el vstago (2) a la vez que se comprime el muelle (3). Cuando el
aire comprimido deja de empujar el mbolo, el muelle (3) se encarga
de hacer volver el vstago a su posicin de reposo siempre que el
aire comprimido vaya a descarga. Si nos fijamos en el smbolo
normalizado (primera figura) detectamos un escape de aire en la
cmara que contiene el resorte. Se trata de un orificio sin roscar
para que esa cmara no queda presurizada sino a contacto con la
presin atmosfrica cuando el vstago se mueve.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 8OBJETIVO Mando de un cilindro de simple efecto mediante
un distribuidor de 3 vas, 2 posiciones, de mando por palanca con
enclavamiento. EJERCICIO Disear un circuito neumtico en el que un
cilindro neumtico de simple efecto debe elevar, cada vez que el
operario accione un pulsador, una caja de cartn. El cilindro debe
volver a su posicin inicial cuando el operario suelte el pulsador.
MATERIAL Cilindro de simple efecto EDU-A1-1. Vlvula 3/2 NC con
mando por palanca EDU-A2-1. Unidad FRL EDU-A3-6. DESCRIPCIN Se
trata del circuito neumtico mas simple. El cilindro neumtico de
simple efecto solo debe ir a mas y elevar la caja de cartn cuando
el operario accione el pulsador, por lo que es necesaria una vlvula
normalmente cerrada que deje pasar el aire comprimido solo cuando
se pulse el mando. Asimismo se requiere que el cilindro vuelva a su
posicin inicial cuando se suelta el pulsador, por lo que la vlvula
debe ser de retorno por muelle. Para que el cilindro pueda
descargar el aire de su cmara posterior ste debe escapar a la
atmsfera, as que la vlvula ser de 3 vas 2 posiciones. El circuito
resultante ser por tanto:
MANUAL DE PRCTICAS
REALIZACIN Realizar el montaje segn el siguiente esquema:
La diferencia con el circuito del ejercicio radica en que la
vlvula mantiene la posicin de la corredera al actuar sobre la
palanca, y no es necesario pulsar de forma continua. Cabe mencionar
sin embargo que en muchos casos es necesario mantener las manos del
operario ocupadas por razones de seguridad.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 9OBJETIVO Comprender el mando por piloto neumtico, a
partir de una variante de la prctica 8. MATERIAL Cilindro simple
efecto EDU-A1-1. Vlvula 5/2 con mando por piloto neumtico y retorno
por muelle EDU-A2-4. Vlvula 3/2 NC con mando por palanca con
enclavamiento EDU-A2-1. Unidad FRL EDU-A3-6. DESCRIPCIN Muchas
veces la vlvula que controla el aire que entra en el cilindro es
conveniente que est lo mas cerca posible del cilindro, para evitar
las cadas de presin que se producen a lo largo de tuberas y
racores. Y si el cilindro se encuentra en una posicin de difcil
acceso para el operario, ser necesario colocar un pulsador que le
permita actuar a distancia y con comodidad sobre la otra vlvula.
Esta es una de las razones para disponer de vlvulas en las que el
cambio de la corredera se realice por aire a presin. El smbolo de
una vlvula 5/2 de piloto neumtico y retorno por muelle, como la
EDU-A2-4, es:
REALIZACIN Realizaremos el montaje de la prctica 8 controlando
el cilindro simple efecto con una vlvula 5/2 pilotada neumticamente
por un pulsador de palanca. Para ello hay que transformar el
distribuidor 5/2 ref. EDU-A2-4 en uno de 3 vas y 2 posiciones (ver
prctica 6), tapando una salida del distribuidor y conectando la
otra con la nica entrada del cilindro de simple efecto ref.
EDU-A1-1. Las dos vas (1) de alimentacin de las vlvulas se
conectarn mediante un racor en T a la salida de la unidad de
tratamiento del aire EDU-A3-6. El montaje ser como se describe a
continuacin:
MANUAL DE PRCTICAS
El circuito conectado segn la figura est en estado de reposo.
Accionando la palanca de la vlvula 3/2 pilotamos el distribuidor
5/2 y el vstago del cilindro saldr y continuar en esta posicin
hasta que no se desenclave la palanca. Si se desenclava, el aire de
pilotaje de EDU-A2-4 se evacuar por EDU-A2-1, por lo que la vlvula
5/2 retornar por efecto del muelle y el cilindro evacuar el aire de
la cmara anterior, realizando el retroceso. NOTA: Como se puede ver
en este esquema, las lneas de pilotaje de una vlvula a otra se
representan discontinuas.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 10OBJETIVO Comprobar la necesidad del escape. MATERIAL
Cilindro simple efecto EDU-A1-1. Vlvula 3/2 NC con mando por
palanca EDU-A2-1. Vlvula 3/2 NA con mando por palanca EDU-A2-3.
Unidad FRL EDU-A3-6. DESCRIPCIN Un cilindro simple efecto, como el
descrito en la prctica 7, solo dispone de una conexin de aire, por
lo que podra parecer que con solo abrir y cerrar el paso de aire
comprimido realizaramos el ciclo de entrada y salida del cilindro.
Para comprender la necesidad del escape montaremos el siguiente
circuito:
En l disponemos de una vlvula 3/2 NC con mando por pulsador y
retorno por muelle, que controla un cilindro simple efecto, y una
vlvula 3/2 NC con mando por palanca. Si pulsamos (a) el cilindro
realizar la carrera de avance. Si dejamos de pulsar, el cilindro no
retroceder por quedar aire en el circuito, hasta que pulsemos (b) y
vaciemos el aire.
MANUAL DE PRCTICAS
REALIZACIN Para reproducir el anterior circuito, realizar el
siguiente montaje: la vlvula EDU-A21 nos sirve para controlar el
aire hacia el cilindro de simple efecto y la vlvula EDUA2-1 realiza
el escape del aire presurizado en el cilindro, segn sea la posicin
de su corredera.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 11OBJETIVO Comprender el funcionamiento de un cilindro
doble efecto. MATERIAL Cilindro doble efecto EDU-A1-2. DESCRIPCIN
Los cilindros transforman una fuerza neumtica en una fuerza de tipo
mecnico. Un cilindro de doble efecto se llama as porque permite
aprovechar ambas carreras de ida y de vuelta para realizar trabajo,
contrariamente a lo analizado hasta ahora. Excepto en algunos
casos, normalmente se escoger el cilindro doble efecto frente al de
simple efecto. Al igual que el de simple efecto, consta de una
camisa (4) por donde se desliza un pistn compuesto de un mbolo (5)
y un vstago (3) cilndricos y solidarios. Dispone de dos culatas con
conexiones de entrada y salida de aire (1) y (2). La siguiente
figura esquematiza lo descrito y muestra el smbolo normalizado:
El primer smbolo representa un cilindro de doble efecto. El
segundo incorpora amortiguacin neumtica regulable: unos casquillos
de amortiguacin se encargan de crear un cojinete de aire que atena
la energa cintica del cilindro debida a su velocidad y por tanto
alarga la vida media del cilindro al reducir la potencia del golpe
contra las culatas, adems de ser til en caso de tener que decelerar
cargas. La regulacin se realiza mediante un tornillo incorporado en
cada culata que
MANUAL DE PRCTICAS estrangula mas o menos la salida del aire. El
tercero smbolo incorpora adems deteccin magntica: dentro del mbolo
se coloca un imn para dar seal de final e inicio de carrera a unos
detectores magnticos (EDU-B2-1). Se analizarn estos conceptos mas
detenidamente en prcticas sucesivas. FUNCIONAMIENTO La salida del
vstago del cilindro se realiza cuando entra aire por la cmara
posterior y la cmara anterior se conecta a descarga. En la primera
salida no hay contrapresin en la cmara anterior por lo que el
cilindro saldr a velocidad mayor y menos controlado. Para realizar
la carrera de retorno habr que invertir el sentido del aire: entrar
por la culata anterior y poner a descarga la posterior. Un anlisis
detallado permite detectar la fuerza que realizar un cilindro
cuando se conecta a una determinada presin, o viceversa a que
presin habr que conectarlo para obtener una determinada fuerza.
Tambin veremos que conociendo la presin de servicio y la fuerza que
deseamos hacer podemos seleccionar que cilindro hemos de poner.
Para ello tenemos que considerar la geometra del cilindro, como se
ver a continuacin. F F = P S P = S 2 2 D S+ = F+ = D P 4 4 2 2 2 2
S- = (D - d ) F- = (D - d ) P 4 4 Donde D es el dimetro del mbolo y
d el del vstago. S+ y S- son respectivamente las superficies del
mbolo y la del mbolo menos vstago. F+ y F- son respectivamente las
fuerzas de salida y de entrada del cilindro. Vemos que por
construccin mecnica la superficie efectiva es mayor en el sentido
de ida que en el de vuelta. 2 Las unidades son: cm para los
dimetros, bar (Kg/cm ) para la presin y por tanto Kg. para la
fuerza. En los catlogos comerciales normalmente el dimetro se da en
mm, la presin en bar y la fuerza en N (Newton). Basta hacer la
conversin de unidades adecuada para ver que dividiendo la frmula
anterior de la fuerza por 10 podremos utilizar estas unidades
directamente:
MANUAL DE PRCTICAS F+ = 2 D P 40 F- = 2 2 (D - d ) P 40
Con D y d en mm, P en bar y F en N. EJERCICIO Analizar el
siguiente montaje y decidir que pasar. El cilindro entrar, saldr o
permanecer inmvil?
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 12OBJETIVO Mando de un cilindro de doble efecto.
MATERIAL Cilindro doble efecto EDU-A1-2. Vlvula 5/2 de mando por
piloto neumtico y retorno por muelle EDU-A2-4. Vlvula 3/2 NC de
mando por palanca con enclavamiento EDU-A2-1. Unidad FRL EDU-A3-6.
EJERCICIO Disear un circuito neumtico en el que un cilindro de
doble efecto realice la estampacin de una pieza mientras el
operario mantiene un mando actuado. El cilindro no vuelve a su
posicin inicial hasta que el operario no desacta el mando.
DESCRIPCIN Para realizar el montaje basta utilizar dos vlvulas 3
vas dos posiciones con mando por pulsador y retorno por muelle, que
controlan las dos entradas de aire de un cilindro doble efecto,
como se muestra a continuacin:
Mientras el operario pulsa (a), el cilindro realiza la carrera
de avance. Si despus deja de pulsar (a), el cilindro permanece
inmvil. Mientras pulse (b) el vstago
MANUAL DE PRCTICAS retornar. Para que el cilindro realice la
carrera de ida o de vuelta completa, hay que mantener la actuacin
sobre el correspondiente mando. REALIZACIN Este mismo montaje es
posible hacerlo con una nica vlvula que sea de 5 vas 2 posiciones.
Una posicin de la vlvula introducir aire en la cmara trasera
mientras pone en descarga la delantera, y la otra posicin realizar
el proceso inverso para el retorno del cilindro. Montaremos el
ejercicio como sigue:
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 13OBJETIVO Comprobar el funcionamiento de una vlvula
biestable, a partir de una variante de la prctica 12. MATERIAL
Cilindro de doble efecto EDU-A1-2. Vlvula 5/2 de doble piloto
neumtico EDU-A2-5. Vlvula 5/2 de mando por piloto neumtico y
retorno por muelle EDU-A2-4. Vlvula 3/2 NC de mando por palanca
EDU-A2-3. Unidad FRL EDU-A3-6. EJERCICIO Disear un circuito
neumtico en el que un cilindro de doble efecto realice la
estampacin de una pieza cuando el operario acta sobre un pulsador.
El cilindro realiza su funcin aunque el operario no mantenga el
pulsador actuado, y no vuelve a su posicin inicial hasta que el
operario no acte sobre otro pulsador. DESCRIPCIN Una vlvula de
mando neumtico y retorno por resorte como la EDU-A2-4 analizada
hasta ahora no conserva la posicin de la corredera cuando se evacua
el aire de pilotaje. La vlvula ref. EDU-A2-3 veremos que conserva
la posicin de la corredera aunque se evacue el aire y hasta que no
se le de un impulso en sentido contrario. Su smbolo y el circuito
del ejercicio es el siguiente:
Si pulsamos (A) pilotamos la vlvula biestable provocando la
salida del vstago, la otra lnea de pilotaje queda en descarga. Al
dejar de pulsar (A) el distribuidor pilotado no cambia su posicin
hasta que le llegue un impulso de aire por el otro
MANUAL DE PRCTICAS lado. Si pulsamos (B) ponemos en descarga la
cmara posterior del cilindro y pilotamos para que entre el vstago.
Cabe sealar que las vlvulas biestables pilotadas por seal de aire o
elctrica no han de recibir seal por los dos lados al mismo tiempo
ya que la vlvula se quedara clavada. Con este circuito ese problema
no lo tendremos. REALIZACIN Realizar el circuito segn el siguiente
esquema:
En situacin de reposo el vstago del cilindro permanece retrado
por estar pilotado el lado derecho de EDU-A2-3. Si se acta sobre el
mando de EDU-A2-1 se pilota EDU-A2-4 y en consecuencia cambia el
pilotaje de EDU-A2-3, haciendo avanzar el vstago. Al desenclavar el
mando de EDU-A2-1, el muelle de EDU-A2-4 hace cambiar el pilotaje
de EDU-A2-3, retornando el vstago a su posicin inicial. Podemos ver
una vez mas como las lneas de pilotaje se representan discontinuas
para diferenciarlas de las lneas de presin.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 14OBJETIVO Comprender el funcionamiento de un regulador
de caudal unidireccional. MATERIAL Regulador de caudal EDU-A3-3.
DESCRIPCIN La siguiente imagen muestra la construccin mecnica de un
regulador de caudal.
La velocidad de un cilindro neumtico viene condicionada por:
Presin en la cmara activa x Superficie de esta cmara = = Presin en
la cmara pasiva x Seccin de dicha cmara + Carga til + Rozamientos.
La presin en ambas cmaras y los rozamientos dependen de la
velocidad. Prescindiremos por ahora de los rozamientos.
Representando los pasos interiores del distribuidor como simples
resistencias, nos queda el esquema siguiente:
MANUAL DE PRCTICAS
La presin de la lnea y la atmosfrica (P 1 y Po) son dadas.
Elegido un distribuidor tambin son dadas Re y Rs. Los volmenes de
aire que a presin de trabajo entran y salen del cilindro, estn en
relacin directa con las secciones Sa y Sr. A mayor velocidad,
mayores son ambos volmenes, y por tanto mayores son las prdidas de
carga en Re y en Rs. La presin activa disminuir en Pe hasta P - Pe
, mientras la presin resistente aumentar hasta Po + P. Luego, a
mayor velocidad, menos fuerza activa y ms fuerza resistente. Este
proceso continuar hasta llegar a un equilibrio. Nos basamos en este
principio para un ajuste de la velocidad de los cilindros (ya que
stos y las vlvulas tienen dimensiones normalizadas y no siempre nos
daran la velocidad deseada para una carga dada). Fijmonos que si
aumentamos la resistencia Rs (esto es, dificultamos ms la salida
del aire) aumentar la prdida de carga desde la cmara resistente
hasta la atmsfera y por tanto aumentar la presin resistente
correspondiente a una misma velocidad, con lo que conseguiremos el
equilibrio a una velocidad menor que si no hubiramos aumentado la
resistencia. El montaje correspondiente es el del esquema siguiente
(regulacin de la velocidad de avance):
MANUAL DE PRCTICAS
La restriccin poda haberse colocado en el escape derecho de la
vlvula. Sin embargo es preferible colocarla junto al cilindro para
evitar que las fugas que pueda haber en el tramo que va del
cilindro a la vlvula hagan menos eficaz la regulacin. El smbolo
empleado para el regulador de caudal significa que el flujo es
libre cuando el vstago va de derecha a izquierda, pero que debe
pasar por una resistencia variable al ir de izquierda a derecha.
Esto se expresa tambin diciendo que regulamos el caudal de salida
(de aire del cilindro). Para regular la velocidad en ambos
sentidos, podemos hacer el montaje del esquema siguiente:
REALIZACIN Montar estos circuitos a partir de las vlvulas
disponibles (por ejemplo con los circuitos analizados en anteriores
prcticas) y regular la velocidad de ida y vuelta de los
cilindros.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 15OBJETIVO Principio de funcionamiento de la vlvula
selectora de circuito (funcin O). MATERIAL Vlvula selectora (funcin
O) EDU-A3-1. DESCRIPCIN La vlvula selectora de circuito, tambin
llamada funcin O por analoga con los circuitos elctricos, tiene dos
entradas de aire y una salida, mecanizadas en un cuerpo de
aluminio. En su interior un pistn se encarga de abrir o cerrar el
paso de aire comprimido. La vlvula permite la entrada de aire por
las dos entradas 1 y 1 y la salida de aire por la va 2. Si entra
aire por cualquiera de las dos entradas o por las dos a la vez,
habr aire en la salida. Las siguientes figuras muestran el smbolo
normalizado y la construccin mecnica.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 16OBJETIVO Analizar el funcionamiento de una vlvula
selectora mediante el mando de un cilindro de simple efecto desde
dos puntos diferentes. EJERCICIO Un fabricante de maquinaria
precisa un circuito neumtico tal que permita accionar un cilindro
de simple efecto de forma automtica y manual segn sus necesidades.
Supondremos que el accionamiento automtico se har mediante una
electrovlvula y el manual mediante un distribuidor de mando manual.
MATERIAL Cilindro de simple efecto EDU-A1-1. Vlvula 3/2 de mando
por palanca con enclavamiento EDU-A2-1. Vlvula 3/2 de mando por
palanca EDU-A2-1 o electrovlvula EDU-B2-1. Vlvula selectora de
circuito EDU-A3-1. Unidad FRL EDU-A3-6. DESCRIPCIN La vlvula
selectora O es la encargada de enviar la seal de mando de los
distribuidores al cilindro de simple efecto, permitiendo el
accionamiento del cilindro desde dos puntos distintos mediante
diferentes distribuidores. El circuito del ejercicio sera:
MANUAL DE PRCTICAS REALIZACIN Podemos simular el ejercicio
mediante dos vlvulas 3/2 de accionamiento mecnico, por ejemplo dos
EDU-A2-1. Si no se dispone de ambas se puede utilizar la EDU-A2-1B
cambiando las conexiones 1 y 3. En este caso el montaje quedara
como sigue:
De esta manera efectuamos la misma accin sobre el cilindro desde
dos puntos distintos. Independientemente de la vlvula que se
accione la funcin O se encarga de permitir el paso del aire
comprimido hacia la cabeza del cilindro y de impedir que el aire
fugue por el escape de la otra vlvula 3/2. EJERCICIO Realizar la
misma funcin sin utilizar la vlvula selectora funcin O. Se trata de
colocar dos distribuidores 3/2 en serie, de manera que el primero
alimente al segundo por la va del escape (3). De esta manera,
accionando cualquiera de los distribuidores, el cilindro ir a mas.
La solucin se presenta a continuacin (puede montarse con el
material descrito):
MANUAL DE PRCTICAS
Si se pulsa A el aire pasa a travs de B haciendo salir el
vstago. Si se pulsa B o ambos tambin sale.
NOTA: Intercambiar las vas 1 y 3 de una vlvula 3/2 como se ha
hecho en uno de los ejercicios no siempre ser posible. Depende de
la construccin mecnica de la vlvula. Las vlvulas con pilotaje
interno no lo permiten. NOTA: Se puede realizar la prctica con la
electrovlvula EDU-B2-1, si se conoce o cuando se conozca el
funcionamiento de la parte elctrica.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 17OBJETIVO Principio de funcionamiento de una vlvula de
simultaneidad (funcin Y). MATERIAL Vlvula de simultaneidad (funcin
Y) EDU-A3-2. DESCRIPCIN La vlvula selectora funcin Y, tiene de dos
entradas (1) y una sola salida (2), al igual que la vlvula funcin
O. A diferencia de la funcin O, esta vlvula incluye dos vlvulas
interiores solidarias entre ellas. Su smbolo es el siguiente:
Esta vlvula requiere seal de aire por las dos entradas (1), para
que de salida de aire por la va (2), como se refleja en las dos
primeras imgenes de la siguiente figura. Si no hay seal de aire en
ambas entradas no se obtiene ninguna seal de salida (ver figuras 3
y 4). Cuando el aire llega por una va , el mbolo mvil interno se
desplaza libremente hacia la otra conexin de entrada aislando la va
1 con la 2. De la misma manera sucede cuando entra por la otra va
1.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 18OBJETIVO Comprobar el funcionamiento de una vlvula de
simultaneidad realizando el mando de un cilindro doble efecto con
dos pulsadores a la vez. EJERCICIO Por razones de seguridad, se
pretende mantener ocupadas las dos manos de un operario que ha de
accionar un cilindro de doble efecto. Para ello se dispone de dos
pulsadores. MATERIAL Cilindro doble efecto EDU-A1-2. Vlvula 5/2 de
mando por piloto neumtico y retorno por muelle EDU-A2-4. Vlvula de
simultaneidad EDU-A3-2. Vlvulas 3/2 de mando por palanca EDU-A2-1 y
EDU-A2-3. Unidad FRL EDU-A3-6. DESCRIPCIN El circuito mas sencillo
que cumple con las condiciones descritas sera:
MANUAL DE PRCTICAS El vstago del cilindro sale si se pulsan
simultneamente los mandos A y B. Cuando se deja de pulsar
cualquiera de los dos el cilindro retorna por efecto del muelle de
la vlvula 5/2. REALIZACIN Realizaremos el montaje siguiendo el
siguiente esquema:
Una vez mas utilizamos la vlvula 3/2 normalmente abierta
(EDU-A2-1B) como una normalmente cerrada alimentando por 3 (la va
de escape). Esto en caso de no disponer de dos vlvulas 3/2 NC.
EJERCICIO Realizar la misma funcin sin utilizar la vlvula de
simultaneidad funcin Y. Se trata de colocar dos distribuidores 3/2,
de manera que el primero alimente al segundo por la va de
alimentacin (1). De esta manera es necesario pulsar ambos
MANUAL DE PRCTICAS mandos a la vez para que llegue aire al
cilindro. La solucin se presenta a continuacin (puede montarse con
el material descrito):
NOTA: La funcin de seguridad descrita en que un operario ha de
mantener sus dos manos ocupadas, actualmente se realiza con vlvulas
bimanuales que incorporan la solucin descrita y la mejoran para
evitar posibles errores.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 19OBJETIVO Mando de un cilindro simple efecto y de un
cilindro doble efecto simultneamente. EJERCICIO Un constructor
desea realizar un montaje en que un cilindro de doble efecto
coloque tapones a botellas que circulan por una cinta
transportadora mientras otro cilindro de simple efecto colocado
perpendicular al anterior estampe la etiqueta. Cada ciclo se har
mediante un nico mando. MATERIAL Un cilindro simple efecto
EDU-A1-1. Un cilindro doble efecto EDU-A1-2. Vlvula 3/2 NC
accionada por palanca EDU-A2-1. Vlvula 5/2 de doble piloto neumtico
EDU-A2-3. Vlvula 5/2 de mando neumtico y retorno por muelle
EDU-A2-4. Unidad de tratamiento del aire EDU-A3-6. DESCRIPCIN Se
pretende controlar la salida de dos cilindros cada vez que se pulsa
un mando. El circuito ms simple a partir de los datos del ejercicio
y realizando la operacin sin electrnica sera el siguiente:
MANUAL DE PRCTICAS Mientras se mantiene actuado el pulsador, los
dos cilindros realizan su carrera de avance. Al soltar el pulsador
se evacua el aire de pilotaje de cada distribuidor por lo que el
muelle hace cambiar la corredera y los vstagos retornan. REALIZACIN
La versatilidad de las vlvulas de corredera permite realizar una
aplicacin de varias formas distintas. Una forma mas complicada de
realizar la aplicacin anterior pero que permite entender mejor su
funcionamiento y ver las mltiples posibilidades de aplicacin que
tienen las vlvulas de corredera consistira en montar el circuito
anterior a partir del material descrito al inicio. El montaje
sera:
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 20OBJETIVO Mando de dos cilindros doble efecto
simultneamente. MATERIAL Dos cilindros de doble efecto EDU-A1-2.
Vlvula 3/2 NC accionada por palanca EDU-A2-1. Vlvula 5/2 de doble
piloto neumtico EDU-A2-3. Vlvula 5/2 de mando neumtico y retorno
por muelle EDU-A2-4. Unidad de tratamiento del aire EDU-A3-6.
DESCRIPCIN Al igual que en la prctica anterior, se pretende
controlar la salida de los vstagos de dos cilindros a la vez. Ahora
ambos cilindros son de doble efecto. El circuito mas simple
sera:
Manteniendo la palanca pulsada pilotamos los distribuidores 5/2
de manera que los cilindros realizan la carrera de avance. Al
desenclavar la palanca se evacua el aire
MANUAL DE PRCTICAS de pilotaje permitiendo que el muelle de las
vlvulas 5/2 recupere la posicin de reposo de las mismas y los
cilindros realicen la carrera de retroceso. REALIZACIN A partir del
material descrito ms arriba, el montaje puede realizarse de la
siguiente manera:
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 21OBJETIVO Elevado y posicionado de cajas de cartones.
EJERCICIO Una caja de cartn llega, a travs de una cinta
transportadora, a un punto de la lnea de produccin de una empresa,
donde la caja debe ser elevada a un nivel superior y empujada a un
camino de rodillos poco antes de llegar a este nivel. Todo el
sistema ha de arrancar a travs de un distribuidor de mando manual a
voluntad del usuario. MATERIAL 1 cilindro doble efecto EDU-A1-2. 1
cilindro simple efecto EDU-A1-1. 2 finales de carrera 3/2 NC
rodillo-muelle EDU-A2-2. 1 vlvula 3/2 NC pulsador-muelle EDU-A2-1.
1 vlvula 5/2 de doble pilotaje neumtico EDU-A2-3. DESCRIPCIN Cuando
una caja llega al elevador el operario se encarga de accionar un
pulsador que hace elevar la caja. Cuando sta llega a su altura
mxima un cilindro de simple efecto es el encargado de empujar la
caja hacia el camino de rodillos superior. REALIZACIN Disear el
circuito a partir de las especificaciones requeridas. Sirva como
ayuda la siguiente descripcin detallada. Conectar la salida del
distribuidor 3/2 de mando manual a la va 14 del distribuidor 5/2 de
doble piloto neumtico. El distribuidor 5/2 manda el cilindro a mas
conectando la va 2 con la culata anterior y la 4 con la posterior.
El final de carrera destinado a detectar cuando el cilindro llega a
mas tiene su salida conectada con la culata posterior del cilindro
de simple efecto. Otro final de carrera detecta la posicin de este
cilindro pilotando la va 12 del distribuidor 5/2.
MANUAL DE PRCTICAS FUNCIONAMIENTO En condiciones de reposo el
cilindro de doble efecto que lleva a cabo la elevacin de la caja
est a menos, de manera que cuando se acciona un pulsador este
pilota la vlvula de 5/2 que manda el cilindro. Cuando est llegando
al final de su carrera acciona un final de carrera que abre el paso
de aire al cilindro de simple efecto que empuja la caja al camino
de rodillos superior. Finalmente cuando este llega al final de su
carrera acciona un distribuidor que pilota la vlvula 5/2 y hace
volver el cilindro de doble efecto a su posicin de reposo.
VARIACIONES Esta aplicacin puede realizarse de otras formas, en
funcin del material disponible y de los requisitos exigidos. Si el
cilindro simple efecto es de gran caudal (dimetro grande) no podr
ser controlado directamente por el final de carrera, que suelen ser
vlvulas de paso pequeo (1/8). En ese caso colocaremos una vlvula
3/2 pilotada por aire y retorno por muelle que ser la que haga
llegar aire al cilindro, y cuyo pilotaje vendr del final de
carrera.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 22OBJETIVO Comprender el funcionamiento del detector de
proximidad ptico. SIMBOLO
MATERIAL 1 detector de proximidad inductivo EDU-B2-5.
DESCRIPCION Su configuracin tpica es la de una varilla roscada
que en su interior contiene unos circuitos emisor y receptor
impresos de procesado de seal. La seal de salida la proporciona un
transistor PNP o NPN. FUNCIONAMIENTO El principio fsico de
funcionamiento de las clulas opto electrnicas est basado sobre el
hecho de que la luz generada por un emisor la detecta un receptor
que la convierte en una seal de conmutacin. Diversos son los
sistemas destinados para llevar a cabo este hecho: - barreras
fotoelctricas, - sistema reflex, - sistema reflexin directa, -
fibras pticas, - detectores de infrarrojos. En el sistema de
reflexin directa el emisor y el receptor estn integrados en el
mismo componente. La luz infrarroja modulada, emitida por el
detector, se refleja
MANUAL DE PRCTICAS sobre el objeto a detectar de manera difusa.
Una parte de la luz incidente se refleja retornando al receptor,
que la utiliza para efectuar la conmutacin. APLICACIONES Los
finales de carrera utilizados hasta ahora nos detectan la posicin
del cilindro all donde queremos que se produzca el siguiente
movimiento de una secuencia de cilindros, y mediante aire a presin
pilotan una vlvula de control. Cualquier detector de posicin, sea
por principios magnticos, pticos, elctricos, inductivos,
capacitivos, aprovechan las caractersticas y la posicin del
material a detectar (sea un cilindro, una caja, una pieza de
colores, una pieza metlica, ) para enviar una seal elctrica. En el
caso ptico la seal se produce cuando el receptor recibe la reflexin
de la luz enviada por el emisor. La seal la aprovecharemos para
actuar sobre una electrovlvula de control de un cilindro, y
producir as el siguiente movimiento.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 23OBJETIVO Pulverizacin continua de pintura mediante el
mando automtico de un cilindro sin vstago controlado por una
electro-vlvula de doble bobina. EJERCICIO Disear un circuito tal
que un cilindro sin vstago ejecute movimientos alternativos desde
que se acciona un interruptor elctrico y hasta que ste se
desactiva. MATERIAL A EMPLEAR 2 cilindros doble efecto EDU-A1-2. 1
electrovlvula 5/2 de doble bobina EDU-B2-3. 1 interruptor de
contactos conmutados EDU-B2-8. 2 detectores de proximidad magnticos
EDU-B2-4. NOTA: los detectores de la posicin del cilindro pueden
ser diferentes, en funcin del material disponible (finales de
carrera mecnico-neumticos EDU-A2-2, elctricos EDU-B2-6, detectores
de proximidad magnticos EDU-B2-4, inductivos EDU-B2-5). DESCRIPCIN
DEL CIRCUITO En este caso un cilindro sin vstago se encarga de
realizar el movimiento. Un carro se mueve sobre la camisa del
cilindro, mediante un sistema de cremallera que abre y cierra por
efecto del aire a presin que llega a las culatas. La posicin del
cilindro se detecta mediante dos detectores de proximidad
magnticos. Uno de ellos (A0) detecta posicin al comienzo de la
secuencia, pero no dar corriente hasta que se accione el
interruptor de Marcha/Parada (Run/End, ver figura). A la que se d
seal a la electrovlvula, el cilindro empieza el movimiento y el
detector deja de actuar. Entonces la bobina de la electrovlvula
deja de recibir corriente, pero conserva la posicin por ser
bi-estable (doble bobina). Al final del recorrido de ida es el 2
detector magntico (A1) el encargado de hacer el recorrido de
vuelta. El movimiento no parar hasta cambiar el interruptor, en
cuyo caso acabar el ciclo entero dado que los detectores reciben
seal directamente de la lnea de tensin. MONTAJE DEL EJERCICIO
Realizar el esquema elctrico y el neumtico adjuntos.
MANUAL DE PRCTICAS
NOTA: La parte del esquema elctrico a la izquierda del
interruptor Run/End corresponde a la fuente de alimentacin. Se
trata de un circuito de paro prioritario (Power OFF prevalece sobre
Power ON) y una lmpara indicadora de tensin 24 V C.C. IMPORTANTE:
en la prctica estos esquemas que contienen bobinas y detectores con
diferentes consumos se hacen pasar a travs de rels elctricos que
evitan que algn componente reciba sobreintensidad (los detectores
quedaran con los contactos pegados, etc.). Dejamos al profesorado
la modificacin del circuito elctrico como una variante de este
ejercicio.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 24OBJETIVO Un cilindro ha de realizar un recorrido para
pulir piezas apiladas, mediante el mando automtico de un cilindro
doble efecto controlado por una electro-vlvula de simple bobina,
para garantizar el retorno del cilindro en caso de fallo. EJERCICIO
Disear un circuito tal que un cilindro doble efecto ejecute
movimientos alternativos desde que se acciona un interruptor
elctrico y hasta que ste se desactiva, controlado mediante una
vlvula simple bobina. MATERIAL A EMPLEAR 1 cilindro doble efecto
EDU-A1-2. 1 electrovlvula 5/2 de simple bobina EDU-B2-3 1
interruptor de contactos conmutados EDU-B2-8 2 detectores de
proximidad magnticos EDU-B2-4. NOTA: los detectores de la posicin
del cilindro pueden ser diferentes, en funcin del material
disponible (finales de carrera mecnico-neumticos EDU-A2-2,
elctricos EDU-B2-6, detectores de proximidad magnticos EDU-B2-4,
inductivos EDU-B2-5). DESCRIPCIN DEL CIRCUITO En este caso el
control del cilindro de doble efecto se realiza con una vlvula
monoestable: no conserva la posicin en caso de no recibir seal
elctrica, pues consta de una sola bobina y retorna por muelle. La
posicin del cilindro se detecta mediante dos detectores de
proximidad magnticos. Uno de ellos (A0) detecta posicin al comienzo
de la secuencia, pero no dar corriente hasta que se accione el
interruptor de Marcha/Parada (Run/End, ver figura). A la que se d
seal a la electrovlvula, el cilindro empieza el movimiento y el
detector deja de actuar. Entonces la bobina de la electrovlvula
dejara de recibir corriente y volvera a cambiar su posicin,
haciendo retroceder el cilindro nada mas haber comenzado a salir.
En este caso por tanto tenemos que colocar rels que permitan
recordar la posicin que ha de tener la vlvula. Realizando el
proceso de realimentacin de la bobina descrito en la figura
mediante el rel R3 y su contacto NA (R3) aseguramos el avance del
cilindro. Para desenclavar el circuito se ha de colocar un
contacto
MANUAL DE PRCTICAS normalmente cerrado de un rel (R2) que
permita desenclavar la realimentacin. El movimiento no parar hasta
cambiar el interruptor, en cuyo caso acabar el ciclo entero dado
que los detectores reciben seal directamente de la lnea de tensin.
MONTAJE DEL EJERCICIO Realizar el esquema elctrico y el neumtico
adjuntos.
NOTA: La parte del esquema elctrico a la izquierda del
interruptor Run/End corresponde a la fuente de alimentacin. Se
trata de un circuito de paro prioritario (Power OFF prevalece sobre
Power ON) y una lmpara indicadora de tensin 24 V C.C.
MANUAL DE PRCTICAS
Prctica 25OBJETIVO Un cilindro elstico tiene que nivelar y
absorver las vibraciones del remolque de un camin cuando este se
carga, mediante el mando de un regulador de presin. EJERCICIO
Disear un circuito tal que un cilindro elstico (simple efecto)
ejecute una fuerza de compensacin cuando se aplica una carga sobre
el. MATERIAL A EMPLEAR 1cilindro elstico EDU-A1-5 1 batera de 3
reguladores EDU-A3-8 DESCRIPCIN DEL CIRCUITO El cilindro elstico
funciona como un cilindro de simple efecto, se extienden cuando se
introduce aire comprimido proporcionando carreras cortas de alta
potencia. Debido a su elasticidad puede moverse en cualquier
direccin por lo que es ideal para aislar vibraciones y elevar
grandes cargas. La extensin mxima de estos cilindros se debe
limitar externamente ya que pueden causar serios prejuicios en
mquinas y operarios. Se utilizarn dos cilindro de doble efecto,
pero funcionando como cilindros de simple efecto sin muelle, que
sern los encargado de simular la carga que lleva el remolque del
camin y al mismo tiempo delimitarn la extensin del cilindro elstico
para evitar un mal funcionamiento de este. Estos cilindros estn
diseados con el vstago alargado para evitar que el usuario del
modulo pueda recibir daos fsicos. El mando de los tres cilindros se
realizar mediante 3 reguladores montados en manifold. Estos
reguladores se caracterizan por tener una entrada de presin comn
con tres salidas individuales de presin. Tarando a una misma presin
los dos reguladores que controlan los cilindros con vstago
simularemos la carga que introducimos en el remolque, con lo que
ajustando el regulador que manda al cilindro elstico podremos
nivelar la altura del remolque. Para comprobar la elasticidad del
cilindro de fuelle proporcionaremos diferentes presiones a los
cilindros con vstago.
MANUAL DE PRCTICAS REALIZACIN Realizaremos el montaje siguiendo
el siguiente esquema:
EDU-A3-8
EDU-A1-5