¿Qué es la neumática?
La palabra neumática proviene del griego:
Πνευµμα << Pneuma >> → Aire / Respiración
TIEMPO
EVOLUCIÓN
¿Qué es la neumática?
Actualmente, se entiende por neumática a la utilización de aire comprimido como
medio de trabajo en la industria.
TIEMPO
EVOLUCIÓN
¿Qué es la neumática?
Es la generación, preparación, distribución y utilización del aire comprimido para
realizar un trabajo y con ello controlar un proceso.
Aplicaciones de la neumática
Algunas de las aplicaciones que tiene la neumática en la industria son:
�• Desplazamiento
�• Sujeción de piezas Técnicas de
�• Posicionamiento manipulación
�• Orientación
�• Embalaje
�• Llenar
�• Dosificar
�• Bloquear
�• Accionar ejes
�• Abrir y cerrar puertas
�• Transportar materiales Técnicas
�• Girar piezas especializadas
�• Separar piezas
�• Apilar piezas
�• Estampar y prensar
�• Deformar
�• Cortar materiales
�• Perforar
�• Tornear
�• Fresar Técnicas de
�• Cortar fabricación
�• Acabar
�• Deformar
�• Controlar
Ventajas de la neumática
A primera vista puede sorprender que el uso de la neumática se haya extendido de
forma tan intensa y rápida en un espacio de tiempo tan corto.
Esto se debe principalmente a sus ventajas:
Cantidad
Transporte
Acumulación / Almacenamiento
Temperatura
Seguridad
Limpieza
Construcción / Composición
Velocidad
Resistencia a sobrecargas
Desventajas de la neumática
Para poder delimitar exactamente los campos de aplicación de la neumática, es
necesario indicar no solamente las ventajas, sino también los inconvenientes de la
utilización del aire comprimido:
Costo
Preparación / Acondicionamiento
Compresión
Fuerza
Escape
Magnitudes físicas y unidades de la neumática
SUPERFICIE
PRESIÓN
FUERZA Ley de Newton
la fórmula es:
F = m �• a F = fuerza
m = masa
a = aceleración
F = fuerza
P = presión
A = área
Pero también:
F = P �• A
Magnitudes físicas y unidades de la neumática
Presión es la fuerza que se aplica a un cuerpo por unidad de área:
AREA
PRESIÓN
FUERZA La fórmula es:
AFP
P = presión
F = fuerza
A = área
La presión es directamente proporcional a la fuerza e inversamente proporcional al área.
Variables del aire comprimido
Restricción: Es la oposición que ofrecen
los distintos elementos componentes de la
red de aire comprimido en una instalación.
Ejemplo: codos, válvulas, conexiones �“T�”,
Caudal (Q): Es la cantidad de aire
que fluye a través de una tubería
por unidad de tiempo, el caudal se
expresa como:
Q=V/t
Variables del aire comprimido
La fuerza de los actuadores neumáticos
esta determinada por la presión del aire
comprimido.
La velocidad de los actuadores neumáticos
está determinada por el caudal de aire
comprimido.
Variables del aire comprimido
Compresibilidad: Es la capacidad de una sustancia de reducir su volumen mediante un
aumento de presión que se ejerce sobre ella.
Preparación del aire comprimido
Para garantizar la fiabilidad del sistema neumático, es necesario que el aire
alimentado a éste tenga un nivel de calidad suficiente.
Para ello es necesario garantizar tres factores:
Presión correcta
Aire seco
Aire limpio
Es necesario tratar el aire comprimido por que éste contamina el sistema
Preparación del aire comprimido
Se puede decir entonces que el aire comprimido es eficiente cuando se garantizan los
siguientes factores:
Presión correcta
Pocas partículas
Menor
condesación
Lubricación
adecuada
Generación del aire comprimido
El compresor
La generación del aire comprimido empieza por la compresión del aire.
Existen diferentes tipos de compresores y se clasifican por su construcción interna:
De embolo alternativo.
! De flflujo.
! De émbolo giratorio.
Símbolo del compresor Norma DIN 1219
Distribución del aire comprimido
El acumulador
Después de haber pasado por el compresor y por un enfriador, el aire comprimido llega al
acumulador.
Un acumulador o tanque de almacenamiento cumple con varias funciones:
Reduce las caídas de presión en la línea.
! Sirve como respaldo de energía neumática.
! Evita el funcionamiento del compresor de manera continua.
! Ayuda a eliminar la humedad, provocando condensados debido al enfriamiento
que provoca su gran volumen.
Distribución del aire comprimido
El tamaño del acumulador depende de los siguientes criterios:
Caudal del compresor.
Cantidad de aire requerida por el sistema.
Red de tuberías.
Regulación del compresor.
Oscilación permisible de la presión en el sistema.
Nota.- Durante el proceso de enfriamiento, el agua se condensa, por lo que el acumulador deberá tener un grifo de purga de condensados.
Símbolo del acumulador
Norma DIN 1219
Distribución del aire comprimido
El secador
Al comprimir un gas, su temperatura aumenta en la misma proporción que se ha
comprimido provocando la condensación.
Para eliminar la humedad en el aire comprimido utilizamos dispositivos secadores de
aire. Entre los principales tenemos:
Símbolo del secador
Norma DIN 1219
! Secador por enfriamiento (90-95% efificiencia)
! Secador por absorción (55-60% efificiencia)
! Secador por adsorción (70-75% efificiencia)
Distribución del aire comprimido
Secadores por adsorción
Es un proceso físico.
La humedad existente en el aire se
deposita en la superficie porosa de la
masa de secado.
Regeneración por medio de corriente
de aire caliente.
Pueden lograrse puntos de
condensación a presión hasta -90°C.
Distribución del aire comprimido
Secadores por absorción
Es un proceso químico.
La humedad presente en el aire se une a
una masa de secado.
La masa de secado se disuelve y debe ser
sustituida.
Presenta altos costos de funcionamiento,
pero tiene una instalación sencilla.
No requiere de fuentes de energía externas.
Distribución del aire comprimido
Secadores por enfriamiento
Con el secado por enfriamiento
se logran puntos de
condensación a presión entre
+2°C y +5°C.
Este es el secador empleado
más frecuentemente.
Su funcionamiento es fiable y
presenta bajos costos de
mantenimiento.
Distribución del aire comprimido
Para que la distribución del aire comprimido sea confiable, es recomendable acatar una
serie de puntos como:
Las dimensiones correctas del sistema de tuberías.
La dimensión correcta de los actuadores.
La resistencia del caudal de aire.
El material de las tuberías.
La configuración de la red neumática.
Distribución del aire comprimido
Desnivel
Derivación
Regulador
Condensado
Desde el
compresor
Válvula de cierre
Filtro
Lubricador
de agua Separador
Preparación del aire comprimido
1 �– 2% de pendiente
Depósito
de aire
Compresor
Colector de condensados
Unidad de mantenimiento
40cm
Preparación del aire comprimido
En caso de no haber tratado previamente el aire comprimido, se puede ocasionar el
siguiente daño en sus elementos:
Preparación del aire comprimido
+
Filtro y purga de condensados Lubricador Regulador
de presión
+ =
Unidad de Mantenimiento
Preparación del aire comprimido
Filtro
Todos los filtros de línea FESTO están equipados
con elementos filtrantes de 40 micras.
Generalmente para el 90% de las aplicaciones,
esta capacidad de filtrado es adecuada pero en
algunas ocasiones no es suficiente, ya que el
más del 80 % de los contaminantes es menor a
2 micras.
En el caso de querer eliminar partículas muy
pequeñas se recomienda el filtrado por etapas
para evitar la saturación del cartucho en corto
tiempo.
40 5
1
0.01
Preparación del aire comprimido
Cambio del filtro
El filtro debe ser cambiado cuando
existe una caida de presión entre la
entrada y la saluda de la unidad de
mantenimiento.
Lo mejor es instalar un indicador de
caida de presión, cuando ésta se
active es señal de que el filtro
deberá ser cambiado.
Preparación del aire comprimido
¿Cuál es la presión más adecuada para el sistema?
La mínima posible para operar el sistema suavemente.
Regulador de presión
Símbolo del regulador de presión con manómetro
Norma DIN 1219
Preparación del aire comprimido
Lubricador
Símbolo del lubricador
Norma DIN 1219
¿Qué tipo de aceite se debe utilizar?
Lo mejor es NO usar aceite.
En donde es necesario utilizar aceite (sistemas con altas oscilaciones en dispositivos de trabajo) se
recomienda utilizar:
Aceite hidráulico con una viscosidad igual a 32mm2/s
Distribución del aire comprimido
Recomendaciones
El vaso debe estar a la mitad para que
el aire ayude a que el aceite suba a la
mirilla y desde ahí se controla la caída
de las gotas:
1 o 2 gotas por minuto para
oscilaciones bajas.
3 o 4 por minuto gotas a
oscilaciones altas.
Elementos de trabajo neumáticos
Son elementos que transforman la energía neumática en energía mecánica.
FUNCIONAMIENTO
Actuadores de simple efecto
Actuadores de doble efecto
1.- ACTUADORES LINEALES
(pistones, músculos, etc.)
2.- ACTUADORES GIRATORIOS
(motores, rotics)
Elementos de trabajo neumáticos
Elementos de trabajo neumáticos
Cilindro real
Corte seccionado Símbolo
En aire se alimenta en un solo lado y puede
ejecutar un trabajo en un solo sentido.
Para que el cilindro retroceda, debe descargarse
primero el aire contenido en la cámara para que
se mueva el vástago por la fuerza que ejerce el
resorte incorporado.
Aplicaciones: Sujetar o expulsar piezas
Cilindro de simple efecto
Elementos de trabajo neumáticos
Cilindro de simple efecto
Culata posterior Camisa del ciíndro
Culata anterior
Embolo Vástago
Orificio de escape
Resorte de reposición Entrada de aire
Elementos de trabajo neumáticos
Cilindro de doble efecto
Cilindro real
Corte seccionado Símbolo
Reciben aire comprimido en ambos lados, por
lo que pueden ejecutar un trabajo en ambos
sentidos.
Antes de ejecutarse el movimiento en el sentido
contrario, es necesario descargar primero el aire
contenido en la cámara del lado opuesto.
Aplicaciones: Elevar o mecanizar piezas
Elementos de trabajo neumáticos
Cilindro de doble efecto
Culata posterior Camisa del ciíndro Culata anterior
Embolo Vástago
Entrada de aire Entrada de aire
Elementos de trabajo neumáticos
Actuadores lineales: Cilíndros sin vástago
Cursor y embolo fijos mecánicamente.
Cinta hermética para sellar la carrera.
Con amortiguamiento en los finales de
carrera en ambos extremos.
APLICACIONES
Área restringida y gran distancia.
Símbolo
Norma DIN 1219
Elementos de trabajo neumáticos
Actuadores lineales: Cilíndro Tandem
Símbolo
Norma DIN 1219
Duplicación de la fuerza mediante el acoplamiento de dos émbolos
Múltiples posiciones
APLICACIONES
Área restringida y gran fuerza
Elementos de trabajo neumáticos
Actuadores lineales: Cilíndro de doble vástago
Puede ser con vástago hueco para el manejo de ventosas.
Doble apoyo para evitar el pandeo del vástago.
APLICACIONES
Manipulación
Símbolo
Norma DIN1219
Elementos de trabajo neumáticos
Actuadores giratorios: De ángulo limitado
Rótic
Par relativamente pequeño.
Similar al de doble efecto.
Ángulo de giro de 180 y 270 grados, ajustable.
APLICACIONES
Limpiadores.
Transportar piezas en ensamble.
Símbolo
Norma DIN1219
Elementos de mando
Válvulas de vías
Válvulas de caudal
Válvulas de bloqueo
Válvulas de temporizadoras
Válvulas de presión
Elementos de mando
Válvulas de vías
Las tareas más importantes de las válvulas de vías son las siguientes:
�• Abrir o bloquear al alimentación de aire comprimido
�• Permitir que los cilindros avance y retrocedan
Las válvulas de vías conmutan reaccionando ante las señales de salida de la unidad de control y bloquean o abren el paso en la parte funcional.
Elementos de mando
1. La válvula se representa con un rectángulo en posición horizontal:
2. El rectángulo se puede dividir en varios cuadrados que representan las
posiciones de la válvula:
2 posiciones 3 posiciones 4 posiciones
Válvulas de vías (Nomenclatura de válvulas)
Elementos de mando
3. Las fechas representan las vías (pasos de aire) mientras que los bloqueos de aire
son tepresentados por "T":
4. Los triánguos representan la entrada de aire, mientras que los triángulos invertidos
representan los puertos por donde el aire es expulado:
2 vías 5 vías 4 vías 3 vías
Válvulas de vías (Nomenclatura de válvulas)
Elementos de mando
5. Las válvulas de vías tienen siempre una posición de reposo y se identifica por
ser la 2° posición de izquierda a derecha:
Posición de reposo Posición de reposo
Posición de reposo Posición de reposo
Norma ISO 1219
Válvulas de vías (Nomenclatura de válvulas)
Elementos de mando
Festo Didactic México Ing. Luis Daniel García Salas 24.08.12
6. Estando en la posición de reposo:
• La segunda vía inferior de derecha a izquierda será siempre la alimentación y
será denotado por el número 1
• Las restante vías inferiores serán siempre los escapes de aire, denotados por
los números impares (3,5,...) y se escribirán de derecha a izquierda.
• Las vías superiores serán simpre los servicios, salida o utilizaciones y se
denotan por los números pares (2,4,...) y se escribirán de derecha a izquierda.
1 3 5
2 4
Válvulas de vías (Nomenclatura de válvulas)
Elementos de mando
Festo Didactic México Ing. Luis Daniel García Salas 24.08.12
Tipos de accionamientos (Por fuerza muscular)
Elementos de mando
Festo Didactic México Ing. Luis Daniel García Salas 24.08.12
Tipos de accionamientos (Por accionamiento mecánico)
Elementos de mando
Festo Didactic México Ing. Luis Daniel García Salas 24.08.12
Tipos de accionamientos (Por aire comprimido)
Elementos de mando
Festo Didactic México Ing. Luis Daniel García Salas 24.08.12
Tipos de accionamientos (Por fuerza muscular)
Elementos de mando
Festo Didactic México Ing. Luis Daniel García Salas 24.08.12
Activación directa de un cilindro de simple efecto
Elementos de mando
Festo Didactic México Ing. Luis Daniel García Salas 24.08.12
Activación directa de un cilindro de simple efecto
Elementos de mando
Festo Didactic México Ing. Luis Daniel García Salas 24.08.12
Activación directa de un cilindro de doble efecto
Elementos de mando
Festo Didactic México Ing. Luis Daniel García Salas 24.08.12
Activación directa de un cilindro de doble efecto
Elementos de mando
Festo Didactic México Ing. Luis Daniel García Salas 24.08.12
La simbología de los elementos neumáticos nos muestra el comportamiento que
tienen los componentes de manera funcional.
Sin embargo dicha simbología no nos indica la construcción interna que tienen
dichos elementos.
Ejemplo:
Válvula de 3/2 vías con asiento de bola
Válvula de 3/2 vías con asiento plano
Elementos de mando
Festo Didactic México Ing. Luis Daniel García Salas 24.08.12
Válvula de 4/2 vías Válvula de 5/2 vías Vs
Festo Didactic México Ing. Luis Daniel García Salas 24.08.12
Entrada de señales
Procesamiento de señales
Emisión de mando
Ejecución de las ordenes
Elementos de alimentación
Compresores
Acumuladores de aire a presión
Válvula reguladora de presión
Unidad de mantenimienrto
Elementos de entrada
Válvulas de vías
Interruptores de proximidad
Barreras de aire
Elementos de procesamiento
Válvulas lógicas
Válvulas temporizadoras
Válvulas de presión
Conmutadores paso a paso
Elementos de control final
Válvulas de vías
Elementos de trabajo
Cilindros
Motores
Indicadores ópticos
Estructura básica de un sistema neumático
Alimentación de energía
Funciones lógicas
La función conjunción: �“Y�” / �“AND�”
Tabla de verdad
Entrada (X) Entrada (Y) Salida (A)
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Funciones lógicas
La función disyunción: �“O�” / �“OR�”
Tabla de verdad
Entrada (X) Entrada (Y) Salida (A)
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Sistemas secuenciales
Un proceso secuencial es aquel que se
ejecuta en un orden lógico y cronológico.
Para el diseño de sistemas neumáticos
secuenciales existen varios métodos:
Método básico.
Método de rodillo abatible.
Método de cascada.
Método de paso a paso:
Mínimo.
Máximo.
Método básico
1) De acuerdo con el problema propuesto, dibujar un croquis de situación.
2) Proponer según la aplicación, el diagrama de potencia neumático y los
sensores de final de carrera a utilizar.
3) Realizar el diagrama de movimientos ó de espacio-fase.
4) Indicar y numerar a los elementos de señal (sensores) en el diagrama anterior.
5) Utilizar la información anterior para el desarrollo del circuito de control
neumático.
Ejercicio
Elevador y distribuidor de paquetes
Al pulsar el botón de inicio, el paquete
es elevado por el cilindro A (cilindro de
elevación).
A continuación es empujado a otro
transportador por medio del cilindro B
(cilindro de transferencia).
El Cilindro A debe retroceder primero,
seguido del cilindro B.
Los cilindros avanzan y retroceden
por medio de válvulas biestables.