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NEUMNEUMNEUMNEUMTICA TICA TICA TICA

CN

INDICE GENERAL

1.- INTRODUCCION A LA NEUMTICA PRCTICA

Que puede hacer la neumtica? Propiedades del aire comprimido

2.- EL SISTEMA NEUMTICO BSICO

Sistema de produccin de aire Sistema de consumo de aire

3.- TRATAMIENTO DE AIRE

Filtraje (Partes y funcionamiento)

Regulacin de la presin (Partes y funcionamiento) Lubricacin (Partes y funcionamiento)

4.- VLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

Funciones de las vlvulas

Simbologa Tipos de vlvulas Vlvulas auxiliares

5.- ACTUADORES

Tipos de actuadores

Construccin Funcionamiento

6.- EJERCICIOS

Alimentador de piezas manual Control de puerta contra incendio Alimentador de piezas semiautomtico Mesa indexadora Control de puerta corrediza Prensa neumtica (Mando Bimanual Temporizado) Transferencia de material

1.- INTRODUCCION A LA NEUMTICA PRCTICA

Que puede hacer la neumtica?

Propiedades del aire comprimido

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INTRODUCCION A LA NEUMTICA PRCTICA

Un sistema neumtico es el que transmite y controla la energa por medio de la utilizacin de liquido o gas presurizado.

En la neumtica, esta potencia es aire que procede de la atmsfera y se reduce en volumen por compresin aumentando as su presin. El aire comprimido se utiliza principalmente para trabajar sobre un mbolo o paleta. Aunque esta energa se puede utilizar en muchas facetas de la industria es el campo de la neumtica industrial el que nos ocupa. La utilizacin correcta del control neumtico requiere un conocimiento adecuado de los componentes neumticos y de su funcin para asegurar su integracin en un sistema de trabajo eficiente. Aunque normalmente se especifique el control electrnico usando un secuenciador programable u otro controlador lgico, sigue siendo necesario conocer la funcin de los componentes neumticos en este tipo de sistema. Este captulo trata de la tecnologa de los componentes de sistemas de control. Describe tipos y caractersticas de diseo de equipos de tratamiento de aire, actuadores y vlvulas, mtodos de interconexin y presenta los circuitos neumticos fundamentales.

QU PUEDE HACER LA NEUMTICA? Las aplicaciones del aire comprimido no tienen lmites: desde la utilizacin por parte de la ptica, por medio de aire a baja presin para comprobar la presin del filtro en el ojo humano; la multiplicidad de movimientos lineales y rotativos en mquinas con procesos robticos, hasta las grandes fuerzas necesarias para las prensas neumticas y taladros neumticos que rompen el hormign. La breve lista y los diagramas indicados a continuacin sirven solamente para indicar la versatilidad y variedad del control neumtico en funcionamiento en una industria en continua expansin.

Accionamiento de vlvulas de sistema para aire, agua o productos qumicos.

Accionamiento de puertas pesadas o calientes.

Descarga de depsitos en la construccin, fabricacin de acero, minera e industrias qumicas.

Apisonamiento en la colocacin de hormign.

Elevacin y movimiento en mquinas de moldeo.

Pulverizacin de la cosecha y accionamiento de otros equipos de tractores.

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Pintura por pulverizacin.

Sujecin y movimiento en el trabajo de la madera y la fabricacin de muebles.

Montaje de planillas y fijaciones en la maquina de ensamblado y mquinas herramientas.

Sujecin para encolar, pegar en caliente o soldar plsticos.

Sujecin para soldador fuerte y normal.

Operacin de conformado para curvado, trazado y alisado.

Mquina de soldadura fuerte y normal.

Ribeteado.

Accionamiento de cuchillas de guillotina.

Mquinas de embotellado y envasado.

Accionamiento y alimentacin de maquinaria para trabajar la madera.

Plantillas de ensayo.

Mquinas herramientas, mecanizado o alimentacin de herramientas.

Transportadores de componentes y materiales.

Robots neumticos.

Calibradores automticos.

Extraccin del aire y elevacin por vaco de placas finas.

Equipo para odontologa. Entre otras aplicaciones.

PROPIEDADES DEL AIRE COMPRIMIDO Algunas razones importantes para la extensa utilizacin del aire comprimido en la industria son: Disponibilidad Muchas fabricas e instalaciones industriales tienen un suministro de aire comprimido en las reas de trabajo, adems de compresores porttiles que pueden ser tiles en lugares lejanos de la planta. Almacenamiento

Si es necesario, se puede almacenar fcilmente en grandes cantidades por medio de depsitos. Simplicidad de diseo y control Los componentes neumticos son de configuracin sencilla y se montan fcilmente para proporcionar sistemas automatizados extensos con un control relativamente sencillo.

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Eleccin del movimiento Ofrece un movimiento lineal o rotacin angular con velocidades de funcionamiento fijas y continuamente variables. Economa La instalacin tiene un costo relativamente bajo debido al costo modesto de los componentes. Tambin el mantenimiento es poco costoso, debido a su larga duracin con apenas algunas averas dentro de la vida til del equipo. Fiabilidad Los componentes neumticos tienen una larga duracin que tiene como consecuencia la elevada fiabilidad del sistema. Resistencia al entorno A este sistema no le afectan ambientes con temperaturas elevadas, polvo o atmsferas corrosivas en los que otros sistemas fallan. Limpieza del entorno

Es limpio y, con un adecuado tratamiento de aire en el escape, se puede

instalar segn las normas de cuanto limpio.

Seguridad No presenta peligro de incendio en reas de riesgo elevado y el sistema no

est afectado por la sobrecarga, puesto que los actuadores se detienen o se sueltan simplemente. Los actuadores neumticos no producen calor.

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2.- EL SISTEMA NEUMTICO BSICO

Sistema de produccin de aire

Sistema de consumo de aire

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EL SISTEMA NEUMTICO BSICO

Los cilindros neumticos, los actuadores de giro y los motores de aire suministran la fuerza y el movimiento a la mayora de los controles neumticos para sujetar, mover, formar y procesar el material.

Para accionar y controlar estos actuadores, se requieren otros componentes neumticos, por ejemplo unidades de acondicionamiento de aire para preparar el aire comprimido y vlvulas para controlar la presin, el caudal y el sentido del movimiento de los actuadores. Un sistema neumtico bsico, ilustrado en la figura 1.1 se compone de dos secciones principales: El sistema de produccin. El sistema de consumo del aire (utilizacin).

Figura 1.1 Sistema Neumtico Bsico

SISTEMA DE PRODUCCIN DE AIRE Las partes componentes y sus funciones principales son: 1.- Compresor El aire tomado a presin atmosfrica se comprime y se entrega a presin ms elevada al sistema neumtico. Se transforma as la energa mecnica en energa neumtica.

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2.- Motor elctrico Suministra la energa mecnica al compresor, transforma la energa elctrica en energa mecnica. 3.- Presostato Controla el motor elctrico detectando la presin en el depsito. Se regula a la presin mxima a la que desconecta el motor y a la presin mnima a la que vuelve a arrancar el motor. 4.- Vlvula anti-retorno Evita que el aire comprimido del compresor que va hacia el deposito, regrese cuando el compresor este parado. 5.- Depsito Almacena el aire comprimido. Su tamao est definido por la capacidad del compresor. Cuanto ms grande sea su volumen, ms largos son los intervalos entre los funcionamientos del compresor. 6.- Manmetro

Indica la presin del depsito. 7.- Purga automtica Purga toda el agua que se condensa en el depsito sin necesidad de supervisin. 8.- Vlvula de seguridad Expulsa el aire comprimido en el depsito cuando la presin dentro del mismo a superado su nivel mximo. 9.- Secador de aire refrigerativo Enfra el aire comprimido hasta pocos grados por encima del punto de congelacin y condensa la mayor parte de la humedad del aire, lo que evita tener agua en el resto del sistema. 10.- Filtro de lnea

Al encontrarse en la tubera principal, este filtro debe tener una cada de presin mnima y la capacidad de eliminar el aceite lubricante en suspensin, sirve para mantener la lnea libre de polvo, agua y aceite.

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SISTEMA DE CONSUMO DE AIRE 1.- Purga del aire Para el consumo, el aire es tomado de la parte superior de la tubera para permitir que la condensacin ocasional permanezca en la tubera principal; cuando alcanza un punto bajo, una salida de agua desde la parte inferior de la tubera ir a una purga automtica eliminado as el condensado. 2.- Purga automtica Cada tubo descendiente debe de tener purga en su extremo inferior. El mtodo ms eficaz es una purga automtica que impide que el agua se quede en el tubo en el caso en que se descuide la purga manual. 3.- Unidad de acondicionamiento del aire Acondiciona el aire comprimido para suministrar aire limpio a una presin ptima y ocasionalmente aade lubricante para alargar la duracin de los componentes del sistema neumtico que necesitan lubricacin. 4.- Vlvula direccional Proporciona presin y pone a escape alternativamente las dos conexiones del cilindro para controlar la direccin del movimiento. 5.- Actuador Transforma la energa potencial del aire comprimido en trabajo mecnico. En la figura se ilustra un cilindro lineal, pero puede ser tambin un actuador de giro o una herramienta neumtica, etc. 6.- Controladores de velocidad Permiten una regulacin fcil y continua de la velocidad de movimiento del actuador.

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3.- TRATAMIENTO DE AIRE

Filtraje (Partes y funcionamiento)

Regulacin de la presin (Partes y funcionamiento)

Lubricacin (Partes y funcionamiento)

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TRATAMIENTO DE AIRE

Como se ha descrito anteriormente, el aire atmosfrico lleva polvo y humedad. Tras la compresin, la humedad se condensa en el post-enfriador y en el depsito, pero siempre queda algo de esta humedad. Adems, finas partcula de aceite carbonizado, cascarillas de la tubera y otras materias extraas como por ejemplo material de sellado o empaques forman sustancias gomosas. Todo esto puede producir efectos nocivos al equipo neumtico, incremento al desgaste de las juntas y de los componentes, la deformacin de las juntas y la corrosin y atasco de las vlvulas. Para eliminar estos contaminantes, es necesario limpiar posteriormente el aire lo ms cerca posible del punto de utilizacin. El tratamiento de aire incluye tambin la regulacin de presin y a veces la lubricacin. FILTRAJE Filtro estndar El filtro estndar consta de un separador de agua y un filtro combinados. Si el aire no ha sido deshidratado anteriormente, se recoger una cantidad considerable de agua y el filtro retendr impurezas slidas como partculas de polvo y de xido. La separacin del agua se produce principalmente por una rotacin rpida del aire, provocada por un deflector ubicado en la entrada del filtro, las partculas ms pesadas de suciedad, agua y aceite son expulsadas para impactar contra el vaso del filtro antes de ir a depositarse en el fondo. Entonces el lquido puede ser drenado por una purga manual o automtica. La placa separadora crea una zona de calma debajo del torbellino de aire, impidiendo que el lquido separado vuelta a entrar en la corriente de aire. El elemento filtrante elimina la partcula ms fina de polvo, de cascarilla, de xido y de aceite carbonizado al fluir el aire hacia la salida. El elemento filtrante estndar elimina todas las partculas contaminantes de hasta 5 micras. Este elemento puede retirarse fcilmente, lavarse y reutilizarse un cierto nmero de veces antes de que sea necesario sustituirlo debido a una cada de presin excesiva.

El vaso se fabrica normalmente de policarbonato. Por seguridad, debe de estar protegido por un protector metlico. En ambientes qumicos peligrosos deben utilizarse materiales especiales para el vaso. Cuando el mismo est expuesto a calor, chispas, etc. Es recomendable utilizar un vaso metlico.

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Figura 1.2 Tpico filtro separador y purga automtica opcional

Si el agua de condensaciones se acumula a gran velocidad, es aconsejable instalar

una purga automtica. La parte derecha de la figura 1.2 ilustra una unidad integrada de purga automtica

de tipo flotador para filtros estndar.

REGULACIN DE LA PRESIN La regulacin de la presin es necesaria, ya que a presiones por encima del nivel ptimo, se produce un desgaste rpido con un incremento mnimo o nulo de efectividad. Cuando la presin del aire es demasiado baja, resulta muy costosa esta condicin puesto que tiene como consecuencia un rendimiento escaso. Regulador estndar Los reguladores de presin pueden tener un mbolo o diafragma para equilibrar la presin de salida contra la fuerza regulable de un resorte.

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La presin de salida se predispone regulando el tornillo que carga el resorte de regulacin para mantener abierta la vlvula principal, permitiendo que fluya desde el orificio de entrada de presin p1 al orificio de la presin de salida p2.

Figura 1.3 Principio del regulador de presin

Cuando el circuito conectado con la salida se encuentra a la presin preestablecida, acta la presin sobre el diafragma creando una fuerza elevadora contra la carga del resorte. Si desciende el nivel de consumo, p2 aumenta ligeramente, lo que hace aumentar la fuerza sobre el diafragma contra la fuerza del resorte: el diafragma de la vlvula se eleva entonces hasta que la fuerza del resorte sea nuevamente igualada. El caudal de aire que pasa por la vlvula se reduce hasta que se equilibre el nivel de consumo y se mantenga la presin de salida.

Si el nivel de consumo aumenta p2 disminuye ligeramente, lo que hace disminuir la fuerza del diafragma contra la del resorte: el diafragma y la vlvula descienden hasta que la fuerza del resorte se iguale nuevamente, lo que hace aumentar el caudal de aire por la vlvula hasta que se equilibra el nivel de consumo.

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Figura 1.4 Funcin de descarga

Sin consumo de aire la vlvula est cerrada. Si la presin de salida sube por encima

del valor regulado debido a: Una nueva regulacin a travs del regulador a una presin de salida ms baja o bien

Un impulso contrario extremo desde el actuador.

El diagrama se eleva para abrir el asiento de alivio de forma que la presin en exceso puede ser evacuada por el orificio de escape en la cpsula del cuerpo del regulador.

Con caudales unitarios muy elevados, la vlvula se queda completamente abierta.

Por lo tanto el resorte se estira y se queda ms dbil y el equilibrio entre p2 en el rea del diafragma y el resorte se produce a un nivel ms bajo. Este problema se puede solucionar creando una tercera cmara con una conexin al canal de salida. En este mismo canal la velocidad del caudal es elevada y la presin esttica es baja (Bernoulli). Puesto que p3 se encuentra ahora a una presin esttica ms baja, el equilibrio contra el resorte debilitando a caudales unitarios elevados queda compensado.

En efecto se puede mejorar insertando un tubo en la conexin, cortado en ngulo con la apertura orientada hacia la salida (figura 1.5).

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Orificio de

escape

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Figura 1.5 Principio del regulador de caudal compensado

Queda an un inconveniente en el regulador de la figura 1.5: si la presin de entrada

p1 aumenta, una fuerza mayor est actuando sobre la parte inferior de la vlvula, tratando de cerrarla. Esto significa que un aumento de la presin de entrada hace disminuir la presin de salida y viceversa. Esto se puede obviar por medio de una vlvula cuyas reas de superficie sean iguales para la presin de entrada en ambos sentidos. A continuacin se muestra al regulador de caudal completamente compensado, Fig 1.6, donde se corrige el inconveniente del regulador de caudal compensado.

Figura 1.6 Regulador de presin completamente compensado

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LUBRICACIN DEL AIRE COMPRIMIDO La lubricacin ya no es una necesidad para los componentes neumticos modernos, puesto que estn prelubricados para toda su vida. La duracin y el rendimiento de estos componentes satisfacen por completo los requisitos de la moderna maquinaria de procesos de gran nmero de ciclos.

Las ventajas de los sistemas no lubricados incluyen:

a) Ahorro en el costo del equipo de lubricacin, aceite de lubricacin y de mantenimiento de los niveles de aceite.

b) Es ms limpio. Los sistemas son ms higinicos y esto es especialmente importante

en las industrias alimenticias y farmacutica.

c) La atmsfera queda limpia de aceite para un ambiente de trabajo ms sano y ms seguro.

Algunos equipos an requieren lubricacin. Para asegurarse de que estn

continuamente lubricados, se aade cierta cantidad al aire comprimido lubricado por medio de un lubricador.

Lubricadores proporcionales En un lubricador (proporcional) se crea una cada de presin entre la entrada y la salida, directamente proporcional al caudal unitario y se hace subir el aceite del vaso al visualizador del goteo.

Con un tamao fijo de restriccin, un caudal unitario muy alto creara una cada de presin excesiva y producira una mezcla de aire-aceite que contendra demasiado aceite y que inundara el sistema neumtico. Al contrario, un caudal unitario disminuido puede no crear la cada de presin suficiente, lo que tendr como consecuencia una mezcla constante. El aire que entra sigue dos caminos: fluye por la paleta amortiguadora hacia la salida y tambin entra en el vaso del lubricador por la vlvula de retencin. Cuando no hay caudal, existe la misma presin sobre la superficie del aceite en el vaso, en el tubo del aceite y en el visualizador del goteo. Por consiguiente, no hay movimiento de aceite.

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Cuando el aire fluye por la unidad, el obturador del visualizador de goteo provoca una cada de presin entre la entrada y la salida. Cuanto ms elevado es el caudal, ms grande es la cada de presin. Puesto que el visualizador de goteo est conectado por un orificio capilar a la zona de baja presin inmediatamente despus del mismo, la presin es inferior a la del vaso. Esta diferencia de presin fuerza la subida del aceite en el tubo, por la vlvula de retencin del aceite y el regulador del caudal hasta el visualizador. Una vez en el visualizador, el aceite se infiltra por el orificio capilar en al corriente de aire principal de mayor velocidad. El aceite se rompe en partculas minsculas, se atomiza y mezcla homogneamente con el aire debido al torbellino creado por la paleta amortiguadora.

Figura 1.7 Lubricador proporcional La paleta amortiguadora est fabricada en materia flexible para permitir que se doble al aumentar el caudal, ensanchando el paso del caudal, para regular automticamente la cada de presin y mantener siempre una mezcla constante. El regulador del caudal permite la regulacin de la cantidad de aceite para una cada de presin determinada. La vlvula de retencin del aceite retiene el aceite en la parte superior del tubo, en el caso en que se detuviera temporalmente el caudal de aire. La vlvula de retencin del aire posibilita el rellenado de la unidad sin necesidad de desconectar el suministro de aire. El avance correcto del aceite depende de las condiciones de funcionamiento, aunque, como norma general, se permiten una o dos gotas por ciclo de la mquina.

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Se recomienda un aceite mineral puro de 32 centistokes de viscosidad. UNIDADES DE FILTRO-REGULADOR-LUBRICADOR (F.R.L.) Los elementos compuestos por filtro, regulador de presin y lubricador modular pueden estar combinados en una unidad de servicio conectndose con bloques de unin y anclaje. En las configuraciones ms recientes se pueden instalar fcilmente escuadras de fijacin y otros accesorios. Seleccin del tamao e instalacin El tamao de la unidad modular debe de seleccionarse de acuerdo con el caudal unitario mximo del sistema. Generalmente, los fabricantes proporcionan esta informacin.

Figura 1.8 Unidad de filtro-regulador-lubricador en una configuracin modular

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4.- VLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

Funciones de las vlvulas

Simbologa

Tipos de vlvulas

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VLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL FUNCIONES DE LA VLVULAS Una vlvula de control direccional determina el paso del aire entre sus vas ya sea abriendo, cerrando o cambiando sus conexiones internas. Las vlvulas se define en trminos de: Nmero de vas Nmero de posiciones (posicin normal o no activada) Mtodo de activacin.

Los primeros dos puntos se expresan normalmente con los trminos 5/2,3/2,2/2,etc.

La primer cifra indica el nmero de vas (excluidos los oficios del piloto) mientras que la segunda se refiere al nmero de posiciones que la vlvula puede asumir en el tiempo. Para las vlvulas de dos y tres posiciones.

Una vlvula es normalmente cerrada cuando el aire de alimentacin (P) es bloqueado hacia la aplicacin, y es normalmente abierta cuando el aire de alimentacin (P) es dirigido a una salida (como por ejemplo el llenado de una cmara de un cilindro). Para la vlvula de 3 posiciones debe especificarse la tercera posicin, centro a desfogue, centro cerrado, centro presurizado, etc. Las funciones principales y sus smbolos ISO se representan en la figura 1.9 Monoestable y biestable Las vlvulas de retorno por muelle (resorte) son monoestables. Tienen una posicin preferencial definida a la cual vuelven automticamente cuando desaparece la seal de aire en sentido contrario. Una vlvula biestable no tiene una posicin preferencial y permanece en cualquier posicin hasta que se activa una de las dos seales del impulso (funcin memoria). Identificacin de las vas Originalmente el cdigo de identificacin de vas, se deriva del cdigo de componentes hidrulicos.

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La letra P para la va de alimentacin se deriva del ingls Pump que en hidrulica es la mquina que produce la energa fluida. La salida de una vlvula 2/2 o 3/2 siempre esta indicada con una letra A y la segunda va contrara a la primera con letra B. El escape era inicialmente indicado con R de Retorno del aceite al depsito. La segunda va de escape en una 5/2 era denominada con una S ahora es R1 para la primera y R2 para la segunda. El puerto pilotado que conecta la potencia (aire a presin) del conducto A era originalmente denominado por Z y el puerto que conecta la presin a B era denominado con una letra Y. Despus de 20 aos exista un conflicto en lo que se refiere a la simbologa hidrulica y neumtica, un miembro del grupo de trabajo del ISO (International Standard Organization) tuvo la idea de que la identificacin de las vas se representar con nmeros, delante de la letra para posteriormente llegar a la normatividad de ISO 1219. Finalmente la normatividad da el nmero 1 para el conducto de alimentacin, los nmeros pares 2, 4 para el conducto de salida, contrariamente a la utilizacin de los nmeros impares, excepto el nmero 1, los nmeros 3, 5 se utilizan para los conductos de escape o desfogue. Los conductos de pilotaje que permite la conexin entre la alimentacin 1 y la salida 2 se representa 12, mientras que los conductos de pilotaje que permiten la conexin entre la alimentacin 1 y la salida 4 se representan con el nmero 14. La tabla 1.10 muestra las cuatro tipologas fundamentales posibles para la identificacin de las vas en uso. Lo preferible es representarla con nmeros.

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Tabla 4.9 Funciones de las electrovlvulas, sus conexiones y aplicaciones

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Alimentacin

Salida NC

Salida NO

Escape de NC

Escape de NO

Pilotaje Para NC

Pilotaje para NO

P A B R S Z Y P A B R1 R2 Z Y P A B EA EB PA PB 1 2 4 3 5 12 14

Tabla 1.10

TIPOS DE VLVULA Los dos mtodos principales de construccin son de siento vertical y de corredera, con juntas metlicas o elsticas. La figura 1.11 ilustra los distintos tipos de vlvulas.

Figura 1.11 Varios tipos de vlvulas y mtodos de cierre hermtico

Vlvula de

Asiento

Junta elstica

Vlvula de control

direccional

Vlvulas de

Corredera

Vlvulas de carrete

Vlvulas rotativas

Vlvulas de corredera

plana

Junta metlica

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VALVULAS AUXILIARES VLVULAS ANTI - RETORNO Una vlvula anti-retorno permite que el aire libre fluya en un sentido y cierre hermticamente el otro. Estas vlvulas se llaman tambin vlvulas de retencin. Las vlvulas anti-retorno estn incorporadas en los controladores de velocidad, en los accesorios autosellantes, etc.

Figura 4.2 Vlvulas anti-retorno REGULADORES DE VELOCIDAD Un regulador de velocidad consiste en una vlvula de retencin y una estrangulacin variable en un alojamiento. La figura 4.3 ilustra un ejemplo tpico con la indicacin del flujo. En a, el aire fluye libremente al cilindro: en b, fluye hacia atrs, hacia la salida de escape de la vlvula con un flujo restringido.

Figura 4.3 Regulador de velocidad

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VLVULA SELECTORA DE CIRCUITO (SUMA) Se trata de una vlvula con tres orificios, dos entradas de la seal de presin y una salida. La salida se producir cuando exista cualquiera de las dos entradas de la seal. Si solamente hay seal en una de las entradas, el mbolo de doble efecto impide que la presin de la seal salga a escape por el lado opuesto (figura 4.4).

Figura 4.4 Vlvula selectora de circuito VLVULA DE SIMULTANEIDAD (AND) Se trata de una vlvula con tres orificios, dos entradas de la seal de presin y una salida. La salida se producir cuando existan las dos entradas de la seal. Si solamente hay seal en una de las entradas, la corredera de la vlvula impide que la presin de la seal salga a escape por el puerto de salida 4.5).

Figura 4.5 Vlvula de simultaneidad de circuito

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VLVULA DE ESCAPE RPIDO Este componente permite una mxima velocidad de carrera de ida del mbolo realizando el escape del cilindro directamente desde su orificio, con una gran capacidad de caudal, en lugar de hacerlo por el tubo y la vlvula. El disco de goma cierra el orificio de escape (en la parte inferior) mientras que el aire de suministro fluye al cilindro. Cuando la vlvula de control direccional, conectada al orificio de entrada (en la parte superior) se invierte, la tubera de suministro es evacuada y la presin del cilindro eleva el disco. Se cierra entonces el orificio de entrada y se abre automticamente el orificio de escape.

Figura 4.6 Vlvula de escape rpido a): Conexin, b) Sin presin o cilindro bajo presin, c) Flujo hacia el cilindro, d) Evacuacin.

ba

c d

5.- ACTUADORES

Tipos de actuadores

Construccin Funcionamiento

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ACTUADORES El trabajo por un actuador neumtico puede ser lineal o rotativo. El movimiento lineal se obtiene por cilindros de mbolo: stos tambin proporcionan movimiento rotativo con un ngulo de hasta 270 por medio de actuadores del tipo de paleta y de pin-cremallera, y motores neumticos de rotacin contina. TIPOS DE ACTUADORES Cilindros Lineales Los cilindros neumticos en distintas configuraciones representan los componentes de energa ms comunes que se utilizan en los circuitos neumticos.

Existen dos tipos fundamentales de los cuales se derivan construcciones especiales. Cilindros de simple efecto con una entrada de aire para producir una carrera de trabajo

en un sentido. Cilindros de doble efecto con dos entradas de aire para producir una carrera de trabajo

en un sentido. Cilindros de doble efecto con dos entradas de aire para producir una carrera de trabajo

de salida y retroceso. Cilindro de simple efecto Un cilindro de simple efecto desarrolla un trabajo slo en un sentido. El mbolo se hace retornar por medio de un resorte interno o por algn otro medio externo como carga, movimiento mecnico, etc. Puede ser tipo normalmente dentro o normalmente fuera (figura 1.12)

Figura 1.12 Cilindro de simple efecto del tipo normalmente dentro

Filtro de bronce

sinterizado Tope Resorte Embolo

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Los cilindros de simple efecto se utilizan para sujetar, marcar, expulsar, etc. Tiene un

consumo de aire algo ms bajo que el cilindro doble efecto de igual tamao. Sin embargo, hay una reduccin de impulso debido a la fuerza contraria del resorte, as que puede ser necesario un dimetro interno ms grande. Tambin la adecuacin del resorte tiene como consecuencia una longitud global ms larga y una longitud de carrera limitada. Cilindro de doble efecto Con este actuador, el trabajo se desarrolla en las dos carreras, tanto de salida como retroceso, dado que la presin del aire se aplica alternativamente a los lados opuestos del mbolo. El impulso disponible en la carrera de retroceso es menor debido a que el rea efectiva del mbolo es ms pequea, pero se trata slo de una consideracin si el cilindro tiene que mover la misma carga en los dos sentidos.

Figura 4.13 Cilindros de doble efecto

Construccin del cilindro

Se ilustra la construccin de un cilindro de doble efecto. La camisa del cilindro est construida normalmente con un tubo sin costura que puede tener un revestimiento duro y muy bien acabado en la superficie de trabajo interna, para minimizar el desgaste y el rozamiento. Las culatas de los extremos pueden ser de aleacin de aluminio o de hierro maleable y estn sujetas por tirantes o bien, en el caso de cilindros pequeos roscados en el tubo del cilindro o embutidos (engargolados). Para trabajar en entornos agresivos o peligrosos, el cuerpo del cilindro puede estar hecho de aluminio, latn, bronce o acero inoxidable.

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Figura 1.14 Partes componentes de un cilindro de doble efecto con amortiguacin neumtica ACTUADORES DE GIRO Tipo Pion - Cremallera El eje de salida tiene tallado un pin que es una cremallera enganchada a un mbolo doble, los ngulos de rotacin estndar son 90 o 180.

Figura 7.22 Unidad de giro de remallera-pin.

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Vstago

Junta rascadora

Culata anterior

Puerto

Junta trica de la camisa

del cilindro

Camisa del

cilindro

Junta del embolo

Aro

magntico

Gua del embolo

Culata posterior

Junta de

amortiguacin

Casquillo de

amortiguacin

Tirante

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Tipo paleta La presin del aire acta sobre una paleta que est unida al eje de salida. La paleta est hermticamente cerrada por una junta de goma o por un revestimiento elastomrico. Una junta especial tridimensional cierra el tope contra el eje y el asiento. El tamao del tope determina el giro de 90, 180, o 270. Se puede suministrar topes regulares para ajustar cualquier ngulo de giro de la unidad.

Figura 7.23 Unidad de giro por paleta

6.- EJERCICIOS

RECOMENDACIONES

EJERCICIOS

Alimentador de piezas manual

Control de puerta contra incendio Alimentador de piezas semiautomtico Mesa indexadora Paletizador Transferencia de material

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Taller de Neumtica

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En ste captulo usted aplicar los conocimientos adquiridos en las secciones anteriores,

realizando las siguientes actividades:

1. Identificacin de partes del equipo.

2. Disear circuitos con las especificaciones dadas.

3. Dibujar el circuito

4. Construir y probar el sistema

5. Encontrar las averas de un circuito incorrecto

ADVERTENCIA

Solamente deber abrirse la lnea de comprimido mientras dure la necesidad.

PRECAUCIONES DE SEGURIDAD

1. Desconectar el suministro de aire y asegurarse de que el sistema est sin presin antes de desconectar alguna lnea de aire.

2. Los actuadores deben estar montados con seguridad.

3. Comprobar que las tuberas, mangueras de conexin y los ajustes son seguros antes

de alimentar el circuito con aire y/o electricidad.

4. Informar de cualquier avera en los componentes el circuito.

5. En caso de requerir mover los componentes o sus bases solicitar la instruccin de un experto.

6. No debern ser desmontados los componentes de sus bases y/o fijaciones.

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Taller de Neumtica

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ALIMENTADOR DE PIEZAS (MANUAL) Accionando un botn pulsador, los artculos son empujados lejos del depsito alimentador a un sistema de bandas transportadoras. Un cilindro de simple efecto facilita esta operacin. Cuando el botn pulsador es desactivado el cilindro regresa a su posicin inicial (vstago retrado).

Taller de Neumtica

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CONTROL DE PUERTA CONTRA INCENDIO Una puerta contra fuego es abierta o cerrada por un cilindro de doble efecto. Las seales de apertura y cierre son dadas por una vlvula de accionamiento manual por palanca.

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Taller de Neumtica

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VACIADO DE REVOLVEDORA El material de construccin debe ser vaciado de una revolvedora, accionado un botn pulsador PB1 la revolvedora es volteada y el material de construccin es vaciado. Accionado otro botn pulsador PB2, la revolvedora regresa a su posicin inicial.

Taller de Neumtica

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ALIMENTADOR DE PIEZAS (SEMIAUTOMTICO) En un proceso de produccin, las piezas de trabajo son colocadas en el apilador de un dispositivo alimentador por gravedad. La alimentacin toma lugar cuando un botn pulsador es accionado y el regreso a la posicin de inicio es automtica, despus de que la pieza de trabajo ha alcanzado la posicin requerida (usar un cilindro de doble efecto).

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Taller de Neumtica

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MESA INDEXADORA Usando una mesa giratoria indexadora, las partes o engranes deben coincidir para la siguiente operacin: Accionando una palanca la mesa giratoria es indexada por el mecanismo oscilante del vstago del cilindro (cilindro sale y entra de forma continua); cuando se desactiva la palanca este mecanismo se apaga.

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CONTROL DE PUERTA CORREDIZA Una puerta corrediza es instalada en el tnel de una mina. Dicha puerta puede ser abierta o cerrada por dos botones pulsadores, desde el lado de afuera o adentro del tnel.

Cerrar

Abrir

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MANDO BINARIO Realizar un circuito en el cual, al accionar el botn pulsador PB1 el vstago del cilindro sale, al volver a accionar el mismo botn el vstago regresa. Nota: Se deber de tomar una presin de forma independiente para la vlvula 5/2, para el botn PB1 y para las vlvulas condicionantes.

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TRANSFERENCIA DE MATERIAL

Unas cajas llegan a una banda transportadora de rodillos y son trasladadas a una segunda banda por los cilindros A y B.

El cilindro B, debe regresar hasta que el cilindro A, alcance la posicin retrada.

A

B

APNDICE SMBOLOS

Componentes para el tratamiento de aire. Actuadores Vlvulas Accionamientos manuales Accionamientos mecnicos Accionamientos elctricos Accionamientos neumticos Accionamientos combinados

DIAGRAMAS DE CIRCUITOS

Principios bsicos

Distribucin de un circuito

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A

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B

APNDICE Para la correcta construccin de un circuito neumtico es esencial conocer como se construyen los smbolos. SMBOLOS Los smbolos para los componentes y los sistemas de la Mecnica de Fluidos estn normalizados en ISO 1219. esta norma combina los componentes hidrulicos y neumticos. Nos muestran la funcin de un componente pero no representan su construccin. EQUIPO PARA TRATAMIENTO DE AIRE El smbolo bsico para los componentes de secado de aire y de limpieza de aire es un rombo que tiene la entrada y la salida dibujadas en una lnea desde la esquina izquierda a la derecha. La funcin especfica se indica dentro del rombo usando los smbolos que se explican a continuacin. El smbolo bsico para los reguladores de presin es un cuadro con las lneas de entrada y salida dibujadas en el centro de los lados izquierdo y derecho. El flujo de aire se indican mediante una flecha; el resorte de equilibrio, indicado en forma de zigzag, est cruzado por una flecha para indicar la graduabilidad. Los smbolos principales son:

A

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C

Fig. A1 Smbolos para el tratamiento de aire

ACTUADORES

Un cilindro lineal se dibuja como una seccin transversal simplificada. No se hace diferencia entre un pistn y otros tipos de cilindro. Un actuador giratorio tiene su propio smbolo que se aplica tanto a los tipos de paletas como a los de pin-cremallera.

Fig. A2 Smbolos de actuadores y cilindros ISO.

VLVULAS

A las vlvulas para el control direccional, se les da la designacin 2/2, 3/2 y 5/2 y es importante entender lo que significa esto.

El primer nmero de la configuracin indica el nmero de orificios de vas que tiene una vlvula, el segundo indica las posiciones que puede alcanzar la vlvula, normalmente 2 0 3.

El smbolo bsico para una vlvula de control direccional es un cuadro o grupos de cuadros. La entrada y el escape (s) se dibujan en la parte inferior, las salidas se dibujan en la parte superior. Hay un cuadro para cada funcin (posicin de la vlvula). Ya que una vlvula para el control direccional tiene dos o ms funciones, los cuadros se alinean lado con lado para tantas funciones como haya. As una vlvula para el control direccional 5/2 o 3/2 tiene un smbolo con dos cuadros una vlvula para el control direccional 5/2 o 3/2 tienen un smbolo con dos cuadros una vlvula tiene tres cuadros, etc.

A

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D

Dentro del cuadro, las trayectorias del flujo se indican mediante flechas entre orificios interconectados.

Si un orificio externo est internamente cerrado, se muestra con el smbolo T.

Las conexiones internas se representan con un punto.

Los conductos (alimentacin utilizacin) se representan en un solo cuadro de la vlvula.

ACCIONAMIENTOS MANUALES

ACCIONAMIENTOS MECNICOS

A

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E

ACCIONAMIENTOS ELCTRICOS

ACCIONAMIENTOS NEUMTICOS

ACCIONAMIENTOS COMBINADOS

La figura A.3 que aparece a continuacin, explica como se combinan estos elementos simblicos para formar un smbolo de vlvula completo.

Figura A.3

A

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F

DIAGRAMAS DE CIRCUITO

PRINCIPIOS BSICOS

Un diagrama de circuito se dibuja con el sistema en reposo. Se supone que la alimentacin est con presin, pero en el caso de circuitos mixtos, no hay potencia elctrica. Las posiciones en las que se han dibujado los diversos componentes, tienen que reflejar estos supuestos. La figura A.4 ilustra esto:

Figura A.4 Principios bsicos en un diagrama del circuito

Las vlvulas accionadas (fin de carrera) mecnicamente, que controlan las posiciones de reposo de los cilindros, estn accionadas en la posicin de reposo y se tiene que dibujar la figura en consecuencia, esto es, con las conexiones externas dibujadas en el cuadro del lado del accionamiento. En una vlvula 3/2 normalmente cerrada, pero accionada, la salida est conectada con la alimentacin y, por consiguiente, bajo presin, igualmente si el pilotaje de una vlvula accionada neumticamente y monoestable est bajo presin, se tiene en la posicin accionada.

A

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G

Figura A.5 Reglas respecto a las posiciones de la vlvula: Funciones manual

Vlvulas accionadas elctrica y neumticamente

Figura a.6 Reglas para la posicin de reposo del solenoide y las vlvulas neumticas

Vlvulas accionadas mecnicamente

Figura A.7 Reglas para la posicin de reposo de las vlvulas accionadas mecnicamente

MXICO

A

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H

DISTRIBUCIN DE UN CIRCUITO En un diagrama de circuito, se supone que la direccin de la energa de trabajo va desde la parte inferior a la parte superior y la secuencia del ciclo de trabajo desde la izquierda a la derecha. En consecuencia, los cilindros y las vlvulas de potencia estn situadas en la parte superior, con el cilindro que lleva a cabo la primera carrera del ciclo en la parte izquierda. Las vlvulas 3/2 de palanca y rodillo, que controlan las posiciones finales de los cilindros, estn situadas en el nivel inferior. Entre estas ltimas vlvulas de los cilindros, puede haber vlvulas adicionales para conseguir la secuencia correcta (La funcin

de memoria y/o ciertos enclavamientos con funciones lgicas).

A