5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
ESCUELA POLITCNICA NACIONAL
ESCUELA DE FORMACIN DE TECNLOGOS
IMPLEMENTACIN DE UN SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO ENLA AUTOMATIZACIN DE LA CIZALLA MANUAL DEL TALLER DEPROCESOS DE PRODUCCIN MECNICA
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE TECNLOGO ENPROCESOS DE PRODUCCIN MECNICA
FREDDY JAVIER ALBUJA ZARRIA
DIRECTOR: ING. RODRIGO RUIZ ORTIZ([email protected])
Quito, Noviembre 2011
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
DECLARACIN
Yo, Freddy Javier Albuja Zarria, declaro bajo juramento que el trabajo aqudescrito es de mi autora; que no ha sido previamente presentado para ningngrado o calificacin profesional; y, que he consultado las referencias bibliogrficasque se incluyen en este documento.
A travs de la presente declaracin cedo mis derechos de propiedad intelectualcorrespondientes a este trabajo, a la Escuela Politcnica Nacional, segn loestablecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por lanormatividad institucional vigente.
Firma: _____________________
Sr. Javier AlbujaCI: 1718847849
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CERTIFICACIN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por el Sr. Freddy Javier AlbujaZarria, bajo mi supervisin.
_________________________
Ing. Rodrigo RuizDIRECTOR DEL PROYECTO
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I
CONTENIDO
CONTENIDO IRESUMEN IVINTRODUCCIN. VI
CAPITULO IDEFINICION E INTRODUCCION GENERAL.. 1
1.1 DEFINICION 21.1.1 Clasificacin 21.2 FABRICACION DE PIEZAS POR CORTE 3
1.2.1 Cizallado
. 31.2.1.1 Juego en el cizallado. 31.2.1.2 ngulos caractersticos en las cuchillas. 41.2.1.3 Cizalla de cuchilla deslizante..................... 51.2.1.4 Fuerza y esfuerzo necesario para el corte............................................. 61.2.1.5 Velocidad de Corte............................................................................ 71.2.2 Equipos de Corte.................................................................... ..... 81.2.3 Principales equipos que utilizan la operacin del cizallado................. 91.2.3.1 Cizalla manual de palanca............................................................... 91.2.3.2 Cizalla de pequea fuerza................................................................ 101.2.3.3 Cizalla de palanca............................................................................ 11
1.2.3.4 Cizalla de cuchilla oblicua mecnica de pedal................................ 131.2.3.5 Cizalla de guillotina Mecnica de trabajo ligero............................... 141.2.3.6 Cizalla hidrulica: de corte vertical................................................... 14
CAPITULO IISISTEMAS DE AUTOMATIZACIN...................................... 16
2.1 CONCEPTOS DE MECANIZACIN Y AUTOMATIZACIN.......................... 162.2 TIPOS DE AUTOMATIZACIN............................................................... ... 172.2.1 ANALOGICOS Y DIGITALES......................................................... ......... 17
2.3 AUTOMATISMOS DE ACCIONAMIENTO DIGITAL................................... .. 182.3.1 Electromecnica................................................................................ 182.3.2 Electrnica......................................................................................... 182.3.3 Neumtica........................................................................................... 182.3.4 Fludica............................................................................................... 192.4 GRADOS DE AUTOMATIZACIN...................................................... ...... 192.5 ETAPAS DE IMPLANTACIN............................................................ ...... 202.6 VENTAJAS............................................................................................ 21
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II
2.7 COSTO Y RENTABILIDAD DE UNA NUEVA INSTALACIN AUTOMTICA 222.8 CARACTERSTICAS GENERALES DE LA NEUMTICAINDUSTRIAL........................................................................................... ....... 23
2.9 FUNDAMENTOS FSICOS EN LA NEUMTICA AIRE COMPRIMIDO.......... 23
2.9.1 El aire es compresible....................................................................... 282.9.2 El volumen del aire vara en funcin de la temperatura.................... 302.10 ELEMENTOS NEUMTICOS DE TRABAJO...................................... 322.10.1 Cilindros de simple efecto................................................................ 322.10.2 Cilindros de doble efecto.................................................................. 332.10.3 Simbologa especial de cilindros...................................................... 342.10.4 Fijaciones......................................................................................... 352.10.5 Constitucin de los cilindros............................................................. 372.11 CLCULOS DE CILINDROS............................................................ 382.11.1 Fuerza del mbolo........................................................................... 382.11.2 Longitud de carrera.......................................................................... 402.11.3 Velocidad del mbolo....................................................................... 402.11.4 Consumo de aire.............................................................................. 412.12 VLVULAS............................................................................. ... 452.12.1 Generalidades.................................................................................. 452.12.2 Vlvulas Distribuidoras..................................................................... 452.12.2.1 Funcionamiento de un circuito vlvula cilindro........................... 462.12.2.2 Vlvula de tres vas y dos posiciones (3/2)................................... 472.12.2.3 Vlvula de doble efecto y conector en T....................................... 492.12.2.4 Vlvula de 5 vas y dos posiciones (5/2)........................................ 502.12.2.5 Funcionamiento de un circuito con vlvula (5/2)............................ 51
2.12.2.6 Regulador de caudal o de flujo...................................................... 532.12.2.7 Vlvula de simultaneidad............................................................... 542.13 TIPOS DE CIRCUITO CON CONTROL........................................................ 552.13.1 Circuito de control automtico.......................................................... 552.13.2 Control simple por pulsador.............................................................. 572.14 REDES Y LINEAS DE AIRE COMPRIMIDO.............................................. 582.14.1 Prdidas de carga en redes de aire comprimido.............................. 582.14.2 Lneas Principales................................................................................... 612.14.3 Lneas Secundarias................................................................................ 632.14.4 Mantenimiento de las redes de aire................................................. ..... 64
CAPITULO IIIDISEO DEL ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA NEUMTICOAPLICADO A LA CIZALLA, SELECCIN DE MATERIALES Y ELEMENTOSPARA EL SISTEMA............................................................ 65
3.1 DISEO DEL ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMANEUMATICO.............................................................................................. ..... 653.1.1 Realizacin de un Esquema................................................................ 653.1.2 Diseo del esquema............................................................................ 673.1.3 Desarrollo de funcionamiento: representacin del esquema de
mando....................................................................................................... ..... 683.1.4 Forma de representacin grafica (diagramas).................................... 69
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III
3.1.4.1 Diagrama de movimientos................................................................ 693.1.4.2 Diagrama de mando......................................................................... 703.2 ELEMENTOS NEUMATICOS DE LA CIZALLA 713.2.1 Cilindros de doble efecto.................................................................... 72
3.2.2 Vlvulas.............................................................................................. 723.2.2.1 Vlvula 3/2.............................................................................. ...... 723.2.2.2 Vlvula 5/2...................................................................................... 723.2.2.3 Vlvula servopilotada 3/2................................................................ 723.3 SELECCIN DE MATERIALES............................................................... ... 733.4 CALCULO DE FUERZA REQUERIDA PARA EL CORTE................................ 743.4.1 Calculo de fuerzas en el pedal de la cizalla................................................... 743.4.2 Clculos del cilindro.................................................................................. 803.4.2.1 Fuerza del embolo................................................................................ 803.4.2.2 Consumo de aire.................................................................................. 833.5CAUDAL DE VALVULAS.................................................................... ........ 85
CAPITULO IVIMPLANTACIN Y MONTAJE DEL SISTEMA NEUMTICO, PRUEBAS DEFUNCIONABILIDAD Y ANALISIS DE RESULTADOS... 94
4.1 IMPLANTACION Y MONTAJE DEL SISTEMA NEUMATICO......................... 944.1.1 Readecuacin de la cizalla.................................................................... .. 944.2 MONTAJE DE LOS ELEMENTOS NEUMTICOS A LA CIZALLA................. 964.3 PRUEBAS DE FUNCIONABILIDAD................................................................ 102
4.4 ANALISIS DE RESULTADOS......................................................................... 111CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES............................................... ... 119BIBLIOGRAFA.......................................................................................... .. 122ANEXOS.................................................................................................... .. 123
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IV
RESUMEN
El presente trabajo trata sobre la implantacin de un sistema neumtico a la
cizalla del taller de procesos de produccin mecnica. Este sistema neumtico
consta de vlvulas 3/2, una servopilotada y otra con pulsador, una vlvula 5/2,
adems de un pistn neumtico que provee la fuerza necesaria para el corte. Al
adaptar este tipo de elementos se permiti reducir el tiempo empleado para el
corte y el esfuerzo en el operario.
Para efectuar este trabajo se procedi a realizar:
a.- Ensayos sobre el clculo de fuerzas de corte
b.- Simulacin del sistema neumtico a implantarse.
c.- Seleccionar los elementos neumticos que posean el mejor material de
manera correcta de tal forma que garantice la vida til del equipo.
d.- Emplear para la instalacin de los elementos neumticos herramientas como
taladro de mano, soldadora de arco, antorcha de oxicorte, etc.
e.- Montaje de los elementos neumticos en la cizalla.
f.- Realizar ensayos con planchas metlicas de diversos espesores verificando
as experimentalmente el proceso de corte de la maquina.
En este documento se pretende seguir lineamientos bsicos de fcil asimilacin y
entendimiento, acompaados de aportes como anexos, diagramas de fuerzas,diagramas en 3d; toda la informacin considerada como necesaria e importante
para una mejor interpretacin del proyecto pero considerando las exigencias del
caso, el contenido esta dentro del orden adecuado tanto en el diseo del
esquema neumtico como la implantacin del mismo. Se puede aseverar que el
objetivo fundamental planteado se lo ha conseguido, y logrado constatar la
similitud y concordancia entre la teora y la prctica.
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V
Los resultados finales que se obtuvo en la mquina son: la cizalla tiene un buen
funcionamiento de las cuchillas sobre las planchas metlicas destinadas para el
corte, que evidencia un buen afilado de las cuchillas y una buena calibracin de la
fuerza necesaria en el corte, que es ejercida por el pistn.
Adems las pruebas de funcionabilidad en el ensayo 2 demostraron que para
cada tipo de plancha metlica que se desea cortar, se tiene que reducir o
aumentar la presin que se tom en un principio, esto se debe a factores como el
espesor y tipo de material a cortar. Por esta razn se elabor una tabla de datos
donde se muestran los materiales aptos para el corte en la cizalla, as como la
presin requerida y el espesor mximo que soporta la mquina.
Finalmente se incluyen los captulos que conforman este trabajo, como se indica a
continuacin:
El primer capitulo hace una breve referencia de aspectos generales del corte y el
cizallado.
El segundo capitulo trata de los principales sistemas de automatizacin,
principalmente al sistema neumtico y su descripcin ya que este es utilizado en
el presente proyecto.
En el tercer capitulo se refiere ntegramente al diseo del sistema neumtico a
instalarse, seleccin de materiales de cada uno de los elementos neumticos que
se montaran en la cizalla basado en tablas, normas, catlogos y ensayos.
El cuarto capitulo describe paso a paso la readecuacin de la maquina para el
sistema, como la implantacin y montaje de los elementos neumticos.
Tambin describe las pruebas realizadas y se analizan los resultados obtenidos.
Por ultimo, despus de alcanzar el objetivo del presente trabajo se dan las
conclusiones y recomendaciones pertinentes.
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VI
INTRODUCCIN
El cizallado es un proceso que se utiliza para el corte de planchas metlicas; el
presente trabajo permite resolver un problema complejo, como es el de eliminar la
fuerza humana para el accionamiento de la maquina, reemplazando por un
sistema que se acciona mediante aire comprimido, el mismo que permite reducir
el tiempo empleado para el corte.
En este proyecto se realizo un estudio minucioso de la fuerza de corte como delos elementos neumticos, simulados en los programas SAP2000 y FLUIDsim, u
otros medios que permitieron identificar claramente el problema en especial
cuando no se tiene experiencia en el tema, con esto se evito errores, perdida de
dinero y tiempo durante su ejecucin.
Una de las ventajas que presenta la automatizacin de este proceso es producir
cortes verstiles, manteniendo la uniformidad de las caractersticas dimensionalesy propiedades mecnicas de la plancha.
Cabe sealar que en la readecuacin de la cizalla se utiliz el proceso de
oxicorte, que facilit el corte parcial del brazo de palanca para la colocacin del
pistn neumtico.
Tambin se utiliz una conexin de tubera fija para la alimentacin del airecomprimido, cuyas dimensiones fueron adecuadamente calculadas, as como un
esquema de colocacin de dicha tubera para su ubicacin.
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1
CAPTULO IINTRODUCCIN GENERAL
El cizallado de lminas metlicas (chapas) ocupa actualmente un importante
lugar en el campo de produccin industrial, ya que sirve como materia prima para
fabricar piezas y objetos ligeros. La variedad de piezas y elementos que se puede
desarrollar mediante el corte interesan no solo a las grandes industrias
metalmecnica, tcnicos y estudiantes, sino tambin a los artesanos y operarios.
En los ltimos aos se han incrementado las aplicaciones de trabajo sobre la
chapa metlica en todos los sectores industriales, desde las construcciones ms
grandes a las ms pequeas. Dando lugar a la optimizacin de los procesos de
corte como es el cizallado.
Adems tambin la produccin mecnica exige continuamente la urgente
demanda de mayores cantidades y mejores productos, de aqu surge la
necesidad de automatizar un proceso de corte como es el cizallado. La lmina ya
cortada es utilizado en gran escala: en la construccin de piezas de aeronaves,
en el revestimiento del chasis en carroceras, tambin se utiliza como material
para el troquelado, el doblado, embutido, etc.
Las lminas metlicas sometidas al corte, en muchos casos sustituye a lafundicin, con la ventaja de poseer menos peso (ser mas ligero) y alta resistencia
mecnica.
El corte apareci en la antigedad como un proceso utilizado para obtener
formas finales. En la actualidad se utiliza como un proceso inicial para dar forma
a la chapa metlica.
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2
1.1DEFINICIN
El corte sin arranque de viruta es un proceso de conformado mecnico, el cual
implica someter al metal a tensiones cortantes, superiores a su resistencia, hasta
obtener la separacin del material.
Antes de empezar el proyecto de automatizacin de la cizalla para el corte de un
elemento, es indispensable establecer el programa de trabajo.
El estudio de ciclo de trabajo relativo a una cizalla consiste en establecer la mejor
manera tanto de ahorrar tiempo como un espacio correcto que proporcionen al
trabajador la facilidad de transformar una forma inicial en otra final.
En el capitulo III se desarrolla el diseo del sistema automtico que se
implementar en la cizalla tratando de conservar la integridad de la maquina en
las mejores condiciones.
Este estudio es difcil porque, antes de alcanzar un resultado prcticamenterealizable se deben hacer pruebas y frecuentes comprobaciones. Algunos
factores que contribuyen a hacer difcil la solucin terica de este problema son:
la calidad del material de la chapa metlica, el modo como se ha construido la
cizalla, el rozamiento en el sistema mecnico, etc.
Estos factores colocan al tcnico en la situacin de tener que recurrir a la
experiencia.
Por las razones expuestas se debe utilizar un factor de seguridad en los datos
para el clculo de la fuerza necesaria en el corte, consiguiendo as resguardar la
integridad del operario.
1.1.1 CLASIFICACIN:
El corte sin arranque de viruta se clasifica en dos grupos:
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3
El primero utiliza guillotina o un tipo similar de mquina universal de corte
(cizallla) a una forma o dimensin deseada.
El segundo usa herramientas o dados especficos para cortar una forma
determinada de lmina, proceso llamado troquelado o punzonado.
Todo el trabajo que se menciona en este captulo introductorio se refiere al primer
grupo de clasificacin del corte que es el cizallado el cual se trata ms adelante.
1.2FABRICACIN DE PIEZAS POR CORTE
Para tener una clara idea de la fabricacin de piezas por corte en el cizallado se
dar una descripcin de esta operacin empezando desde su concepto.
1.2.1 CIZALLADO:
El cizallado es la operacin de corte del metal que se realiza mediante dos
cuchillas, una fija y una mvil en una cizalla. En esta operacin, una estrecha tira
de metal se deforma plsticamente con tanta intensidad que llega a romperse en
las superficies en contacto con las cuchillas, la fractura inicial se propaga hacia el
interior hasta producirse el corte completo. La profundidad que debe penetrar la
hoja mvil para completar el cizallado est directamente relacionado con la
ductilidad del metal. En los materiales frgiles la penetracin es solo una pequea
fraccin del espesor, pero en los muy dctiles puede ser algo mayor, cuanto
mayor es la carga de rotura, mayor ser la fuerza de corte exigida.
1.2.1.1 Juego en el cizallado:
El juego entre las cuchillas es muy importante en el cizallado. Cuando se tiene un
valor adecuado, las grietas iniciadas se propagan a travs del metal, para juntarse
en el centro del espesor y producir una superficie de fractura limpia (Fig. 1.1a),
aunque el juego es el correcto, hay distorsin del borde del corte.
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4
Si el juego es insuficiente (Fig. 1.1b), la fractura es rasgada, y la energa
necesaria para efectuar el corte es mayor que para el juego correcto. Si el juego
es excesivo, hay mas distorsin en el borde y tambin la energa ser mayor, ya
que se necesita deformar un mayor volumen de material, adems se producen
con mas facilidad rebabas; si la cuchilla tiene filo mellado aumenta la tendencia a
producirse rebabas (Fig. 1.1c).
(a) (b) (c)
Fig. 1.1 Juego en el cizallado
FUENTE: A. CARDENAS, CONFORMADO MECANICO I
La deformacin plstica que pueden soportar los metales frgiles, sin que se
produzca la fractura en el corte es pequea, por lo que el juego debe ser menor
para los metales duros y frgiles. Para los metales dctiles el juego debe ser
mayor, porque requieren una deformacin plstica mayor.
1.2.1.2 ngulos caractersticos en las cuchillas (cizalla de tijeras):
En la figura 1.2, se muestran estos ngulos y dependen:
de la dureza del material a trabajar.
de la caracterstica del material de la cuchilla.
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5
En este proceso se originan dos zonas importantes:
- Zona brillante debida al corte puro
- Zona opaca debido al desgarre que sufre el material
Para cuchilla de acero duro, empleado para cortar planchas de acero de bajo
carbono, son comunes los siguientes ngulos:
- ngulo de incidencia = 6 grados
- ngulo de corte o de filo = 80 grados
- ngulo de desprendimiento = 4 grados
Fig. 1.2ngulos de una cizalla
FUENTE: A. CARDENAS, CONFORMADO MECANICO I
1.2.1.3 Cizalla de cuchilla deslizante:
En algunas cizallas la cuchilla se desliza a lo largo de una doble gua. Con ello el
ngulo de inclinacin se mantiene constante, contrariamente a lo que sucede con
las tijeras, en las que la cuchilla gira alrededor de un punto. La potencia absorbida
por una cizalla de cuchilla deslizante es proporcional a la longitud del tramo
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cortado, a igualdad de
totalidad de la cuchilla (
Fi
FUENTE:
1.2.1.4 Fuerza y esfuerzo
La fuerza requerida para
- longitud de corte- espesor de la pla
- resistencia al ciza
La fuerza de cizalladura
empleando un filo inclin
de la chapa.
La fuerza necesaria par
esfuerzo unitario de cort- para cizallas de c
F = s t
Donde: F
s
1CRDENAS, V; Introduccin
espesor y calidad de plancha, pued
ig. 1.3).
. 1.3Cizalla de cuchilla deslizante
: A. CARDENAS, CONFORMADO MECANICO I
necesario para el corte:
cortar una chapa depende de:
cha; y
llamiento del metal, se desprecia la fricci
puede disminuir, si el filo corta progresi
do. Pero la inclinacin del filo da lugar
el corte es igual al producto de la secc
dura.chillas paralelas (Fig. 1.4).
= a s t1
fuerza necesaria para el corte (Kgf.)
seccin de corte (mm)
al Conformado Mecnico; E.P.N.; Quito; 1985; Pag.
6
e utilizar casi la
n.
amente, es decir,
cierta distorsin
in cortada por el
133
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t
Fig. 1.4FUENTE:
- para cizallas de c
Fc
Sien
Fig.
FUENT
2CRDENAS, V; Introduccin
esfuerzo unitario a cortadura( Kgf/ mm
Cizalla con cuchillas paralelas. CARDENAS, CONFORMADO MECANICO I
chilla con oblicuidad constante (Fig. 1.5
0.25 a s t2
do a = s / tang
1.5 Cizalla con cuchillas oblicuas
: A. CARDENAS, CONFORMADO MECANICO I
al Conformado Mecnico; E.P.N.; Quito; 1985; Pag.
7
)
).
135
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8
1.2.1.5 Velocidad de Corte:
La velocidad de corte de una cizalla es relativamente baja: velocidad = 1 a 2
m/min
1.2.2 EQUIPOS DE CORTE
En el corte sin arranque de viruta, los materiales se cortan con tijeras de mano,
cizallas de palanca y cizallas mecnicas como la que se trata de automatizar,
alicates, cortadoras de tubos, prensas-cizallas, estampas, etc. Al corte tambin
pertenece el troquelado que se efecta con punzonadoras o troqueladoras.
La esencia del proceso de corte con cizallas, consiste en la separacin de las
partes del metal bajo la presin de un par de cuchillas cortantes. La chapa que se
corta se coloca entre las cuchillas superior e inferior.
La cuchilla superior, al descender, aprieta al metal y lo corta.
La presin grande que experimentan las cuchillas durante el corte exige un ngulogrande de ataque . Cuanto ms duro sea el metal que se corta, tanto mayor ser
el ngulo de ataque de la cuchilla; para los metales blandos (cobre y otros) ste
es igual a 65, para los metales de dureza media 70 - 75 y para los metales
duros es de 80 a 85. Con fines de disminuir el rozamiento en el filo de las
cuchillas, con el metal que se corta, a los filos se les da un pequeo ngulo de
corte ( 35.1 = ) Fig.1.6.
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Fig. 1.6 Elementos de las cuchillas
FUENTE: A. CARDENAS, CONFORMADO MECANICO I
Las cuchillas se fabrican de acero duro Y7, Y8, equivalencia a normas SAE/AISI y
W.St.N ANEXO 1, las superficies laterales de los filos estn templadas hasta HRC
52-58, estn rectificadas y afiladas con agudeza.3
1.2.3 PRINCIPALES EQUIPOS QUE UTILIZA LA OPERACIN DE
CIZALLADO:
1.2.3.1 Cizalla manual de palanca
Se emplea para trocear acero en chapa hasta de 4 mm, de grosor, y de aluminio y
latn hasta de 6 mm. (Fig. 1.7). La cuchilla superior 3, fijada con articulacin, sepone en accin con la palanca 2. La cuchilla inferior 1 es fija.
3 CRDENAS, V; Introduccin al Conformado Mecnico; E.P.N.; Quito; 1985; Pag. 137
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10
Fig. 1.7Cizalla manual de palanca
FUENTE: A. CARDENAS, CONFORMADO MECANICOI
1.2.3.2 Cizalla de pequea fuerza
Sirve para cortar metal de chapa de hasta 2.5 mm. De espesor, barra, tornillos
(esprragos) de dimetro hasta 8 mm. Las dimensiones de esta cizalla no
superan las de la cizalla de mano estndares (Fig. 1.8)
Para el corte el mango 1 se fija en el tornillo y se pone en accin con el mango 8
(de trabajo). Este mango comprende un sistema de dos palancas unidas en serie.
La primera palanca 6, en uno de cuyos brazos esta fijada la cuchilla 4, se une al
mango 1 mediante el tornillo 3.
El segundo brazo de la palanca 6, que es el mango de la cizalla normal, esta
cortado y termina en la articulacin 7 o en el mango propiamente dicho de las
tijeras. El mango 8, con su articulacin final y mediante el eslabn de dosarticulaciones 2, se une con el mango 1. Este sistema de palancas, en
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comparacin con las tijeras normales de dimensiones iguales, aumenta el
esfuerzo de corte aproximadamente dos veces. Las cuchillas de la cizalla son
recmbiales y estn fijadas a las palancas con remaches de cabeza embutida
Fig. 1.8 Cizalla de pequea fuerza
FUENTE: A. CARDENAS, CONFORMADO MECANICO I
1.2.3.3 Cizalla de palanca (Un solo golpe)
Se emplea para trocear metal en chapa de 1.5 a 2.5 mm. De espesor con limite
de resistencia de 45-50 Kg./ mm ( acero, aluminio, etc.). Con esta cizalla se
corta metal de gran longitud (Fig. 1.9).
La cizalla de palanca tiene una bancada de fundicin 1 y una mesa 2. En la mesa2 esta empotrada la cuchilla fija 8, y la cuchilla superior 5 con arista cortante
curvilnea esta fijada en el portacuchillas 6. La cuchilla 5 tiene un contrapeso 7,
que equilibra al portacuchillas con la cuchilla.
La dimensin de las piezas brutas que se cortan se marca precisamente con el
trazado o se limita con el tope regulable 10, para cuyo objetivo este se pone
primero a la distancia requerida de la arista cortante de la cuchilla fija inferior. La
chapa 3 durante el troceado se aprieta fuertemente con su canto lateral contra el
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tope 10, mientras que el otro canto se aprieta contra el tope de muelle 11.
Despus de esto, girando la palanca 12 contra si, se aprieta fuertemente la chapa
con el listn de apriete 9 y bajando la cuchilla superior con el portacuchillas 6 se
aprieta para cortar la pieza bruta.
Al descender el portacuchillas se apoya en el tope de muelle 11. la transposicin
del tope se efecta con la ayuda de la manivela 4.
Fig. 1.9 Cizalla de palanca
FUENTE: A. CARDENAS, CONFORMADO MECANICO I
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13
1.2.3.4 Cizalla de cuchilla oblicua mecnica de pedal
Permiten cortar metal con espesor de hasta 1.5 mm. Esta cizalla tiene una
cuchilla inferior fija y la otra superior mvil, estando esta ultima inclinada un
ngulo de 2 - 6. Esto asegura una entrada gradual de la cuchilla durante el
trabajo, facilitando el corte y garantizando una cortadura de calidad.
La cuchilla superior mvil es accionada mecnicamente por el operario, que
mediante un brazo de palanca unido a un pedal produce la fuerza requerida para
el corte en la cizalla (Fig. 1.10).
La cizalla mecnica de pedal mostrada, es sometida a la automatizacin, en esteproyecto.
Fig. 1.10Cizalla con cuchillas inclinadas
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1.2.3.5 Cizalla de Guillotina Mecnica para Trabajo Ligero
Esta cizalla posee un motor 2.0 H.P. tipo embrague con engranaje doble, esta es
de hierro fundido, tambin tiene una hoja de cuatro bordes y tiene una capacidad
para cortar un espesor mximo en acero suave de 1.2 mm.
Fig. 1.11 Cizalla de guillotina mecnica de trabajo ligero
FUENTE: www.maneklalexports.com
1.2.3.6 Cizalla hidrulica: de corte vertical
Tambin existen cizallas de accionamiento hidrulico las cuales se emplean para
cortar planchas de grandes espesores, por la cantidad de fuerza que se necesita
ejercer para cortar las planchas, tienen una capacidad de corte mxima de hasta
20 mm en acero dependiendo de la cuchilla que se utilice con una largo de 4.60
metros. Constan de accionamiento con pedal a distancia.
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Fig. 1.12 Cizalla hidrulica de corte vertical
FUENTE:www.maneklalexports.com
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
SIST
Para tener una clara
primeramente se tratar
obteniendo una mejor
utilizado para la realizaci
2.1 CONCEPTOS D
Mecanizacin y Autom
pasos dentro de un mis
encontrar una clara deli
Se usan estos trminos
La MECANIZACIN ti
hombre en un trabajo d
de energa a la que se g
LaAUTOMATIZACIN
humana. Asume pues al
clculo y decisin.
El proceso de automatiz
CAPTULO IIMAS DE AUTOMATIZACI
idea de los sistemas de automatizac
, desde el concepto de automatismo
comprensin sobre sistemas neumt
n de este proyecto.
MECANIZACI N Y AUTOMAT
tizacin pueden ser consideradas co
o proceso de evolucin de la industria
itacion entre ellas.
n el siguiente sentido:
ne por objeto la sustitucin de la fue
do, por una potencia proveniente de u
obierna con pequeos esfuerzos.
permite la eliminacin total o parcial
gunas funciones intelectuales ms o me
cin se lo puede esquematizar as:
16
in que existen,
y mecanizacin
icos, el cual es
ZACI N
o dos grados o
a veces es difcil
rza muscular del
a fuerza exterior
e la intervencin
nos complejas de
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
17
2.1 TIPOS DE AUTOMATIZACIN
Los automatismos pueden clasificarse dependiendo de la naturaleza de las
seales de entrada y salida en:
2.2.1 ANALGICOS Y DIGITALES
Las seales pueden ser de dos tipos:
- de variacin continua: p. ej. Una temperatura.
- discretas: un ejemplo tpico es la accin de un interruptor que abre o cierra
un circuito.
Fig. 2.1 Grficos Temperatura y Presin
FUENTE: MANUAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMATICA
Los automatismos analgicos son aquellos cuyas seales de entrada y salida son
continuas.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
18
En los automatismos digitales las seales son de naturaleza discreta. La
automatizacin neumtica forma parte de esta clase de automatismos.
Las seales de los automatismos digitales son de 2 niveles, identificables por SI o
NO, por ejemplo: NO hay presin SI hay presin.
2.2 AUTOMATISMOS DE ACCIONAMIENTO DIGITAL
Las tcnicas mas empleadas en la industria para la realizacin de los
automatismos digitales son:
2.2.1 ELECTROMECNICA
El elemento de base de esta tcnica es el rele. Esquemticamente esta
constituido por una bobina que por medio de una seal de entrada que la excita,
abre o cierra unos contactos que producen una seal de salida.
Esta tcnica fue prcticamente la primera que se utilizo en los automatismos de
conmutacin.
2.2.2 ELECTRNICA
Los primeros automatismos electrnicos empleaban vlvulas de vaci.
Actualmente se realizan exclusivamente con semiconductores.
2.2.3 NEUMTICA
El elemento de base para el tratamiento de las seales es el distribuidor
neumtico. Las seales deben traducirse en ausencia o presencia de presin
neumtica.
Las seales de salida son generalmente posiciones de cilindros neumticos.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
19
2.2.4 FLUDICA
Es la tcnica de ms reciente empleo en los automatismos industriales. En los
mdulos fluidicos no existen partes mviles, por lo que tienen una gran rapidez de
respuesta y eliminan prcticamente el riesgo de averas.
Estas caractersticas unidas a su posible miniaturizacin, hacen que la fluidica
prometa un gran futuro en su aplicacin industrial.44
2.3 GRADOS DE AUTOMATIZACIN
De acuerdo a su importancia se distinguen los siguientes grados:
En pequea escala; como por ejemplo para mejorar el accionamiento de
una maquina en orden a:
o Mayor utilizacin de una maquina, p. ej. Mejorando el sistema de
alimentacin.
o Posibilidad de que un hombre trabaje con ms de una maquina.
Coordinar una serie de operaciones, controlar una serie de
magnitudes simultneamente o controlar una secuencia de
operaciones.
Realizar procesos totalmente continuos por medio de secuenciasprogramadas.
Procesos automticos en cadena cerrada con posibilidad de autocontrol
y auto correccin de desviaciones.
4MEIXNER, H; Iniciacin a la Tcnica Neumtica; Manual Festo; Alemania; 1974; Pag. 4
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
20
2.4 ETAPAS DE IMPLANTACIN
Para la implantacin de una automatizacin digital debe normalmente seguirse el
siguiente esquema.
Estudio del producto cuyo proceso de fabricacin debe
automatizarse.
Estudio de proceso de fabricacin.
De estos estudios previos deben sacarse las siguientes conclusiones:
o Posibles modificaciones del producto y del proceso en vista a facilitar la
automatizacin.
o Determinacin de los puntos clave del proceso, para identificar las
operaciones independientes o incompatibles en automatizacin.
o Eleccin de las seales mnimas necesarias para que el sistema pueda
identificar y controlar las etapas determinadas antes.
o Dado el caso, estudio de la nueva distribucin en planta.
o Resolucin tcnica de los problemas planteados en los apartados
anteriores, con un primer pas de eleccin de la tecnologa ms adecuada
y explotacin al mximo de las posibilidades de esta tecnologa.
o Estudio econmico de la inversin necesaria, rentabilidad, amortizacin,
volumen estimado de produccin para lograr la mxima rentabilidad, costo
del estudio e instalacin del nuevo sistema, etc.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
21
2.6 VENTAJAS
Aparte de las ventajas especificas que una automatizacin reporta a su usuario,
existe una serie de ventajas que se dan, dependiendo su importancia del grado de
automatizacin:
- Reduccin de los costos de mano de obra directos.
En empresas muy automatizadas este ahorro se ha cifrado hasta el 70%.
- Uniformidad de la produccin y ahorro de material.
- Posibilidad de programacin a medio y largo plazo, aprovechando las
caractersticas de constancia y uniformidad de produccin.
Estas dos ltimas ventajas tienden a mejorar las relaciones con los clientes,
pues la calidad de los productos es ms constante y se puede dar plazos de
entrega ms seguros.
- Aumento de la capacidad de la instalacin al producir ms con los
.mismos hombres, las mismas maquinas, y en el mismo espacio.
- Aumento de los beneficios netos de los operarios ya que con el mismo
.esfuerzo aumenta su productividad.
- Mayor control de la produccin al poder introducir en el proceso.sistemas automticos de muestreo, rpidos y seguros.
- Reduccin de los tiempos de espera entre operaciones y por tanto,
aumento del ritmo de fabricacin y eliminacin de los almacenajes
intermedios.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
22
2.7 COSTO Y RENTABILIDAD
A manera de gua muy general, y para realizar el estudio econmico que debe
acompaar al estudio tcnico, debe tenerse en cuenta lo siguiente:
Costo del nuevo equipo o de modificacin del antiguo.
Costo del estudio e instalacin del nuevo sistema.
Costo adicional de motores, compresores y material auxiliar.
Costo del tiempo de paro de la instalacin hasta obtener el producto con el
nuevo sistema y costo de la puesta a punto de la instalacin automatizada.
Variacin en el costo unitario del material producido.
Consumo de energa en el nuevo sistema.
Posible utilizacin del mismo sistema o parte, en la fabricacin de varios
productos.
Numero estimado de elementos que deben fabricarse para hacer rentable
la nueva instalacin.
Vida del nuevo equipo.
Posibilidad de readaptacin del equipo al final de su utilizacin.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
23
2.8 CARACTERISTICAS GENERALES DE LA NEUMTICA
INDUSTRIAL
Una de las principales ventajas de la neumtica es la de poder realizar las
funciones de mecanizacin y automatizacin con un mismo tipo de elementos.
Desde el punto de vista de transmisin de potencia, la neumtica ofrece una gran
flexibilidad que no permite comparaciones con los procedimientos puramente
mecnicos. La compresibilidad del aire proporciona adems una excelente
resistencia a las variaciones de carga; por otra parte un cilindro o motor
neumtico incapaces de vencer una resistencia quedan parados sin ningnpeligro para su integridad.
Desde el punto de vista de la automatizacin, cualquier funcin lgica puede ser
realizada en neumtica convencional, con unos tiempos de respuesta del orden
de las centsimas de segundo. Considerando la fluidita integra dentro del campo
de la neumtica, esta capacidad queda enormemente acrecentada, con tiempos
de respuesta del orden del milisegundo, la posibilidad de aplicar tcnicas
analgicas y de incorporar mltiples tipos de sensores y detectores.
As pues, en las muchas aplicaciones en que hay que automatizar un proceso
mecnico, es muy posible que la conjuncin de sus dos capacidades bsicas
haga que la neumtica sea la tcnica mas apropiada, aun cuando carezca de la
elevada relacin potencia-volumen y el alto rendimiento de la hidrulica o de la
velocidad de respuesta de la electrnica.
2.9 FUNDAMENTOS FISICOS EN LA NEUMTICA AIRE
COMPRIMIDO
La superficie del globo terrestre est rodeada de una envoltura area. Esta es una
mezcla indispensable para la vida y tiene la siguiente composicin:
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
24
Nitrgeno aprox. 78% en volumen
Oxgeno aprox. 21% en volumen
Adems contiene trazas, de bixido de carbono, argn, hidrgeno, nen, helio,criptn y xenn.
Para una mejor comprensin de las leyes y comportamiento del aire se indican en
primer lugar las magnitudes fsicas y su correspondencia dentro del sistema de
medidas. Con el fin de establecer aqu relaciones inequvocas y claramente
definidas, los cientficos y tcnicos de la mayora de los pases acordaron un
sistema de medidas que sea vlido para todos, denominado "Sistema
internacional de medidas", o abreviado "SI".55
La exposicin que sigue ha de poner de relieve las relaciones entre el "sistema
tcnico" y el "sistema de unidades SI".
Estos parmetros son necesarios para la definicin de neumtica: (Fig. 2.2).
5MEIXNER, H; Iniciacin a la Tcnica Neumtica; Manual Festo; Alemania; 1974; Pag. 12
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
25
Fig. 2.2 Tabla de Sistema de Unidades
FUENTE: MANUAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMATICA
La combinacin entre los sistemas internacional y tcnico de medidas esta
constituida por la:
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
26
Ley de Newton Fuerza = Masa Aceleracin
F = m a
En el caso particular de usar pesos, la aes igual a la gravedad.
Gravedad g = 9.81 m/s
P = m . g
Para convertir las magnitudes antes indicadas de un sistema a otro rigen los
siguientes valores de conversin.
Masa 1 Kg. = 1 kp * s
9.81 m
Fuerza 1 Kp = 9.81 N
Para los clculos aproximados puede suponerse
1 kp = 10 N
Temperatura Diferencia de temperatura 1 C = 1 K
Punto Cero 0 C = 273 K
Presin Adems de las unidades indicadas en la relacin (at en el
sistema tcnico, as como bar y Pa en el sistema SI), se
utilizan a menudo otras designaciones. Al objeto de
completar la relacin, tambin se citan a continuacin.
1. Atmsfera. At
(Presin absoluta en el sistema tcnico de medidas)
1 at = 1kp/cm = 0.981 bar (98.1 kPa)
2. Pascal. Pa
Bar, bar
(presin absoluta en sistema de unidades)
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
27
1 Pa = 1 N
m
3. Atmsfera Fsica, at
(Presin absoluta en el sistema fsico de medidas)1 atm = 1,033 at = 1,013 bar (101,3 kPa)
4. milmetros de columna de mercurio, mm Hg
(corresponde a la unidad de presin Torr)
1 mm Hg = 1 Torr
1 at = 736 Torr, 100 kPa(1bar) = 750 Torr
Como sobre la tierra todo est sometido a la presin atmosfrica no se nota sta.
Se toma la correspondiente presin atmosfrica Pabscomo presin de referencia
y cualquier divergencia de sta se designa de sobrepresin Pe.
La figura 2.3 lo visualiza.
Fig. 2.3 Diagrama de la variacin de presin
FUENTE:MANUAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMATICA
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
28
La presin de aire no siempre es la misma. Cambia segn la situacin geogrfica
y el tiempo. La zona desde la lnea del cero absoluto hasta la lnea de referencia
variable se llama esfera de depresin (-Pe) la superior se llama esfera de
sobrepresin (+Pe).
La presin absoluta Pabs. consiste en la suma de las presiones -Pe y +Pe. En la
prctica se utilizan manmetros que solamente indican la sobrepresin +Pe. Si se
indica la presin Pabs. el valor es unos 100 kPa (1 bar) ms alto.
Con la ayuda de las magnitudes bsicas definidas pueden explicarse las leyes
fsicas fundamentales de la aerodinmica.
2.9.1 El AIRE ES COMPRESIBLE
Como todos los gases, el aire no tiene una forma determinada. Toma la del
recipiente que lo contiene o la de su ambiente. Permite ser comprimido
(compresin) y tiene la tendencia a dilatarse (expansin).
La ley que rige estos fenmenos es la de Boyle-Mariotte.
A temperatura constante, el volumen de un gas encerrado en un recipiente es
inversamente proporcional a la presin absoluta, o sea, el producto de la presin
absoluta y el volumen es constante para una cantidad determinada de gas.
66
Esta ley se demuestra mediante el siguiente ejemplo:
6MEIXNER, H; Iniciacin a la Tcnica Neumtica; Manual Festo; Alemania; 1974; Pag. 15
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
29
Fig. 2.4 Ley de Boyle-Mariotte
FUENTE: MANUAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMATICA
Ejemplo:
Si el volumen V1 = 1 m, que esta a la presin atmosfrica p1= 100 kPa (1 bar) se
comprime con la fuerza F2 hasta alcanzar el volumen V2= 0.5 m, permaneciendo
la temperatura constante, se obtiene:
P1 V1 =P2 V2
P2 = P1 V1
V2
P2 = 100kPa 1m = 200kPa (2bar)
0.5 m
Si el volumen V1se comprime con la fuerza F, aun ms hasta lograr V3= 0.05 m,
la presin que se alcanzara es:
P3 = P1 V1
V3
P3 = 100kPa 1m = 2000kPa (20bar)
0.05 m
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
30
2.9.2 El VOLUMEN DEL AIRE VARIA EN FUNCIN DE LA TEMPERATURA
Si la presin permanece constante y la temperatura se eleva 1 K partiendo de
273K, el aire se dilata 1/273 de su volumen.
Esto demuestra la ley de Gay-Lussac:77
Las ecuaciones anteriores tienen validez nicamente cuando las temperaturas se
indican en K. Las temperaturas indicadas en C deben convertirse, por tanto, a
K.
Tambin puede prepararse una ecuacin con la que pueda calcularse
inmediatamente en C; para ello solo hay que aadir 273C a los valores de
temperatura.
7MEIXNER, H; Iniciacin a la Tcnica Neumtica; Manual Festo; Alemania; 1974; Pag. 17
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
31
Fig. 2.5 Ley de Gay-Lussac
FUENTE: MANUAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMATICA
Ejemplo:
0,8 m de aire a la temperatura T1 = 293. K (20 C) se calientan hasta T2 = 344
K (71 C). Cul seria el volumen final?
Segn la formula anterior, si se calcula en K:
V2 = 0,8 m + 0,8 m . (344 K - 293 K)
293 K
V2 = 0,8 m + 0,14 m = 0.94 m.
El aire se ha dilatado 0,14 m a 0,94 m.
En neumtica se suele referir todas las indicaciones de la cantidad de aire alllamado estado normal.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
32
2.10 ELEMENTOS NEUMTICOS DE TRABAJO
La energa del aire comprimido se transforma por medio de cilindros en un
movimiento lineal de vaivn, y mediante motores neumticos, en movimiento de
giro.
Elementos neumticos de movimiento rectilneo (cilindros neumticos)
A menudo, la generacin de un movimiento rectilneo con elementos mecnicos
combinados con accionamientos elctricos supone un gasto considerable
2.10.1 CILINDROS DE SIMPLE EFECTO
Estos cilindros tienen una sola conexin de aire comprimido. No pueden realizar
trabajos ms que en un sentido. Se necesita aire slo para un movimiento de
traslacin. El vstago retorna por el efecto de un muelle incorporado o de una
fuerza externa.
El resorte incorporado se calcula de modo que haga regresar el mbolo a su
posicin inicial a una velocidad suficientemente grande.En los cilindros de simple efecto con muelle incorporado, la longitud de ste limita
la carrera. Por eso, estos cilindros no sobrepasan una carrera de unos 100 mm.
Se utilizan principalmente para sujetar, expulsar, apretar, levantar, alimentar, etc.
(Fig. 2.6)88
8 MEIXNER, H; Iniciacin a la Tcnica Neumtica; Manual Festo; Alemania; 1974; Pag. 87
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
33
Fig. 2.6 Cilindro de simple efecto
FUENTE: MANUAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMATICA
2.10.2 CILINDROS DE DOBLE EFECTO
La fuerza ejercida por el aire comprimido anima al mbolo, en cilindros de doble
efecto, a realizar un movimiento de traslacin en los dos sentidos. Se dispone de
una fuerza til tanto en la ida como en el retorno
Los cilindros de doble efecto se emplean especialmente en los casos en que el
mbolo tiene que realizar una misin tambin al retornar a su posicin inicial. En
principio, la carrera de los cilindros no est limitada, pero hay que tener en cuenta
el pandeo que puede sufrir el vstago slido. (Fig. 2.7)99
9 MEIXNER, H; Iniciacin a la Tcnica Neumtica; Manual Festo; Alemania; 1974; Pag. 90
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
34
Fig. 2.7 Cilindro de doble efecto
FUENTE: MANUAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMATICA
2.10.3 SIMBOLOGIA ESPECIAL DE CILINDROS
Cilindros de vstago reforzado.
Juntas de mbolo, para presiones elevadas
Cilindros de juntas resistentes a altas temperaturas
Camisa de cilindro, de latn
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
35
Superficies de deslizamiento, de cromo
Vstago de acero anticorrosivo
Cuerpo recubierto de plstico
y vstago de acero anticorrosivo
2.10.4 FIJACIONES
El tipo de fijacin depende del modo en que los cilindros se coloquen en
dispositivos y mquinas. Si el tipo de fijacin es definitivo, el cilindro puede ir
equipado de los accesorios de montaje necesarios. De lo contrario, como dichos
accesorios se construyen segn el sistema de piezas estandarizadas, tambin
ms tarde puede efectuarse la transformacin de un tipo de fijacin a otro. Este
sistema de montaje facilita el almacenamiento en empresas que utilizan a menudo
el aire comprimido, puesto que basta combinar el cilindro bsico con las
correspondientes piezas de fijacin. (Fig. 2.8)1010
10MEIXNER, H; Iniciacin a la Tcnica Neumtica; Manual Festo; Alemania; 1974; Pag. 95
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
36
Fig. 2.8 Tipos de Fijacin
FUENTE: MANUAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMATICA
Fijacin por pies Brida anterior oscilante
Fijacin por rosca Brida central oscilante
Brida anterior Brida posterior oscilante
Brida posterior
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
37
2.10.5 CONSTITUCIN DE LOS CILINDROS
El cilindro de mbolo se compone de: tubo, tapa posterior (fondo) y tapa anterior
con cojinete (manguito doble de copa), vstago, casquillo de cojinete y arorascador; adems, de piezas de unin y juntas.
El tubo cilndrico (1) se fabrica en la mayora de los casos de tubo de acero
embutido sin costura. Para prolongar la duracin de las juntas, la superficie
interior del tubo debe someterse a un mecanizado de precisin (bruido).
Para aplicaciones especiales, el tubo se construye de aluminio, latn o de tubo de
acero con superficie de rodadura cromada. Estas ejecuciones especiales seemplean cuando los cilindros no se accionan con frecuencia o para protegerlos de
influencias corrosivas.
Para las tapas posterior fondo (2) y anterior (3) se emplea preferentemente
material de fundicin (de aluminio o maleable). La fijacin de ambas tapas en el
tubo puede realizarse mediante tirantes, roscas o bridas.
El vstago (4) se fabrica preferentemente de acero inoxidable, Este acero
contiene un determinado porcentaje de cromo que lo protege de la corrosin. Si
se desea, puede solicitarse un endurecimiento especial en el vstago (temple). Su
superficie se comprime en un proceso de rodado entre discos planos. La
profundidad de asperezas del vstago es de 1 mm En general, las roscas se
laminan al objeto de prevenir el riesgo de roturas.
En cilindros hidrulicos debe emplearse un vstago cromado (con cromo duro) o
templado.
Para normalizar el vstago se monta en la tapa anterior un collarn obturador (5).
De la gua de vstago se hace cargo un casquillo de cojinete (6), que puede ser
de bronce sinterizado o un casquillo metlico con revestimiento de plstico.
Delante del casquillo de cojinete se encuentra un aro rascador (7). Este impide
que entren partculas de polvo y suciedad en el interior del cilindro. Por eso, no se
necesita emplear un fuelle.
El manguito doble de copa (8) hermetiza la cmara del cilindro.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
Las juntas tricas o anil
porque deben pretens
aplicaciones dinmicas (
Fig. 2.9 Estructura deFUENTE: MAN
2.11 CLCULOS D
2.11.1 FUERZA DEL
Para ello debe tenerse
entrada de seales hast
los toroidales (9) se emplean para la o
rse, y esto causa prdidas elevada
Fig. 2.9).
n cilindro neumtico con amortiguacin dUAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMA
CILINDROS
BOLO
en cuenta, el conjunto completo del
los elementos de trabajo.
38
turacin esttica,
por friccin en
fin de carreraTICA
mando, desde la
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
Debe considerarse siem
Considerando el asp
neumticos hasta una fu
La fuerza ejercida por u
dimetro del cilindro, del
calcula con la siguiente f
En la prctica es nece
tener en cuenta los roz
de 400 a 800 kPa/4 a
representan de un 3 a u
11MEIXNER, H; Iniciacin a la
pre el factor mantenimiento.
cto econmico, se utilizan acciona
erza del cilindro de aproximadamente 3
elemento de trabajo depende de la pr
rozamiento de las juntas. La fuerza ter
rmula:
ario conocer la fuerza real. Para dete
mientos. En condiciones normales de s
bar) se puede suponer que las fuerz
20% de la fuerza calculada.
Cilindro de simple efecto1111
Tcnica Neumtica; Manual Festo; Alemania; 1974;
39
mientos lineales
00 kp (30000 N).
sin del aire, del
ica del mbolo se
rminarla hay que
ervicio (presiones
s de rozamiento
ag. 99
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
40
2.11.2 LONGITUD DE CARRERA
La longitud de carrera en cilindros neumticos no debe exceder de 2000 mm y
unos dimetros mximos de cilindro de 200 y 250 mm. Con mbolos de gran
tamao y carrera larga, el sistema neumtico no resulta econmico por el elevado
consumo de aire.
Cuando la carrera es muy larga, el esfuerzo mecnico del vstago y de los
cojinetes de gua es demasiado grande. Para evitar el riesgo de pandeo, si las
carreras son grandes deben adoptarse dimetros de vstagos superiores a los
normales. Adems, al prolongar la carrera la distancia entre cojinetes aumenta y,
con ello, mejora la gua del vstago (Fig. 2.10).
Diametro de embolo 6 12 16 25 35 50 70 100 140 200 250
(mm)
Carrera maxima 100 250 500 500 2000 2000 2000 2000 2000 1000 1000
(mm)
Fig. 2.10Tabla de dimetros y carreras mximas para pistones
FUENTE: MANUAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMATICA
2.11.3 VELOCIDAD DEL MBOLO
La velocidad del mbolo en cilindros neumticos depende de la fuerza
antagonista de la presin del aire, de la longitud de la tubera, de la seccin entre
los elementos de mando y trabajo y del caudal que circula por el elemento de
mando. Adems, influye en la velocidad la amortiguacin final de carrera.
Cuando el mbolo abandona la zona de amortiguacin, el aire entra por una
vlvula antiretorno y de estrangulacin y produce una reduccin de la velocidad.
La velocidad media del mbolo, en cilindros estndar, est comprendida entre 0,1
y 1,5 m/s. Con cilindros especiales (cilindros de impacto) se alcanzan velocidades
de hasta 10 m/s.
La velocidad del mbolo puede regularse con vlvulas especiales. Las vlvulas de
estrangulacin, antiretorno y de estrangulacin, y las de escape rpidoproporcionan velocidades mayores o menores.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
2.11.4 CONSUMO DE A
Para disponer de aire y
consumo de la instalaci
Para una presin de tra
consumo de aire se calc
Con ayuda de la tabla
consumo de aire de
expresados por cm. de
para presiones de 200 a
Ejemplo:
Calcular la relacin de c
La presin de trabajo es
Relacin de comprensi
101,3 + presin de traba
101,3
El consumo se expresa
Frmulas para calcular
RE
conocer el gasto de energa, es impo
n.
ajo, un dimetro y una carrera de mbol
ula como sigue:
de la figura 2.11, se pueden estable
na manera ms sencilla y rpida. L
carrera para los dimetros ms corrien
1.500 kPa (2-15 bar).
mpresin de un cilindro de doble efecto.
de 600 KPa (6bar)
n:
jo = 101,3 kPa + 600kPa = 701.3 kPa
101,3 kPa 101,3
n los clculos en litros (aire aspirado) p
l consumo de aire:
41
rtante conocer el
o determinado, el
er los datos del
s valores estn
tes de cilindros y
.
= 6.9
Pa
r minuto.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
Cilindro de simple efecto
Ejemplo:
Calcular el consumo de
del vstago: 12 mm), lon
por min.
= { s (D 3.14)+
4
= { 10cm (25cm 4
= [196,25 cm + 184,
= 381,2 cm 69 min
= 26.302,8 cm/min =
La frmula para calcula
2.11 es la siguiente:
ire de un cilindro de doble efecto de di
gitud de carrera de 100 mm, presin = 6
(D - d) 3.14} n Relacin de c
4
.14)+ s (25cm - 1.44cm) 3.14}x4
94 cm] 10min 6,9
26,3 l/min
r el consumo de aire conforme al diag
42
metro 50 mm (
bar y 10 ciclos
omprensin
0c/min 6.9
ama de la figura
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
Cilindro de simple efec
En caso de emplear el d
ejemplo se obtiene la si
Cilindro de doble efect
12MEIXNER, H; Iniciacin a la
to
iagrama de consumo de aire de la figura
uiente frmula:
o1212
Tcnica Neumtica; Manual Festo; Alemania; 1974;
43
2.11, para el
ag. 106
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
44
Fig. 2.11Diagrama de Consumo de Aire
FUENTE: MANUAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMATICA
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
45
2.12 VLVULAS
2.12.1 GENERALIDADES
Las vlvulas son mandos neumticos que estn constituidos por elementos de
informacin y rganos de mando los cuales accionan elementos de trabajo
(actuadores). Estas vlvulas modulan las fases de trabajo de la mquina o
dispositivos.
Las vlvulas mandan o regulan la puesta en marcha, paro sentido presin, el
caudal del fluido transportado por la bomba, o almacenado en un recipiente. Enlenguaje internacional el termino distribuidor denomina a los tipos tales como
vlvulas de corredera, de bola, asiento, etc.
Segn la norma DIN 24300 se subdividen en 5 grupos:
1. Vlvulas distribuidoras
2. Vlvulas de bloqueo3. Vlvulas de presin
4. Vlvulas de caudal
5. Vlvulas de cierre
2.12.2 VLVULAS DISTRIBUIDORAS
Estas vlvulas, de varios orificios, son los componentes que determinan el caminoque debe tomar el fluido bajo presin (marcha, paro, direccin).
Para tener un mejor conocimiento de las vlvulas de distribucin se vera el
funcionamiento de las ms importantes.
2.12.2.1 Funcionamiento de un circuito vlvula cilindro
Una vlvula de tres orificios es un interruptor empleado para controlar el flujo deaire. El tipo que se ve en la figura 2.12 tiene el componente denominado conjunto
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
46
rotor, que se mueve dentro de la vlvula cuando se pulsa o se suelta el botn. Su
funcin es dirigir el flujo de aire por la vlvula. Cuando se pulsa el botn, se deja
pasar el aire comprimido del suministro de la tubera 1 a la tubera 2 (que est
conectada al cilindro).
Un cilindro de accionamiento nico usa aire comprimido para producir movimiento
y fuerza. Tiene un pistn que puede deslizarse "hacia arriba" y "hacia abajo". Un
muelle hace subir al pistn dentro del cilindro. Sin embargo, cuando la vlvula se
acciona, como se muestra en el dibujo, el aire comprimido entra en el cilindro y le
obliga a bajar su mbolo. El aire del otro lado sale por el orificio de escape.
Fig. 2.12 Circuito Vlvula-Cilindro
FUENTE: JOS FERNNDEZ BERNAL, FUNDAMENTOS NEUMATICOS
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
2.12.2.2 Vlvula de tres v
Las vlvulas 3/2 se utili
pilotaje de otras vlvulas
Para mejor entendimient
Se mirara la mitad inferi
el literal a.
Donde se observa que e
y 3 estn conectadas, c
Ahora no se tomar en
cuando se pulsa el bot
inferior, como se ve en l
Esto indica que los orific
botn.
La mitad inferior del sm
no se pulsa el botn, y l
as y dos posiciones (3/2)
an para el mando de cilindros de simpl
.
o se describir el funcionamiento de est
r del smbolo , sin tener en cuenta la
l smbolo muestra la va 1 bloquea
mo en la vlvula real.
cuenta la mitad inferior del smbolo
n, la parte superior del smbolo se de
figura 2.13 literal b.
ios de la vlvula real estn conectados c
olo , indica las conexiones dentro de
superior cuando se pulsa.
47
efecto o para el
vlvula.
mitad superior en
a, pero las vas 2
e imaginara que
liza por la mitad
uando se pulsa el
la vlvula cuando
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
48
Fig. 2.13 Vlvula 3/2
FUENTE: JOS FERNNDEZ BERNAL, FUNDAMENTOS NEUMATICOS
2.12.2.3 Vlvula de doble efecto y conector en T
La vlvula de doble efecto tiene tres orificios, y contiene un pequeo pistn de
caucho que se mueve libremente dentro de la vlvula. Fig. 2.14
Si el aire entra por un orificio, el pistn es empujado a la posicin contraria y el
aire no podr salir por all. Si la vlvula de doble efecto del circuito anterior se
sustituyera por un conector tipo T, el circuito no funcionara. Ni la vlvula A ni la B
podran utilizarse para activar el cilindro.
Fig. 2.14 Vlvula de doble efectoFUENTE: JOS FERNNDEZ BERNAL, FUNDAMENTOS NEUMATICOS
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
49
Los conectores T Sirven y ayudan a conectar las lneas de tubera para una
mejor distribucin del aire comprimido (Fig. 2.15).
Fig. 2.15 Conector T
FUENTE: JOS FERNNDEZ BERNAL, FUNDAMENTOS NEUMATICOS
2.12.2.4 Vlvula de 5 vas y dos posiciones (5/2)
Para describir el funcionamiento de esta vlvula primeramente no se tomar en
cuenta la mitad superior del smbolo en el literal a durante un momento (Fig.
2.16). La mitad inferior indica las conexiones dentro de la vlvula cuando la
palanca est en una posicin determinada.
Ahora no se tomara en cuenta la mitad inferior del smbolo en el literal b, y se
imaginara que cuando se mueve la palanca a la otra posicin, la mitad superior
del smbolo se desliza sobre la mitad inferior. Esto indica las conexiones que hay
ahora dentro de la vlvula.
Se observa que aparece un smbolo de "palanca" en ambos extremos del
smbolo de la vlvula de cinco orificios o vas. Esto es algo confuso: solamente
hay, por supuesto, una palanca en la vlvula real.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
50
Fig. 2.16 Vlvula 5/2
FUENTE: JOS FERNNDEZ BERNAL, FUNDAMENTOS NEUMATICOS
2.12.2.5 Funcionamiento de un circuito con vlvula 5/2
En el siguiente ejemplo se utilizar dos cilindros de doble efecto, por supuesto
una vlvula 5/2 y un regulador de caudal o flujo (Fig. 2.17). La vlvula 5/2 es
accionada por una palanca.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
51
Cuando el conjunto rotor est en la posicin indicada en el diagrama 1, el aire
comprimido pasa por la vlvula entre los orificios 1 y 2, y el aire hace que los
pistones "salgan". El aire aprisionado debajo de los pistones sale por las tuberas
y por la vlvula saliendo a la atmsfera por el orificio 5.
Cuando la palanca se desplaza a la otra posicin, el conjunto rotor sube, como se
ve en el diagrama 2.
Ahora, se seguir el flujo del aire del diagrama, donde se observan que los
pistones "entran". El aire aprisionado encima de los pistones sale.
Fig. 2.17 Funcionamiento de un circuito con Vlvula 5/2
FUENTE: JOS FERNNDEZ BERNAL, FUNDAMENTOS NEUMATICOS
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
52
2.12.2.6 Regulador de caudal o de flujo
Las vlvulas estranguladoras con retencin, conocidas como vlvulas reguladoras
de velocidad, son hbridas. Desde el punto de vista de la estrangulacin sonvlvulas de flujo y como tales se las emplea en neumtica. La funcin de
retencin les hace ser al mismo tiempo una vlvula de bloqueo (Fig. 2.18).
El regulador de flujo se alimenta con aire del suministro. Dicho regulador emite un
flujo de aire controlado en una conexin en T. Una tubera de esta conexin se
conecta a la vlvula accionada por diafragma y la otra se deja abierta para que
salga aire a la atmsfera.
Cuando la tubera de toma de aire es bloqueada por la rueda de un vehculo, la
presin aumenta en la tubera y la vlvula accionada por diafragma se activa, y el
aire comprimido entra en el pistn.
Fig. 2.18 Regulador de Caudal o de Flujo
FUENTE: JOS FERNNDEZ BERNAL, FUNDAMENTOS NEUMATICOS
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53
2.12.2.7 Vlvula de simultaneidad
Se utiliza para los equipos de enclavamiento y para los equipos de control. Tiene
dos entradas P1 y P2 y una salida A. La seal de salida slo est presente si loestn las dos seales de entrada.
En el caso de una diferencia de presin a la entrada, la salida pasa al conducto
que posee la presin ms baja.
Siempre hay una entrada bloqueada. (Fig. 2.19)
Fig. 2.19 Vlvula de simultaneidad
FUENTE: JOS FERNNDEZ BERNAL, FUNDAMENTOS NEUMATICOS
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
54
2.13TIPOS DE CIRCUITO CON CONTROL
2.13.1 CIRCUITO DE CONTROL AUTOMTICO
Despus de conocer un poco sobre los pistones neumticos y las vlvulas
veremos como funciona un circuito de control automtico (Fig. 2.20):
Este circuito funciona automticamente porque el pistn acciona su propia vlvula
de control (C) al activar las vlvulas de mando A y B en cada extremo de su
movimiento.
Mediante una breve explicacin se tratara de describir el funcionamiento delsiguiente grfico, donde el pistn se est moviendo en sentido positivo. Cuando
sea completamente positivo, el pistn activa la vlvula A, que enva una seal de
aire para activar la vlvula C (que conecta el orificio 1 con el orificio 2). Por tanto,
el pistn enseguida empieza a moverse en sentido negativo hasta que se activa la
vlvula B. Entonces, la vlvula B enva una seal de aire para activar la vlvula C
(que conecta el orificio 1 con el 4) y el pistn empieza a volverse positivo de
nuevo, y de esta forma el ciclo se repite mientras se mantenga el suministro deaire.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
55
Fig. 2.20 Circuito de control Neumtico
FUENTE: JOS FERNNDEZ BERNAL, FUNDAMENTOS NEUMATICOS
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
56
2.13.2 CONTROL SIMPLE POR PULSADOR
El funcionamiento es de la siguiente manera:
Cada vez que el pie presiona la vlvula el cilindro har un nico movimiento de
salida o entrada.
La primera operacin de pie mover el cilindro hacia fuera.
La segunda operacin de pie mover el cilindro hacia adentro.
La tercera operaron de pie mover el cilindro hacia afuera y as sucesivamente.
Ver figura 2.21
Fig. 2.21 Control simple por Pulsador
FUENTE: SOFWARE FESTO FLUID SISTEM, CIRCUITOS NEUMATICOS
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
57
2.14 REDES Y LNEAS DE AIRE COMPRIMIDO
2.14.1 PRDIDAS DE CARGA EN REDES DE AIRE COMPRIMIDO
La misin de una red de aire comprimido es la de llevarlo desde la central
compresora a los puntos de utilizacin.
Este transporte exige el consumo de una energa que disipa a causa de los
rozamientos en las tuberas y se manifiesta en una cada de presin.
Un problema de la mayor importancia en el proyecto de una red de airecomprimido ser el de mantener las prdidas antes citadas de unos lmites
razonables.
Se empezara por estudiar como varan las prdidas de carga en las tuberas, que
en este caso se puede identificar con las cadas de presin, en funcin de los
parmetros que intervienen: presin esttica, caudal y dimetro de la tubera, y en
menor importancia la densidad del aire y la rugosidad de la tubera.
Las prdidas por rozamiento responden a la formula general:
2 vD
LfP =
13
13
Expresando la velocidad en funcin del caudal (volumtrico real) y del dimetro
quedara:
5
2
D
LQkP =
13MEIXNER, H; Iniciacin a la Tcnica Neumtica; Manual Festo; Alemania; 1974; Pag. 49
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
58
Se puede calcular P tomando el valor de f (coeficiente de friccin) del diagrama
de Moody (Fig. 2.22) en funcin del nmero de Reynolds.
vRe
DV= ; o bien evaluando el valor de k de la segunda formula por alguna
relacin emprica tal como 0.316,35xDk =
Los coeficientes estn calculados para tubera de acero en buen estado, aunque
se puede aceptar los resultados, al menos en la primera aproximacin, para otros
materiales.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
FUENTE: MANFig. 2.22 Diagrama de Moody
UAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMA
59
TICA
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
60
2.14.2 LNEAS PRINCIPALES
En una red de aire comprimido se puede distinguir tres partes: la lnea principal,
las lneas secundarias y las tomas para aparatos.Las tuberas utilizadas en las lneas principales suelen ser de hierro (tubera
negra) o de hierro galvanizado.
En instalaciones de pequea y mediana importancia, la lnea principal se suele
montar en circulo abierto (Fig. 2.23).
Fig. 2.23Circuito Abierto
FUENTE: MANUAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMATICA
En especial, cuando se trata de pequeas instalaciones, el consumo de dichos
puntos no es excesivamente elevado, puede adoptarse este sistema de circuito
abierto.
Sin embargo, cuando la instalacin reviste una cierta importancia, la lnea
principal se suele montar en circuito cerrado, segn Fig. 2.24 ya que de esta
manera se minimizan las prdidas de carga.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
61
Fig. 2.24 Circuito Cerrado
FUENTE: MANUAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMATICA
Adems, en una instalacin general debe procurarse que el dimetro de la tubera
vaya disminuyendo progresivamente y disponer correctamente las tomas de la red
secundaria.
Debern adoptarse medidas para poder aislar zonas parciales de la red general,
mediante grifos de cierre, para la posible reparacin de fugas o nuevas
conexiones.
De esta forma puede aislarse perfectamente la zona de trabajo, sin necesidad de
paralizar toda la red de aire.
Si el aire ha sido secado a la entrada del circuito de manera que su punto de roci
se mantenga inferior a la temperatura mas baja que se pueda encontrar en el
circuito, no son de temer condensaciones y no se debe tomar precauciones
especiales.
En cambio, en los circuitos que no se ha previsto un secado, o este es
insuficiente, hay que tomar ciertas precauciones para impedir que los
condensados lleguen a los aparatos de utilizacin.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
62
Estas medidas suelen ser:
Dar una inclinacin de alrededor del 3% a las tuberas principales de
manera que desciendan en el sentido de paso del aire y colocar
tuberas de drenaje y purgas automticas (o manuales) en cada
escaln.
Hacer las tomas por la parte superior de las tuberas, dimensionando
adecuadamente el codo, para evitar que los eventuales condensados
caigan hacia el aparato.
No deben existir curvas en abundancia ni inferiores a dos codos
abiertos a 90.
2.14.3 LNEAS SECUNDARIAS
Estas conducciones pueden ser muy simples cuando se trata nicamente de
alimentar una herramienta neumtica, pero tambin muy complejas cuando se
trata de una maquina automatizada neumtica. (Fig. 2.25).
Fig. 2.25 Diagrama de Consumo de Aire
FUENTE: MANUAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMATICA
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
63
En los automatismos neumticos se emplea casi exclusivamente tuberas de
nylon y tubos de cobre.
Las tuberas de nylon, se emplean cuando el montaje de un circuito se hace en un
pupitre ya que la facilidad de montaje y la proteccin del pupitre hacen mas
adecuado este sistema de tubera.
En cambio las tuberas de cobre se emplean para tubera exterior o vista, ya que
su buen aspecto y perfecta alineacin dan realce y permiten un buen acabado de
la instalacin, aunque por el contrario es mucho ms cara.
Las tuberas de nylon son semi-rgidas y las dimensiones ms empleadas son lasde 10, 8, 6 y 4 mm de dimetro.
2.14.4 MANTENIMIENTO DE LAS REDES DE AIRE
Adems de las operaciones de vaciado o purga de los condensados y del control
de la lubricacin, que deben efectuarse de forma peridica (semanal) las redes de
aire comprimido deben ser tambin objeto de mantenimiento peridico.
Se comprobar cada ao, aproximadamente, la importancia de las fugas y
tambin la prdida de carga provocada por una canalizacin de un caudal
determinado, con objeto de comprobar si la conduccin esta obturada en alguna
parte por precipitados que se han incrustado en el interior de la canalizacin.
Debern inspeccionarse todos los grifos, curvas, derivaciones, etc., de forma masperidica y a intervalos mas cortos 9 veces cada 3 meses con objeto de
comprobar su funcionamiento y estanquidad, mediante lquidos especiales que
existen en el mercado o con agua jabonosa.
Deber realizarse un martilleo en las tuberas para que se desprenda la cascarilla
y los precipitados internos, abriendo todos los grifos y conexiones para que el aire
a presin expulse al exterior la suciedad y precipitados internos de las
canalizaciones.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
64
CAPTULO III
DISEO DEL ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DELSISTEMA NEUMTICO APLICADO A LA CIZALLA,SELECCIN DE MATERIALES Y ELEMENTOS PARA ELSISTEMA
3.1 DISEO DEL ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO DELSISTEMA NEUMTICO
Uno de los puntos ms importantes es el diseo del sistema neumtico, ya que de
este esquema de funcionamiento depender mucho la eficacia de dicho sistema.
Para esto se debe tomar en cuenta en lo posible reducir todo el tiempo de
ejecucin del sistema, as como, una buena distribucin de las vlvulas como de
los actuadores. A continuacin se muestra como se realizar el esquema de
funcionamiento neumtico.
3.1.1 REALIZACIN DEL ESQUEMA
La disposicin grafica de los diferentes elementos es anloga a la representacin
esquemtica de la cadena de mando, es decir, que las seales deben dirigirse de
abajo hacia arriba. La alimentacin es un factor importante y debe hacerse figurartambin. Es recomendable representar los elementos necesarios a la
alimentacin en la parte inferior y distribuir la energa, de manera ascendente.
Para circuitos relativamente grandes puede simplificarse dibujando en una parte
del esquema la fuente de abastecimiento de energa (unidad de mantenimiento,
vlvula de cierre, diferentes conexiones de distribucin, etc...), sealando en los
diferentes elementos, por medio de O, las conexiones de alimentacin. La figura
3.1 presenta este desglose.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
65
Elementos de rganos de Ejecucin de
accionamiento Trabajo ordenes
Cilindros
Motores
Elementos de rganos de Salida de
maniobra Potencia Las seales
Vlvulas de vas
Elementos de Elementos de Tratamiento de las
tratamiento mando seales
Vlvulas de vas
Vlvulas de bloqueo
Vlvulas de presin
Vlvulas de Caudal
Elementos
emisores Elementos de Introduccin
de seales introduccin de seales
Pulsadores
Finales de carrera
Emisores de seales
sin contacto
Programadores
Produccin, tratamiento y distribucin Fuente de
del aire comprimido Energa
Fig. 3.1 Elementos de un esquema neumtico
FUENTE: MANUAL FESTO, INICIACION A LA TECNICA NEUMATICA
Este esquema no tendr en cuenta la disposicin real de los diferentes elementos
y tambin es aconsejable representar los cilindros en posicin horizontal.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
66
3.1.2 DISEO DEL ESQUEMA
El vstago del cilindro neumtico (1.0) de doble efecto debe efectuar su
movimiento cuando se acciona el pulsador (1.2) y realizar el retorno cuando se
alcanza la posicin extrema delantera (1.3) (a condicin de que el mdulo de
partida no continu accionando).
Fig. 3.2 Esquema de funcionamiento del Sistema Neumtico
Este esquema ha sido establecido segn el principio de cadena de mando; indica
al mismo tiempo que la posicin de un elemento puede ser diferente a su
colocacin real. La vlvula 1.3, por ejemplo, se encuentra en la cizalla al final del
recorrido del vstago.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
67
Como se trata de un modulo de entrada, se dibuja en la parte inferior del
esquema, pero se indica su posicin respecto al cilindro por medio del trazo
vertical. Si la emisin de seal la realiza una vlvula de rodillo escamoteable,
entonces una flecha visualiza el sentido de actuacin.
3.1.3 DESARROLLO DE FUNCIONAMIENTO: REPRESENTACIN DEL
ESQUEMA DE MANDO
En el capitulo 2 ya se trato los mandos bsicos mas usuales, y su conocimiento
es suficiente para la construccin de un mando neumtico sencillo como el
mostrado en la Fig. 3.2.
Forma de representacin por escrito
Desarrollo por orden cronolgico
Cilindro 1 sujecin y corte de la chapa
Cilindro 1 Aflojado de la chapa cortada
Desarrollo grafico
Paso del proceso Cilindro 1
1 AUS
2 EIN
AUS avance
EIN retroceso
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
68
Desarrollo del mando
Fase Accionamiento por Conmutacin Elemento de
Vlvula de la memoria trabajo enDe seal de mandoavance retroceso
1 1.2 Manual 1.1 1.0 --2 1.3 1.0 -- 1.0
Desarrollo de fases segn DIN 40719
Cilindro de sujecin y corte con
vstago retrado (a0/1.2)
Pulsador Marcha
Pulsador MARCHA
Chapa sujeta
Corte de Chapa
Cilindro de sujecin y corte 1
vstago retrado (b0/1.3)
3.1.4 FORMA DE REPRESENTACIN GRFICA (DIAGRAMAS)
3.1.4.1 Diagrama de movimientos
En el diagrama de movimiento se representa los procesos y estados de los
elementos de trabajo (cilindros, unidades de avance, etc.). En una coordenada se
registra el recorrido (carrera del elemento de trabajo), en la otra las fases
&
1Sujetar
Cortar
2SujetarAtras
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
69
(Diagrama espacio-fase). A continuacin se desarrolla el diagrama de espacio
fase del esquema neumtico que se empleara en la cizalla.
1 2 3 = 1
1Cilindro 1.0
0
Fig. 3.3 Diagrama de espacio fase del esquema neumtico
3.1.4.2 Diagrama de mando
En los diagramas de mando se registran correspondiendo con las fases los
estados de conexin de los elementos emisores de seales.
Aqu los tiempos de conexin no se cuenta, solamente es importante el estado
abierto y cerrado de cualquier emisor de seal.1414
En la siguiente figura se podr observar los diagramas de mando de los
elementos emisores de seales.
14MEIXNER, H; Iniciacin a la Tcnica Neumtica; Manual Festo; Alemania; 1974; Pag. 166
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
70
1 2 3 = 1Abierto1
Vlvula 1.20
Cerrado
1 2 3 = 1Abierto
1Vlvula 1.1
0Cerrado
1 2 3 = 1Abierto
1Vlvula 1.3
0Cerrado
Fig. 3.4 Diagrama de mando de las vlvulas
3.2 ELEMENTOS NEUMTICOS CONSTITUTIVOS PARA EL
FUNCIONAMIENTO DE LA CIZALLA
Uno de los puntos importantes es la descripcin de los elementos que se utilizar
para el funcionamiento de la cizalla. Estos elementos son los que en conjunto
forman un mecanismo capaz de utilizar la fuerza proporcionada por la presin del
aire para provocar el impuls en la cuchilla mvil y realizar el corte.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
3.2.1 CILINDRO DE D
Se emplea un cilindro d
retornar a su posicin ini
El cilindro que se utilizar
carrera de 160 mm, dato
3.2.2 VLVULAS
3.2.2.1 Vlvula 3/2.-Ta
dos posiciones. En el s
ser la que de acciona
cierre.
Fi
3.2.2.2 Vlvula 5/2.-co
Cuando la vlvula es pu
conecta a la va 3. Cua
se conecta a la va 2, ta
de dar accionamiento al
Fi
BLE EFECTO
doble efecto, ya que en este caso el
cial.
tiene un dimetro del mbolo 50 mm
s que se demuestran ms adelante.
bin se utilizara esta vlvula 3/2 que q
bolo de la vlvula se ve las dos posici
iento a la vlvula 5/2 para que entre el
. 3.5 Simbologa de la vlvula 3/2
osu nombre lo dice esta tiene 5 va
lsada la va 1 es conectada a la va 4, t
do retorna a su estado normal gracias
bin la va 4 se conecta a la va 5. Est
cilindro neumtico.
. 3.6 Simbologa de la vlvula 5/2
71
bolo tiene que
y una longitud de
uiere decir 3 vas
nes. Esta vlvula
aire as mismo la
s y 2 posiciones.
mbin la va 2 se
al muelle la va 1
tendr la funcin
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
72
3.2.2.3 Vlvula servopilotada 3/2.-esta vlvula tiene un accionamiento por rodillo,
retroceso por muelle. La cual ser utilizada para activar la otra posicin de la
vlvula 5/2 que retornara al cilindro a su posicin inicial.
Fig. 3.7 Simbologa de la vlvula 3/2 servopilotada
3.3SELECCIN DE MATERIALES
Todos los materiales que se describen en los siguientes elementos neumticos
son propios y usados por el fabricante, la seleccin que se realiza en este capitulo
es la de escoger los mejores implementos que se puede utilizar para este
proyecto.
Cilindro de doble efecto.- este cilindro esta compuesto de la siguiente manera:
Tapas y pistones inyectados en aluminio, vstago de acero SAE 1040 cromado
duro, tubo de aluminio perfilado anodinado duro (60 de aluminio cilndrico con
tensores), sellos de poliuretano (46.5 de NBR), gua de pistones de resina acetal
(40 de NBR), gua de vstago de chapa con bronce sinterizado y tefln.
Este tipo de cilindros estn dados en la norma VDMA 24562 y la ISO 6431
-ANEXO 2.
Vlvula 3/2.- Vlvula 3/2 para tablero, accionamiento manual, normalmente
cerrada, reaccin a resorte, dentro de los materiales se tiene Cuerpo de Zamac,
distribuidor de acero inoxidable, sellos de NBR. ANEXO 3.
Vlvula 5/2.- Vlvula 5/2 de accionamiento neumtico, reaccin neumtica, los
materiales que tiene son cuerpo de zamac, mandos de resina acetlica, chapa
cincada o zamac, serie MV 1/8. ANEXO 4.
5/21/2018 Implementacion de Sistema de Aire Compirmido Cizalla
73
Vlvula servopilotada 3/2.- Vlvula 3/2 accionamiento mecnico reaccin por
resorte, normalmente abierta o normalmente cerrada, o como selector sus
materiales estn constituidos por cuerpo de zamac, mandos de resina acetlica,
chapa cincada o zamac, serie MM M5. ANEXO 5.
Tuberas.- se utilizara tubera galvanizada de .
Conexiones.- dentro de las conexiones que se necesitara estn T, codos
normales, compuerta, los cuales sern galvanizados.
3.4CLCULO DE FUERZAS
3.4.1 CLCULO DE FUERZAS EN EL PEDAL DE LA CIZALLA
La cizalla que se automatiza tiene un diseo de fabrica para soportar el corte de
hasta un espesor e = 1.2 mm. Se utilizara una lamina de chapa para someterla a
la prueba de corte esta tiene las siguientes caractersticas: una lamina de Acero
SAE 1010 galvanizado con una resistencia al corte de = 40kgf/mm, de unespesor de e =1mm.
Pero para obtener un factor de seguridad en la fuerza