Neumtica e Hidrulica

Neumtica e HidrulicaNeumtica

1Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos. Introduccin.Los trminos neumtico y neumtica provienen de la palabra griega Pneuma, que significa aliento o soplo.En su concepcin original, la dinmica se ocupaba de la dinmica del aire y de los fenmenos gaseosos.Actualmente las instalaciones neumticas son mquinas y aparatos que trabajan con aire comprimido o con aire aspirado.La mayora de las tcnicas neumticas se basan en aprovechar la energa de la sobrepresin previamente generada.En los ltimos aos ha facilitado en gran medida el desarrollo de la automatizacin.En la actualidad, existe una gran demanda de las instalaciones neumticas para su incorporacin a la industria en general.2

Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos. Aplicaciones en la industria. Mquinas neumticas Embaladoras Elevadoras industriales Robots industriales Bancos de prueba Curvadoras de tubos Prensas para madera Mquinas de etiquetado de botellas Plegadoras de cajas de cartn Mquinas de taladro mltiple Pulidoras Etc.

3

Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Aplicaciones en la industrial(cont.)

Agricultura e instalaciones ganaderas.Carpintera metlicaCentrales nuclearesImprentasIndustria alimentariaIndustria del automvilIndustria del cauchoIndustria de la construccinIndustria de la madera y mueble

Industria mecnicaIndustria metalrgicaIndustria mineraIndustria peletera y de calzadoIndustria del plsticoIndustria textilIndustria qumicaIndustria de vidrio y cermicaTransporte

4

Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Aplicaciones esquematizadas (cont.)Mecanismo de cua

Rotacin por cremallera

Rotacin por cadena

Rotacin por cadena y cilindro de doble efecto

5

Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Aplicaciones esquematizadas (cont.)Montacargas

Transporte interiorSujecin por palanca

Sujecin directa

6

Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Aplicaciones esquematizadas (cont.)Unidad oleoneumtica de taladro

ManipuladorRobtica

Accionamiento compuerta

7Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Coste de la neumtica con respecto a otra energasLa energa elctrica casi siempre se encarga de la produccin de aire y aceite comprimidos.En neumtica, adems del consumo elctrico hay que tener en cuenta:El rendimiento del compresorLa energa perdida por calentamiento del aire (despus se debe enfriar)La eliminacin de aceite que contiene el aireLa existencia de colectores de condensacin con llave de purga.Tratamiento de filtrado, deshumidificacin y dotacin de finas partculas de aceite para lubricacin.

8Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Coste de la neumtica con respecto a otra energas (cont.)En el caso de la hidrulica se debe tener en cuenta que:El proceso de generacin de fluido a presin es ms simple.Cada mquina posee su propio grupo de produccin de fluido a presin.Es suficiente con un pequeo depsito de aceite, un motor elctrico, un filtro, una bomba, y una vlvula de seguridad para no superar los lmites de presin.En la grfica se puede observar como el coste de la energa hidrulica es cuatro veces la energa elctrica mientras que la neumtica es diez veces mayor.

9Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Comparacin entre neumtica e hidrulica.Ambas utilizan un fluido al que se le dota de presin: aire en neumtica y aceite en hidrulica.La presin en hidrulica es ms elevada.Los componentes en ambas son parecidos, aunque ms robustos en hidrulica.La simbologa utilizada en ambos casos es muy similar.Ventajas de la neumtica:Cantidad: en prcticamente cualquier lugar se dispone de cantidades ilimitadas de aire.Transporte: facilidad de transportar aire a grandes distancias mediante tuberas.Almacenamiento: posibilidad de almacenar el aire comprimido en acumuladores.Temperatura: el aire comprimido es casi indiferente a variaciones de temperatura.10Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Ventajas de la neumtica:Seguridad: el aire comprimido no presenta riesgos frente a fuego o explosin.Limpieza: el aire comprimido sin lubricar no contamina.Velocidad: el aire comprimido es un medio de trabajo rpido, permite obtener altas velocidades del mbolo.Facilidad de implantacin: instalacin rpida y sencilla.La energa neumtica puede almacenarse y ser transportada en recipientes hermticamente cerrados.No es necesario generar presin en cada punto donde all se use el aire comprimido.Los componentes neumticos que conforman el circuito tienen un coste bastante asequible.Las perdidas razonables en las tuberas carecen de importancia.11Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Inconvenientes de la neumticaAcondicionamiento: el aire comprimido debe ser acondicionado. Delo contrario se produce desgaste en los elementos debido a partculas de suciedad y al agua condensada.Compresin: el aire comprimido no permite obtener velocidades constantes en los mbolos.Fuerza: el aire comprimido slo es econmico hasta un lmite de fuerzas que oscila entre 20 y 30 kN, para unas presiones entre 6 y7 bar.Aire de escape: el aire de escape produce mucho ruido. Se puede subsanar con materiales silenciadores.Mayor coste de la energa que en hidrulica.El aire utilizado, se elimina al exterior pudiendo contaminar al ambiente debido a la presencia de aceite de lubricacin que lleva en suspensin.12Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Elementos de sistemas mecnicos.Estructura de sistemas neumticos y flujo de sealesUn sistema de control neumtico est compuesto de los siguientes grupos:

13Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Elementos de sistemas mecnicos (cont).Estructura de sistemas neumticos y flujo de seales

Esquema de distribucin neumtico

14Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Elementos de sistemas mecnicos (cont).Generacin y abastecimiento de aire a presinEl aire se comprime en el compresorEl compresor se encarga de llenar el acumulador, el cual suministra aire comprimido en todo momento.El aceite necesario en el sistema neumtico se suministra a travs de la unidad de mantenimiento.Se necesita una inclinacin para la purga del condensado en colectores.Si el volumen de condensacin es elevado, se instalan secadoras de aire.

15Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Elementos de sistemas mecnicos (cont).Generacin y abastecimiento de aire a presinLa unidad de mantenimiento combina las siguiente funciones:Filtro de aire a presinRegulador de aire a presinLubricador del aire a presin

16Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Elementos de sistemas mecnicos (cont).Vlvulas: tienen la funcin de controlar el paso del aire. Clasificacin:Vlvulas de vas: Se usan tanto para seales de entrada, procesador y de mando. Parmetros:Cantidad de conexiones (vas): 2 vas, 3 vas, 4 vas, etc.Cantidad de posiciones de conmutacin: 2 posiciones, etc.Tipo de accionamiento: mecnico, neumtico, elctrico, manual.Tipo de reposicin: por muelle, por presin.Vlvulas 3/2 vas de rodillo con leva normal y escamoteable

17Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Elementos de sistemas mecnicos (cont).Vlvulas de vas (cont.)

18Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Elementos de sistemas mecnicos (cont).Vlvulas de estrangulacin: regulan el paso del aire

19Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Elementos de sistemas mecnicos (cont).Vlvula de antiretorno : permiten que el flujo pase en una sola direccin; se usan en combinacin con otras vlvulas como son las selectoras o las vlvulas de estrangulamiento y antiretorno(reguladoras de caudal unidireccional)

20Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Elementos de sistemas mecnicos (cont).Vlvula de presin: Se clasifican segn 3 grupos:Vlvulas reguladoras de presin: mantienen constante la presin de trabajo, compensando las oscilaciones de presin que pueda haber en la red.Vlvulas limitadoras de presin: instaladas detrs del compresor para limitar la presin en el acumulador.Vlvulas de secuencia: se usan cuando se necesita una seal de presin para activar un mando. Si la seal de mando alcanza una presin ajustada previamente, responde la vlvula que se instale. La vlvula de secuencia vuelve a la posicin de origen con una presin menor ala ajustada.

21Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Elementos de sistemas mecnicos (cont).Combinaciones de vlvulas.Vlvula temporizadora: es combinacin de una vlvula de estrangulacin y antiretorno, de un acumulador y una vlvula de 3/2 vas. Una vez transcurrido el tiempo ajustado la vlvula abre paso. sta posicin se mantiene hasta que est presente la seal de mando.

22Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Elementos de sistemas mecnicos (cont).Procesadores: se encargan de recoger las seales emitidas por los sensores, las procesan lgicamente y accionan las vlvulas de vas que gobiernan los elementos de accionamiento (actuadores).Vlvula de simultaneidad (funcin Y)

Vlvula selectora (funcin O)

23Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Elementos de sistemas mecnicos (cont).Elemento de accionamiento: son accionados mediante vlvulas que dejan pasar la cantidad de aire necesaria para el trabajo del mismo. Clasificacin:Elementos de accionamiento linealCilindros de simple efectoCilindros de doble efecto

Elementos de accionamiento giratorioAccionamiento giratorioMotor neumtico

24Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Elementos de sistemas mecnicos (cont).Sistemas: son la aplicacin de todos los elementos anteriores. Incluyen desde el elemento generador del aire comprimido hasta el elemento que transmite la energa neumtica (actuador)Accionamiento de un cilindro de simple efecto

25Neumtica IndustrialI.1. Conceptos bsicos.Elementos de sistemas mecnicos (cont).Sistemas (cont).Accionamiento de un cilindro de doble efecto

26Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Smbolos para alimentacin de energaAbastecimiento

Unidad de mantenimiento

27Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Smbolos para alimentacin de energa (Cont.)Smbolos combinados

28Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Vlvulas de vas: smbolos de conmutacin

29Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Vlvulas de vas: conexiones y posiciones

30Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Vlvulas de vas: conexiones y posiciones (Cont.)

31Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Ejemplos de denominacin.

32Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Tipos de accionamientoAccionamiento manual

33Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Tipos de accionamiento (cont.)Accionamiento mecnico

34Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Tipos de accionamiento (cont.)Accionamiento neumtico

Accionamiento elctrico

Accionamiento combinado

35Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Vlvulas de estrangulacin

36Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Vlvulas de presin

37Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Vlvulas de presin (cont.)

38Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Elementos de accionamiento lineal

39Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Elementos de accionamiento lineal (Cont.)

40Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Movimiento Rotativo

41Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Smbolos Auxiliares

42Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Representacin esquemtica de los mecanismosSe pretende conseguir un esquema adecuado para cumplir un trabajo mediante cilindros neumticos o actuadores de giro.Previamente se ha de pasar por un proceso previo, en el que de forma grfica se especifica el trabajo a realizar y las secuencias que componen el ciclo neumtico.Se debe representar de forma simplificada y esquemtica los mecanismos y elementos motrices a emplear.En el ejemplo se emplean 3 cilindros, A, B y C para la alimentacin, conformado y expulsin de una chapa delgada.A partir de aqu, se elabora un cuadro con las etapas de los cilindros, representando con + el avance del vstago del cilindro y con el retroceso del mismo.43Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Representacin esquemtica de los mecanismos (Cont.)

44Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Diagramas de movimientosDiagrama espacio-fase.Se representa la posicin de los cilindros en cada una de las fases del trabajo.Se emplea el signo + para la salida del vstago y el signo para el replegado.En el estado inicial (punto 0) todos los vstagos se encuentran en el interior del cilindro.

45Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Diagramas de movimientos (cont.)Diagrama espacio-tiempoEs similar al anterior, solo que en este caso se representa la actuacin de los cilindros en funcin del tiempo.Son ms comunes los diagramas espacio-fase

46Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Esquema neumticoEn l se refleja el funcionamiento de cada componente y del circuito en general.Los cilindros son gobernados mediante las vlvulas distribuidoras, que hacen que el vstago avance o retroceda.Se utilizan captadores de seal para detectar el final de carrera y el retroceso del vstago.

47Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Diagramas de seal de mandoVan unidos al diagrama espacio-fase o al espacio-tiempo.Cada cilindro posee dos captadores de seal. Con el 1 se representa el captador activado, enviando seal de presin y con el 0 el estado de reposo.

48Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Tipos de mandosLos elementos de mando se interconectan para gobernar a los elementos motrices.Tienen por objeto recoger informacin de los captadores de seal, elaborar esa informacin y ordenar a los elementos de accionamiento de forma precisa.Hay dos tipos: mando neumtico puro y electro neumticoEl neumtico utiliza slo elementos de aire comprimido sin usar elementos elctricos.El electro neumtico necesita componentes elctricos y electrnicos.Los neumticos son ms simples y adems slo necesitan de una fuente de energa; los captadores de seal son neumticos, por eso son ms econmicos.49Neumtica Industrial1.2. Simbologa, esquemas representativos y tipos de mandos bsicos.Tipos de mandos (Cont.)

50Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.IntroduccinEn las actuales plantas industriales, existen tomas de aire a presin del mismo modo que existen tomas de energa elctrica, llamados enchufes rpidos.Estas tomas de presin comunican la presin de la red a la mquina neumtica.Por tanto, tambin es necesario conocer los elementos desde el enchufe rpido hacia los elementos productores de aire a presin.El componente principal de la instalacin es el compresor, quien se encarga de tomar el aire de la atmsfera, eleva su presin y lo introduce en el depsito acumulador.El aire, antes de ser introducido en el circuito, es sometido a un tratamiento final, obtenindose un filtrado de partculas, decantado de agua y lubricacin con finas partculas de aceite.51Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.CompresoresGeneralmente se instalan en un sitio fijo si es una planta industrial, aunque tambin se pueden usar generadores porttiles que se llevan al lugar de consumo.Ambos se alimentan generalmente por motores elctricos, aunque a veces, los porttiles son alimentados por motores trmicos.A menudo, se instalan en un lugar separado de la planta para:Evitar el molesto ruido, sobre todo de algunos tipos de compresores.Aprovechar la mayor limpieza del aire exterior frente al del interior de la planta industrial.Conseguir una refrigeracin por aireacin natural.Las caractersticas principales de los compresores son el caudal y la presin. El caudal se puede expresar en l/min, l/s, m3/min, expresado a presin atmosfrico y temperatura normal.52Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Compresores (cont.)El caudal se debe adaptar a las necesidades de la planta.La presin se regula para trabajar entre unos niveles mximo y mnimo.Esto se puede conseguir con un funcionamiento intermitente o continuo del motor.Intermitente: el motor arranca cuando se alcanza la presin mnima y para cuando se alcanza la mxima. Se usa en compresores de poca potencia (no importa arrancar muchas veces) y en los de mayor potencia si se dispone de grandes acumuladores (el motor est parado largo tiempo).Continuo: el motor trabaja todo el tiempo, pero cuando llega a la presin mxima, trabaja en vaco. Se ahorra energa en los arranques.Las presiones obtenidas dependen del tipo de compresor y las etapas de compresin.Debe obtenerse una presin mnima garantizada de 6 bar para el correcto funcionamiento de los elementos consumidores.53Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Tipos de compresores.Compresores alternativos.De mbolo:Son los compresores de ms difusin en el mercado.Existen de todos los tamaos.Caudales: 0-500 m3/min.Presiones: 4-15 bar dependiendo si es una o dos etapas.Refrigeracin: forzadacon agua o aceite, o con aletasen el cuerpo de la cmara de compresin.Funcionamiento como motores de combustin internapero sin existir explosin.Tanto en 1 como en 2 etapas la manivela es comn. En la de dos etapas, la 2 cmara comprime aire previamente comprimido a 4-6 bar hasta los 15 bar.

54Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Tipos de compresores (cont.)Compresores alternativos (cont.)De membrana:El principio de transformacin del movimiento rotativo del motor en alternativo es el mismo que antes.No existe pistn, sino una corredera solidaria a la membrana elstica, producindose un hermetismo del aire a presin.El aire no entra en contacto con las piezas mecnicas y el aire no se contamina de aceite de lubricacin.

55Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Tipos de compresores (cont.)Compresores rotativos.La presin se consigue con el giro de un rotor el cual aspira el aire, lo comprime y lo enva al acumulador del aire comprimido.La ventaja principal frente a los anteriores compresores es que son mucho ms silenciosos.De paletas:Consiguen presiones de 4 a 8 bar dependiendo si es de una o dos etapas.Son poco ruidosos en comparacin con los de mbolo.Suministran un caudal de aire uniforme.

56Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Tipos de compresores (cont.)Compresores rotativos (cont.)TurbocompresoresSuministran una gran cantidad de caudalLa presin que se obtiene es bajaPueden ser de compresin axial o radialSon poco usados en la neumtica convencional

57Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Tipos de compresores (cont.)Compresores rotativos (cont.)De tornilloBastante costosos frente a los de mboloMuy silenciososExisten con o sin lubricacinLa refrigeracin se realiza con agua o aireCaudal: 3-8 m3/minPresin: 7.5-13 bar (1 etapa). Suficiente para casi la totalidad de aplicaciones

58Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Tipos de compresores (cont.)Compresores rotativos (cont.)De uaBastante costososMuy silenciosos (75 dBa 1m.)Sin lubricacinCaudal: 9 m3/minPresin: 8 bar (2 etapas)

59Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Elementos auxiliares del compresorEl aire es aspirado a travs del filtro, que retiene impurezas del aire.El compresor es engrasado con aceite lubricante.Se separa el aceite del aire y se devuelve al circuito de lubricacin

60Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Elementos auxiliares del compresor (cont.)El aceite filtrado y separado del agua se enfra en intercambiadores de calorEl aire hmedo se enfra en un intercambiador de calorEl aire se separa del agua que se ha condensado

61Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Elementos auxiliares del compresor (cont.)En acumuladores intermedios se instalan colectores de condensacin y llaves de purgaPor ltimo, se instalan en la entrada de fluido a la mquina, unidades de mantenimiento con filtrado, eliminacin de humedad y lubricacin.

62Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Depsitos y acumuladores intermediosEl depsito principal de aire:Abastece de aire en caso de fallo del fluido elctrico.Evita arranques frecuentes del motor del compresor.Acumula gran cantidad de aire para mantener los circuitos neumticos funcionando un cierto tiempo.Absorbe fluctuaciones en los compresores sobre todo los alternativos y en los actuadores.Poseen gran capacidad, por lo que refrigeran el aire y condensan el agua existente en el aire. Se aaden llaves de purga y se deben alejar de la exposicin al sol y situarlos en zonas ventiladas.Los acumuladores intermedios funcionan de manera similar al depsito principal, pero tienen menor capacidad.63Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Depsitos y acumuladores intermedios (cont.)Clculo del volumen del depsito (orientativo): V = kQV = volumen deposito en m3k = cte. de valor 0.2-0.4Q = caudal del compresor en m3/min

64Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Red de distribucinSon todas las tuberas que parten del depsito y llevan el aire al lugar de trabajo.Existe una red principal de mayor dimetro en la parte superior de la nave.

65Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Red de distribucin (cont.)Esta red parte del compresor y distribuye aire a toda la planta.De esta red principal se toman desviaciones que distribuyen airea los consumidores.Es necesario evitar cambios bruscos de seccin, codos cerrados, etc, que provoquen excesivas prdidas de carga.Se montan acumuladores intermedios en la red principal y secundaria con llaves de purga para eliminar el condensado.De la red secundaria se toman conexiones par los consumidores.66Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Tomas de presinNormalmente, en las naves industriales, existen tomas de presina modo de tomas de energa elctrica.Se utilizan para todo tipo de equipos, desde los equipos ms sofisticados hasta las pistolas neumticas de soplado.Se denominan comnmente enchufes rpidos.Constan de dos piezas: hembra (1) que se monta en los terminales de las conducciones. El macho (3) forma parte de la mquina.La hembra posee una vlvula de antirretorno que impide el escape del aire comprimido cuando est desconectada.Para desconectar el macho se ha de desplazar hacia fuera el anillo (2) de la hembra y tirar del macho.

67Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Tratamiento final del aireAparte de los distintos tratamientos del aire al salir del compresor es necesario dotarle de un tratamiento final antes de ser usado en el equipo.Los equipos neumticos trabajan con tolerancias muy ajustadas y acabados superficiales que necesitan un aire con garantas de calidad.Se instalan a la entrada de la mquina neumtica pequeos grupos, llamados unidades de mantenimiento.Dichos grupos se encargan de filtrar el aire de pequeas partculas, decantar la humedad que se ha condensado, regular la presin y lubricar el aire con finas partculas de aceite.68Neumtica Industrial1.3. Produccin, distribucin y tratamiento del aire.Tratamiento final del aire (Cont.)

69Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.IntroduccinElementos concebidos para controlar el arranque, parada, direccin y sentido del flujo de aire en un circuito neumtico.Distribuidoras: para gobernar actuadores.De mando o pilotaje: para gobernar de forma directa o indirecta las vlvulas distribuidoras.Mismos principios de funcionamientoMisma representacin simblica.En los circuitos, slo se diferencian por la funcin que cumple cada una y, a veces, por el tipo de mando.70Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Representacin esquemtica y funcin caractersticaPueden ser de 2 3 posiciones y de 2 o ms vas.Las posiciones se representan por un cuadrado.

Las vas se representan por las entradas o salidas que estn unidas a uno de los cuadrados (excepto las de pilotaje).En el cuadro que representa la posicin de reposo o inactiva del circuito.

71Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Representacin esquemtica y funcin caracterstica (Cont.)

72Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Representacin esquemtica y funcin caracterstica (Cont.)

73Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Representacin esquemtica y funcin caracterstica (Cont.)

74Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Representacin esquemtica y funcin caracterstica (Cont.)

75Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Tipos de vlvulasSegn su forma constructivaDe asiento (bola, cono, disco plano)De correderaSegn la funcin que cumplenDistribuidoras de flujo (a los actuadores o elementos de trabajo)De mando de otras vlvulas por accionamiento manualCaptadoras o detectoras de seal o posicinSegn el tipo de accionamientoAccionamiento manual (pulsador, palanca o pedal)Accionamiento mecnico (de palpador, de ruleta normal, de ruleta abatible, varilla elstica o resorte de recuperacin).Accionamiento neumticoAccionamiento elctrico o electro-vlvulas

76Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Tipos de vlvulasSegn su forma constructivaDe asiento (bola, cono, disco plano)De correderaSegn la funcin que cumplenDistribuidoras de flujo (a los actuadores o elementos de trabajo)De mando de otras vlvulas por accionamiento manualCaptadoras o detectoras de seal o posicinSegn el tipo de accionamientoAccionamiento manual (pulsador, palanca o pedal)Accionamiento mecnico (de palpador, de ruleta normal, de ruleta abatible, varilla elstica o resorte de recuperacin).Accionamiento neumticoAccionamiento elctrico o electro-vlvulas

77Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Tipos de vlvulas (Cont.)Segn su forma constructivaDe asiento

78Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Tipos de vlvulas (Cont.)Segn su forma constructiva (Cont.)De corredera

79Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Tipos de vlvulas (Cont.)

80Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Distribucin interior del flujo

81Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Distribucin interior del flujo (Cont.)

82Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Vlvulas de accionamiento manualPara su funcionamiento requieren la accin voluntaria del operador.Cuanto mayor sea el grado de automatizacin, menos habr.Siempre habr, al menos, una vlvula de accionamiento manual y voluntario.Se instalan en pupitres de mandos.De pulsador, de llave, de palanca, de pedal y otras.Tamao reducido y, casi siempre, dedicadas a gobernar vlvulas mayores que servirn para hacer funcionar las unidades de trabajo.Cuando comandan directamente a los actuadores, son ms voluminosas y tienen mayores dimetros nominales de paso del fluido ya que conducen mayores caudales.

83Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Vlvulas de accionamiento manual (Cont.)

84Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Vlvulas de accionamiento manual (Cont.)

85Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Vlvulas de accionamiento manual (Cont.)Vlvulas que distribuyen directamente el fluido a los actuadores.

86Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Vlvulas de accionamiento mecnicoSon activadas por un mecanismo en movimiento o por el vstago del propio cilindro.La mayora son de pequeo tamao y se emplean como vlvulas detectoras de posicin.Deben ocupar una determinada posicin en la mquina.Es preciso disear mecanismos que las hagan funcionar correctamente y las preserven de roturas accidentales ante cualquier anomala en el circuito.87Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Vlvulas de accionamiento mecnico (Cont.)

88Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Vlvulas de accionamiento mecnico (Cont.)

89Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Vlvulas de accionamiento mecnico (Cont.)Vlvulas para gobernar directamente cilindros o vlvulas distribuidoras de gran paso.

90Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Vlvulas de pilotaje neumticoEl pilotaje neumtico consiste en accionar una vlvula a distancia aprovechando la fuerza que produce el aire a presin.Se utilizan como elementos de mando de los distintos tipos de actuadores existentes.Hay que tener en cuenta que slo puede producirse el desplazamiento de la corredera si en la cmara opuesta se desaloja el aire hacia el exterior.Pueden ser de asiento plano o de corredera.Pilotaje en un lado y retorno con muelle, o pilotaje en los dos lados.

91Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Vlvulas de pilotaje neumtico (Cont.)

92Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Vlvulas de pilotaje neumtico (Cont.)

93Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.ElectrovlvulasEl mando electromagntico se utiliza cuando la seal procede de un final de carrera elctrico, de un restato o de un dispositivo elctrico.La seal elctrica es transformada en una seal neumtica destinada a accionar el mecanismo de cierre o apertura de las distintas vas de las vlvulas.Pueden ser de asiento y corredera.De mando directo, indirecto o servo-pilotadas.

94Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Electrovlvulas (Cont.)Electro-vlvula de accionamiento directo

95Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Electrovlvulas (Cont.)Electro-vlvula de accionamiento indirecto

96Neumtica Industrial1.4. Vlvulas distribuidoras y de mando.Electrovlvulas (Cont.)Electro-vlvula de accionamiento indirecto

97Neumtica Industrial1.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.IntroduccinEstos componentes son considerados como complementarios.Conforme aumenta la complejidad de los sistemas, se van haciendo imprescindibles.Permiten ajustar las velocidades de traslacin del vstago de un cilindro y regular la fuerza del mismo.Las vlvulas de secuencia proporcionan una seal de salida, cuando en una de las partes se cumplen unas determinadas condiciones de presin.Los selectores de circuitos permiten que una orden determinada de funcionamiento de un elemento cualquiera pueda darse desde dos o ms puntos diferentes.Las vlvulas de simultaneidad exigen dos acciones o seales de entrada, indispensables para obtener una nica seal de salida.

98Neumtica Industrial1.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.Vlvulas antiretornoPermiten la circulacin libre del flujo en un sentido, pero bloquean el paso en sentido contrario.Muchas veces van integradas en otros componentes neumticos ms complejos para ayudar a su funcionamiento.Pueden ser de asiento de bola o de asiento cnico.Si son de resorte, el fluido tendr que vencer una cierta resistencia capaz de abrir el paso en el sentido libre.

99Neumtica Industrial1.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.Vlvulas reguladoras de caudalEl caudal es fcilmente regulable, simplemente estrangulando el paso (disminuyendo la seccin del conducto).Este caudal puede ser regulado en uno o en ambos sentidos.

100Neumtica Industrial1.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.Vlvulas reguladoras de presin y de secuenciaControlan la presin del fluido, desde un valor cero hasta el mximo que proporcione la red de distribucin.Con un mismo elemento, o bien con muy pocas diferencias en su constitucin, se logran funciones diferentes basadas en un mismo principio.Vlvula reguladora de presin

101Neumtica Industrial1.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.Vlvulas reguladoras de presin y de secuencia (Cont.)Vlvula de secuenciaFuncionamiento similar, aunque son algo ms complejas.El aire en las de secuencia no escapa al exterior sino que se aprovecha para realizar una determinada funcin.

102Neumtica Industrial1.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.Vlvulas reguladoras de presin y de secuencia (Cont.)Funcin

103Neumtica Industrial1.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.Vlvula proporcional reguladora de presinElementos de reciente incorporacin.Permiten lograr un control preciso del flujo neumtico hacia los distintos consumidores.Permiten regular con precisin las presiones neumticas segn una magnitud prefijada y ajustar la curva de presin-seal segn un determinado programa.AplicacionesObtencin de una fuerza variable en los aprietes de los cilindros.Ajuste de posicionamiento de elementos diversos neumticos.Creacin de contrapresin en los cilindros.

104Neumtica Industrial1.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.Vlvula proporcional reguladora de presin (Cont.)

105Neumtica Industrial1.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.Vlvula proporcional reguladora de presin (Cont.)Esquema de las seales y respuestas que se obtienen.

106Neumtica Industrial1.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.Selectores de circuito y vlvulas de simultaneidadSelectores de circuitoSe emplean cuando es preciso una seal de presin de salida obtenida desde dos puntos de entrada diferentes.

107Neumtica Industrial1.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.Selectores de circuito y vlvulas de simultaneidadVlvulas de simultaneidadSe utilizan generalmente como elementos de seguridad, en mandos en los cuales es preciso pulsar con las dos manos.

108Neumtica Industrial1.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.Vlvulas de escape rpidoPara que los cilindros alcancen la mxima velocidad posible es necesario desalojar rpidamente el aire de la contra-cmara.

109Neumtica Industrial1.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.Reguladores de escape y silenciadoresReguladores de escapeSe montan en la salida de las vlvulas distribuidoras para frenar la salida de aire al exterior.Son en realidad reguladores de caudal bidireccionales que cumplen funcin unidireccional.

110Neumtica Industrial1.5. Vlvulas de regulacin, control y bloqueo.Reguladores de escape y silenciadores (Cont.)SilenciadoresReducido tamao.Se roscan en los orificios de los escapes.Suponen una cierta reduccin de velocidad en los cilindros.

111Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Cilindros neumticosCilindros de doble y simple efectoEn el caso de cilindros de doble efecto:Para hacer avanzar el vstago, se ha de llenar de aire la cmara trasera por el orificio correspondiente.El orificio de la cmara delantera, debe evacuar el aire que all se encuentra.En el retroceso del vstago, el aire a presin penetra por el orificio de la cmara delantera, y el aire de la cmara trasera debe ser desalojado por el orificio de dicha cmara.

En el caso de cilindros de simple efecto:El avance del vstago es idntico al caso anterior, con la excepcin de que el aire de la cmara trasera no es evacuado.Existe un resorte que se comprime cuando se produce el avance del vstago.En la carrera de retroceso, el resorte vuelve a su posicin de reposo, mientras que el aire que llenaba la cmara trasera, es desalojado por la misma cmara.

112Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Cilindros neumticosCilindros de doble y simple efecto

113Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Fijaciones de los cilindrosFijacin por placa trasera

Fijacin por placa delantera

Fijacin por escuadras

Fijacin por articulacin

114Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Tipos de cilindros neumticosCilindros de Carrera cortaCilindros compactosSon actuadores concebidos para la sujecin de piezas en distintos procesos.Son de pequeo tamao pero poseen gran fuerza de empuje.Al no tener amortiguacin de final de carrera son rpidos.Existen tanto de doble como de simple efecto.

115Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Tipos de cilindros neumticos (Cont.)Cilindros de Carrera corta (Cont.)Cilindros de membranaNo existe un mbolo deslizndose por el interior de la camisa.Una membrana elstica de caucho hace de mbolo y de cierre hermtico entre cmaras.Los desplazamientos son pequeos y limitados.Son capaces de desarrollar grandes esfuerzos ya que se construyen en grandes dimetros.Existen tanto de simple como de doble efecto.

116Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Tipos de cilindros neumticos (Cont.)Cilindros de Carrera corta (Cont.)Cilindros elsticos de fuelleCarecen de mbolo y de vstago.Estn formados por un fuelle elstico que se deforma axialmente debido a la presin del aire, y por una tapa superior y otra inferior, que se fijan al mecanismo.Al mismo tiempo que cumplen con la funcin de cilindros, amortiguan vibraciones.Necesitan que los mecanismos donde se alojan tengan guas ya que por si solos no son capaces de mantener un movimiento perfectamente axial.

117Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Tipos de cilindros neumticos (Cont.)Cilindros con bloqueo del vstagoEn los cilindros neumticos, debido a la compresibilidad del aire, el vstago no puede detenerse en cualquier punto de su carrera cuando deja de ser alimentado.Para solucionar este problema se opta por un bloqueo de tipo mecnico.Se monta tanto para garantizar la parada en un punto concreto, como para el bloqueo del vstago ante un corte de energa elctrica o presin de aire.La precisin de parada depende de la carga del cilindro, de la velocidad de desplazamiento, del tiempo de respuesta de las vlvulas y el volumen de aire desplazado.

118Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Tipos de cilindros neumticos (Cont.)Cilindros de doble fuerza y varias posicionesCilindros de doble fuerzaDiseados para obtener una fuerza prxima al doble, con el mismo dimetro de cilindro.El cilindro posee dos camisas en tndem.El cilindro consta de dos cmaras independientes con dos pistones y un vstago comn.

119Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Tipos de cilindros neumticos (Cont.)Cilindros de doble fuerza y varias posiciones (Cont.)Cilindros de varias posicionesSe trata de dos cilindros con sus correspondientes pistones y vstagos unidos por el fondo trasero.Dependiendo de la cmara alimentada del cilindro se consigue una u otra posicin del vstago.

120Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Tipos de cilindros neumticos (Cont.)Cilindros de doble vstagoUn problema para los cilindros clsicos es el giro libre del vstago sobre su propio eje.Normalmente se ha optado por un sistema antigiro, formado por soporte con buln solidario al vstago y que se desliza sobre un cojinete.Los cilindros de doble vstago, actualmente cubren esa necesidad.Los dos vstagos se unen a la placa.Los dos vstagos comparten un mismo pistn.

121Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Tipos de cilindros neumticos (Cont.)Cilindros sin vstagoPresenta las siguientes ventajas:Reduccin de la longitud casi a la mitad respecto a los convencionales.Elevadas carrerasAbsorcin de cargas exteriores.Tipos:Cilindro sin vstago de bandas.

Cilindro sin vstago de acoplamiento magntico.Ambos tipos pueden ir provistos de guas capaces de absorber grandes esfuerzos longitudinales, axiales y momentos de giro

122Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Tipos de cilindros neumticos (Cont.)Unidades de avance oleoneumticasEstn formadas por dos cilindros en paralelo montados en un conjunto mono bloque.El cilindro que produce trabajo es el neumtico, mientras que el hidrulico controla la velocidad.En muchas ocasiones, se necesita un avance rpido de la herramienta y posteriormente un avance ms lento que corresponde con el trabajo de la herramienta.Caractersticas:Regulacin del recorrido del vstago.Avance rpido neumtico.Avance lento con regulacin hidrulica.Retorno rpido del vstagoFrenado final del recorrido regulableRegulacin de la carrera rpida y lenta.

123Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Actuadores de giroActuadores de giro tipo cremalleraSon dispositivos neumticos que transforman el movimiento lineal en movimiento rotacional, en general no superior a 360.Se basan en uno o dos pistones, solidarios a cremalleras y que al desplazarse axialmente, hacen girar un pin dentado montado sobre un eje de salida.Se pueden encontrar actuadores de giro de tipo cremallera de un solo pistn o de dos pistones en paralelo.

124Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Actuadores de giro (Cont.)Actuadores rotativos de paletasProporcionan un giro limitado en un eje de salida.A diferencia de los anteriores, el aire acta directamente sobre una o dos palas imprimiendo un movimiento de giro, no hay transformacin de movimiento lineal a rotacional.Actuadores rotativos de paleta simpleNo pueden superar un ngulo de giro de 270Actuadores rotativos de paletas dobleNo pueden superar un ngulo de giro de 90

125Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Actuadores de giro (Cont.)Pinzas neumticasUsados principalmente en la industria robtica y en tcnicas de manipulacin.La funcin principal de las pinzas es de amarre y sujecin.Adems del mecanismo de apriete neumtico, llevan incorporado regulacin de velocidad y detectores de fin de recorrido.Clasificacin:Pinzas de apertura angularExisten tanto de simple como de doble efecto.Dimetro de los cilindros entre 10-25 mm.Par de apriete mximo 110 Nm a 6 bar de presin con dimetro de 63 mm. de pistn.ngulos de giro entre 10 y +30 respecto a la horizontal

126Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Actuadores de giro (Cont.)Clasificacin: (Cont.)Pinzas de apertura paralelaTanto en simple como en doble efectoDimetro de cilindros entre 10-25 mm.Fuerza de apriete hasta 50 N.Carrera de apertura de unos 15 mm.

127Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Actuadores de giro (Cont.)Clasificacin: (Cont.)Pinzas de expansin interna y externaConcebidas para la sujecin de piezas cilndricasPoseen tres garras con desplazamiento axialTipos: Con expansin interior (para sujetar un cilindro macizo), y con expansin exterior (para sujetar un cilindro hueco desde el interior)

128Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Motores neumticosVentajas frente a los motores elctricos convencionales:Insensible ante condiciones ambientales adversas como humedad, polvo, calor o vibraciones.En ambientes explosivos, donde los motores elctricos son peligrosos, son la mejor solucin.Son autorrefrigerados debido a la expansin interna del aire y pueden soportar los 120.Con reguladores de caudal y presin es fcil controlar los pares de salida del motor.El nico inconveniente frente a los motores elctricos es el coste energtico.Aplicaciones:Cintas transportadoras: se puede regular fcilmente la velocidad.Accionamiento de bombas de de refineras de lquidos inflamables.Enrollamiento de mangueras de gasolina.Etc.

129Neumtica Industrial1.6. Actuadores.Motores neumticos (Cont.)Tipos:Motor de paletas:Potencia de hasta 3.5 kW.Velocidad en vaco entre 400-20000 r.p.m.Pares de salida hasta los 22 Nm a potencia mxima.Potencia mxima alrededor del 50% de la velocidad mxima en vaco del motor.Motor de pistones radiales:Funcionamiento anlogo al M.C.I.A. (Motor de Combustin Interna Alternativo)Potencia de hasta 10 kW.Velocidad en vaco entre 400-9000 r.p.mPotencia mxima alrededor del 40% de la velocidad mxima en vaco del motor.

130