automatismos 1º curso...
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1º CURSO
-NEUMÁTICA-
AUTOMATISMOS
La técnica neumática admite infinidad de aplicaciones en el campo de la máquina herramienta: fijación de piezas, bloqueo de órganos, alimentación de máquinas y movimiento lineal de órganos que no requieran velocidades de actuación constantes.
No obstante, existe una limitación en los esfuerzos admisibles en los elementos de trabajo (no deben superar los 3000 Kgf) que puede evitarse en parte con la adición de mecanismos (palancas, engranajes..) complementarios.
EXPOSICIÓN AL TEMA
1. EL AIRE COMPRIMIDO. PRINCIPIOS FUNDAMENTALES.
El aire atmosférico es un elemento abundante,
limpio, almacenable, de fácil transporte, no
inflamable y compresible, lo que le convierte en
un fluido ideal para su empleo en la neumática.
Como todo gas, el aire puede comprimirse por
medio de una acción mecánica exterior hasta
alcanzar una presión determinada y, al entrar en
contacto con el órgano de trabajo, libera la
energía acumulada por la compresión.
Las unidades de presión más utilizadas son la
unidad técnica o atmósfera (at), equivalente a 1
Kgf/cm2 y la unidad internacional (SI), llamada
pascal (Pa), cuyo valor es 1 N/m2. En la práctica
se emplea con frecuencia el bar, que equivale a
105 Pa.
En la práctica y para las aplicaciones
neumáticas:1 bar = 1 at = 1 kgf/ cm2
Las presiones ideales de empleo del aire
comprimido oscilan entre 4 y 8 bar, siendo la
habitual 6 bar.
2. PRODUCCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO
El aire comprimido se obtiene por medio de compresores.
Los compresores convierten la energía mecánica de su árbol
motor en energía de presión. Existen dos procedimientos de
compresión:
•Compresión volumétrica. Se obtiene por la admisión del aire
en un recinto hermético, donde se le reduce el volumen.
•Turbocompresión. El aire, aspirado por el propio sistema,
aumenta su velocidad de circulación a través de varias
cámaras, impulsado por paletas giratorias.
TIPOS
COMPRESORES
ROTATIVO ÉMBOLO TURBOCOM-
PRESOR
DE
PISTÓN
DE
DIAFRAGMA
MULTICELULA
R
DE TORNILLO
HELICOIDAL
RADIAL AXIAL
2. 1 COMPRESORES VOLUMÉTRICOS
Los de pistón que son los más difundidos. Se construyen de baja, media y alta
presión, aunque en este caso deben disponer de varias etapas compresoras.
El compresor rotativo, consiste en un rotor excéntrico provisto de paletas que giran
en el interior de un cárter cilíndrico, con un orificio de entrada y otro de salida. Es un
compresor silencioso y de dimensiones reducidas aunque su capacidad
compresora no excede de 8 bar.
2. 2 TURBOCOMPRESORES
Existen dos modelos de turbocompresores:
- El turbocompresor axial, en el que el aire circula paralelamente al eje del mismo.
- El turbocompresor radial, en el que el aire se produce de cámara a cámara en sentido
radial.
2. 3 ACCIONAMIENTO DEL COMPRESOR.
Se realiza por medio de un motor eléctrico o de un motor de combustión interna,
según las exigencias de cada caso.
Cuando se trata de compresores fijos, el motor preferido es el eléctrico, mientras
que los compresores móviles llevan motor de explosión, por razones obvias.
Las conexiones del motor y el compresor se confía normalmente a una transmisión
de correas
3. DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO.
El aire comprimido procedente del compresor es acumulado en el depósito auxiliar y de
allí enviado al separador principal, de éste pasa a la red de distribución hasta un
separador secundario al que se conectan varias tomas de servicio con sus
correspondientes unidades de filtrado y lubricación.
3. 1 ACUMULADOR.
Es un depósito de reserva de aire comprimido cuya misión es el mantener el consumo
de la red y evitar pérdidas de carga bruscas en la misma. En este elemento se elimina
parte del agua por medio de un orificio de purga.
3. 2 SEPARADOR.
La separación del agua y el aceite la realiza el separador, que es un filtro muy sensible que por medios físicos o químicos retiene la humedad del aire y también las partículas de aceite procedentes del compresor.
3. 3 RED DE AIRE.
Está compuesta por tuberías de diámetro adecuado que conducen el aire hasta los puntos de consumo. Los tubos suele ser de cobre, latón, acero y plástico.
Las mangueras de goma o plástico se reservan para las derivaciones finales.
La red debe tener una pendiente del 2 al 3 % para evitar la acumulación del agua en un punto y evacuarla por un orificio de purga.
La red de aire debe ser del tipo cerrado, para que la presión sea más estable.
3. 4 PREPARACIÓN DEL AIRE
Antes de la conexión final, el aire comprimido debe pasar por una unidad acondicionadora compuesta por:
- Filtro. Sirve para eliminar las impurezas que lleva el aire comprimido. Éste circula a través de un cartucho filtrante que retiene las partículas en suspensión y deposita el agua en el fondo del depósito, de donde se elimina por medio de la purga.
- Regulador de presión. La misión es mantener una presión constante de trabajo con independencia de las posibles variaciones de la red.
- Engrasador. Los elementos deben recibir una pequeña dosis de aceite para su lubricación. Para ello se utiliza el mismo aire comprimido que actúa de vehículo portador. Los aceites deben ser minerales, exentos de acidez y de poca viscosidad.
4 COMPONENTES NEUMÁTICOS
Son todos los elementos encargados de realizar las diversas funciones neumáticas.
Hay elementos de trabajo, elementos de mando, etc. Entre Los primeros destacan los
cilindros y entre los segundos, las válvulas, en sus numerosas variedades.
4. 1 CILINDROS NEUMÁTICOS
Los cilindros neumáticos se pueden dividir en dos grupos: de simple y de doble efecto.
4. 1. 1 CILINDROS DE SIMPLE EFECTO
Los más comunes tienen el retorno por muelle. El aire comprimido alimenta cámara
posterior, lo que hace avanzar el pistón, venciendo la resistencia del muelle. El
retroceso se verifica al evacuar el aire a presión de la parte posterior, lo que permite al
muelle comprimido devolver libremente el vástago a su posición de partida. No se
construyen modelos con recorrido superior a 100 mm.
4. 1. 2 CILINDROS DE DOBLE EFECTO
En estos cilindros desaparece el muelle y ambas carreras son activas. Al dar aire a la cámara posterior del cilindro y evacuar el aire de la cámara anterior, el vástago del cilindro avanza y, cuando se realiza la función inversa, el vástago retrocede.
Son los más utilizados, porque el retorno no depende de un elemento mecánico sometido a desgaste y fatiga, y también porque permite construir modelos de hasta 2000 mm de carrera.
4. 1. 3 CILINDROS DE DOBLE EFECTO Y DOBLE VÁSTAGO
Es una variante especial del cilindro anterior. El émbolo, en este caso, tiene dos vástagos, uno a cada lado, de modo que cuando uno avanza el otro, naturalmente, retrocede.
4. 1. 4 CILINDROS DE CARRERA CORTA
Se utilizan para la sujeción de piezas en distintos procesos de mecanización,
posicionado, enclavamiento y otros. Son de pequeño tamaño, poseen una gran
fuerza de empuje, y al no existir amortiguación de final de carrera, son muy rápidos
en sus desplazamientos. Existen de simple y doble efecto y pueden tener detectores
magnéticos de posición.
Otros cilindros de este tipo son los de membrana y los cilindros elásticos de fuelle.
4. 1. 5 CILINDROS MINIATURA
Son cilindros utilizados en mecanismos donde de desarrolla una fuerza muy pequeña
con carreras muy reducidas. Son de doble y simple efecto, con diámetros de 6 a 20
mm. y carreras que oscilan entre los 5 y los 20 mm.
Se presentan roscados en toda su longitud para adaptarse a cualquier agujero y son
alimentados por la parte trasera del cilindro
4. 1. 6 CILINDROS CON BLOQUEO DEL VÁSTAGO
El mecanismo de bloqueo se monta, para garantizar la parada en un punto del recorrido
y para bloquear el vástago en cualquier parte del recorrido ante una emergencia
4. 1. 7 CILINDROS SIN VÁSTAGO
Ofrecen múltiples ventajas: reducción de la longitud casi a la mitad respecto a los convencionales, elevadas carreras y absorción importante de cargas exteriores, cuando el carro se encuentra guiado.
Se aplican cuando se necesitan elevadas carreras ya que se consigue un gran ahorro de espacio longitudinal.
4. 1. 8 UNIDADES DE AVANCE OLEONEUMÁTICAS
Están formadas por dos cilindros paralelos en un conjunto monobloque. El que realmente produce la fuerza es el neumático, y el de control de la velocidad es el oleohidráulico.
Las características más notables son:
•Regulación del recorrido total del vástago.
•Avance rápido neumático.
•Avance lento regulado oleohidráulicamente.
•Regulación de la carrera rápida y la carrera lenta.
•Frenado total del recorrido regulable.
•Retorno rápido del vástago a su posición inicial.
4. 1. 9 ACCESORIOS
Hay desde silenciadores hasta conectores múltiples pasando por placas de montaje,
etc..
Unos de los accesorios más importantes son:
- Rótulas: Se utilizan para evitar los problemas que se presentan con las uniones de
los vástagos con el órgano móvil de la máquina, debidos a la defectuosa alineación
del cilindro. Se montan en el extremo del vástago.
- Fijaciones: Se puede lograr fijación paralela, frontal y oscilante.
4. 1. 12 CÁLCULO DE LA FUERZA
La fuerza desarrollada por un cilindro de doble efecto al avanzar el vástago depende de la presión del
aire, de la sección del émbolo y del rendimiento o pérdidas por rozamiento en las juntas dinámicas. En el
retroceso será preciso considerar también el diámetro del vástago.
En los cilindros de simple efecto, como el trabajo neumático sólo se realiza en un sentido, será necesario
considerar la reacción del resorte de recuperación que se opone al movimiento y, por tanto, reduce la
fuerza útil.
Generalmente la fuerza de un cilindro se calcula para una presión de aire de unos 6 bar.
En cuanto al rendimiento de los cilindros, depende del diseño del mismo y por tanto, del fabricante. Si no
se dispone de datos más precisos, y a modo de orientación, basta considerar:
Para cilindros de hasta D = 40 mm R = 0’85
Para cilindros superiores a D = 40 mm R = 0,95
En cilindros de doble efecto la fuerza efectiva de avance será: Fa = 3.14 / 4 x D2 x P x R
Fa = Fuerza del cilindro en daN (o en kp )
D = Diámetro del cilindro en cm
p = Presión del aire en bar (o kp/cm2)
R = Rendimiento del cilindro
La fuerza en el retroceso para estos mismos cilindros será: Fa = 3.14 / 4 x ( D2 – d2 ) x P x R
d = Diámetro del vástago en cm
En cuanto a los cilindros de simple efecto con retomo por muelle, la fuerza de avance, o fuerza efectiva
de trabajo será: Fa = 3.14 / 4 x D2 x P x R -Fm
Fm = Fuerza de resorte en daN (o kP)
4. 1. 13 CONSUMO DE AIRE
Para disponer de aire y conocer el gasto de energía, es importante conocer el consumo de
la instalación.
Primeramente hay que calcular la relación de compresión:
101.3 + Presion de trabajo / 101.3 (kPa referida al nivel del mar)
En cilindros de doble efecto el consumo de aire será:
V = ( S x D2 x 3.14 / 4 + S x ( D2 – d2 ) x 3.14 / 4 ) x N x Relacion compresion
V = cantidad de aire (l/min.)
S = Longitud de carrera (cm)
P = Presión del aire en bar (o kp/cm2)
N = Ciclos por minuto
d = Diámetro del vástago (cm)
D = Diámetro del émbolo (cm)
En cuanto a los cilindros de simple efecto con retomo por muelle el consumo de aire será:
V = S x N x d2 x 3.14 / 4 ) x Relacion compresion
5. MOTORES NEUMÁTICOS
Ofrece ventajas con respecto a los eléctricos:
Condiciones ambientales, insensibilidad al
polvo, humedad y vibraciones; ambientes
explosivos, temperaturas altas etc.
El mayor inconveniente es el coste energético
Aplicaciones: Cabestrantes, cintas
transportadoras, mezcladoras, bombas,
enrollamientos de mangueras, etc.
Pueden ser:
- Motores de aletas y de pistones radiales.
Los de aletas se fabrican hasta 3,5 Kw y 4000
rpm, los pequeños llegan a las 20000 rpm.
- Los de pistones funcionan bajo el principio de
los de explosión. Llegan a 10 Kw y 9000 rpm y
para los más potentes a 400 rpm.
- Otros tipos son los de engranaje y turbina
6. ACTUADORES DE GIRO Y PINZAS NUEMÁTICAS
La pinza neumática es un elemento de
reciente creación debido al auge de la
manipulación y la robótica.
6. 1 ACTUADORES DE GIRO TIPO
CREMALLERA
Denominados cilindros rotativos son
dispositivos que transforman el
movimiento lineal en rotacional no
superior a 360º.
Los más utilizados son los de uno o dos
pistones solidarios a una cremallera.
Pueden montarse en ellos detectores de
proximidad.
Los diámetros oscilan entre 32 y 200
mm, con ángulos de giro de 90, 180 y
360 grados
6. 2 ACTUADORES ROTATIVOS DE PALETAS
Se diferencian de los de cremallera en que éstos la presión
del aire actúa sobre una o dos paletas imprimiendo un
movimiento de giro.
Pueden ser rotativos de paleta simple o de paleta doble.
El primero no supero el giro los 270º, mientras que los
segundos no superan los 90º.
6. 3 PINZAS NEUMÁTICAS
Se utilizan para el amarre de piezas para la
manipulación y la robótica.
Disponen además de regulares de velocidad y
detectores de fin de recorrido.
Pueden ser de pinzas de apertura angular y
pinzas de apertura paralela.
Existen de simple y de doble efecto.
Los diámetros de los cilindros oscilan entre 10 y
25 mm, y la fuerza de apriete llega a los 50N.
Para el control de los árganos de trabajo es preciso disponer de otros elementos que
realicen funciones de mando. Estos elementos son las válvulas.
Las válvulas encargadas de distribuir el aire comprimido para que tenga lugar el
avance y el retroceso de los cilindros son las válvulas distribuidoras. Además,
existen válvulas de regulación, de bloqueo y de caudal.
7. VÁLVULAS
8. VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS
Válvulas de asiento. Tienen un
recorrido de actuación pequeño y
necesitan gran fuerza de
accionamiento. Se dividen, por la
forma del asiento en: asiento
plano y asiento cónico.
Válvulas de corredera. Tienen
un gran recorrido de actuación y
necesitan una pequeña fuerza de
accionamiento. Pueden ser de
corredera propiamente dicha y
de corredera y cursor.
8. 1 REPRESENTACIÓN DE LAS VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS
Se recurre a la representación simbólica.
Las posiciones que adopta el órgano distribuidor (abierta, cerrada, en reposo...) se representan por cuadrados; tantos como posiciones existan dibujados uno a continuación de otro.
Los orificios de entrada o salida del aire, se llaman vías, y se representan por pequeños trazos sobre las bases superiores e inferiores de los cuadrados que indican la posición de reposo. El escape de aire se representa por un triángulo.
Las vías se unen mediante líneas rectas que representan las conducciones interiores que se establecen y el sentido de circulación del aire se define por flechas. Un pequeño trazo perpendicular a una vía indica que ésta se encuentra cerrada.
posición
2 posiciones
3 vías
3 posiciones
4 vías
8. 2 ACCIONAMIENTO DE LAS VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS
Se puede descomponer en cuatro grupos:
-Accionamiento manual.
Por pulsador rasante (A); pulsador de hongo (B); palanca (C) y pedal (D).
-Accionamiento mecánico.
Por pulsador (A); rodillo (B); rodillo escamoteable (C); muelle (D).
-Accionamiento neumático.
Por presión (A); por depresión (B); presión diferencial (C); servopilotaje positivo (F); servopilotaje negativo (G).
-Accionamiento eléctrico.
Por electroimán (A); por electroimán servopilotado (B).
A
B
C
D
A
D
B
C
A
B
C
F
G
A
B
8. 3 ESTUDIO FUNCIONAL DE LAS VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS
8. 3. 1 VÁLVULAS 2/2
Son válvulas NC en posición de reposo, en este, el muelle hace que la bola asiente y el aire de alimentación no puede circular de (1) hacia (2). Si se aprieta el pulsador, la bola se separa de su asiento y permite la entrada de aire a presión por (1).
La válvula 2/2, NA sirve como válvula de paso.
8. 3. 2 VÁLVULAS 3/2
La vía (P) está cerrada por la presión aplicada sobre el platillo, mientras que la vía (A) se comunica con el escape (T). Cuando se acciona la válvula, la vía (T) queda cerrada y el aire circula de (P) hacia (A).
Esta válvula se emplea para emitir señales de pilotaje sobre otras válvulas y para mandar cilindros de simple efecto.
La válvula 3/2, NA, se aplican en el gobierno de cilindros de simple efecto de largo tiempo de acción.
8. 3. 3 VÁLVULAS 4/2
En posición de reposo la alimentación (P) se comunica con la vía de utilización (B)
y la vía (A) con el escape (R). Al accionarse la válvula se pone en comunicación la
entrada (P) con la utilización (A), mientras que la vía (B) que antes tenía presión,
se abre al escape (R).
Al invertir la señal de pilotaje (presión en J), la corredera se mueve hacia la
derecha y comunica la vía (A) con la alimentación (P) y la vía (B) con el escape
(R).
Es una válvula apta para mandar un cilindro de doble efecto.
8. 3. 4 VÁLVULAS 5/2
La alimentación de presión (1) está conectada con la vía (4) y la (2) con la atmósfera,
a través del escape (3). Cuando la corredera recibe el impulso por el émbolo, se
alimenta la vía (2) y se pone la (4) a escape (5).
Al igual que la válvula 4/2, se emplea para gobernar cilindros de doble efecto.
Ir al punto 17.1, 17.2
8. 3. 5 VÁLVULAS 4/3
La válvula, en posición central de reposo, todas las vías quedan
bloqueadas. Se gobierna manualmente por medio de una
palanca que hace girar una corredera en forma de disco. Las
tres posiciones son fijas y están dotadas de enclavamiento
mecánico.
Esta válvula se emplea cuando un cilindro de doble efecto debe
quedar bloqueado en un punto intermedio de su recorrido.
8. 3. 6 VÁLVULAS 5/3
Estas pueden detener los cilindros de doble efecto dentro de los
márgenes de su carrera. Con centro cerrado, el émbolo del
cilindro es sujetado bajo presión en su posición intermedia,
mientras que con el centro abierto puede moverse el émbolo sin
presión. Si en ambas conexiones de mando no se aplica ninguna
señal, se mantiene la válvula en posición intermedia por efecto
de los muelles de centraje.
Impide el paso del aire en un sentido determinado y garantizar su libre circulación en el
opuesto. La obturación del paso puede lograrse con una bola, disco, cono, etc., impulsada por
la propia presión de trabajo o bien con la ayuda complementaria de un muelle.
Permite el flujo de aire en el sentido que indican las flechas y bloquea el paso en sentido
opuesto.
9. VÁLVULAS ANTIRRETORNO
10. VÁLVULAS REGULADORAS DE CAUDAL
A veces es necesario el control de la velocidad de un cilindro.
Para conseguirlo se controla el caudal de fluido mediante las
válvulas reguladoras de caudal.
Existen dos clases de reguladores: de un solo sentido y de
dos sentidos.
El aire penetra en el regulador por el orificio de alimentación y
no encuentra obstáculos para circular a través del dispositivo
antirretorno hacia el orificio de salida; en cambio, no puede
hacerlo en sentido contrario. El caudal de aire se regula por
medio del tornillo, cuya aguja obtura, el paso del mismo.
Ir al punto 17.5
12. VÁLVULAS DE SIMULTANIEDAD
Son utilizadas cuando se necesitan dos o más
condiciones para que una señal sea efectiva.
Toda señal procedente de X o Y bloquea ella
misma su circulación hacia la utilización (A). Sólo
cuando están presentes las dos señales X e Y se
tiene salida por (A). Eléctricamente se conoce
por montaje en serie. Este elemento también
recibe el nombre de módulo Y o función Y.
Ir al punto 17.6
11. VÁLVULAS SELECTORAS
Esta válvula se coloca cuando se debe mandar
una señal desde dos puntos distintos.
Eléctricamente se le conoce como montaje en
paralelo. También se llama módulo O .
El aire que entra por el conducto Y desplaza la
bola hacia X, bloquea esta salida y se va a
través de la utilización (A). En caso de que se dé
la entrada de aire por la vía X, la bola se
desplazará bloqueando la vía Y, y el aire
circulará hacia la utilización (A).
Ir al punto 17.3
13. VÁLVULAS DE ESCAPE RÁPIDO
Su misión es evacuar rápidamente el aire de cualquier
cámara que se está vaciando normalmente en los
cilindros de doble efecto, para obtener un aumento de su
velocidad .
El aire dirigido hacia el cilindro entra por el orificio de
alimentación (1) desplaza la membrana de obturación
bloqueando el escape (3) y conecta el orificio de salida
(2). Cuando el aire sale del cilindro, obtura la salida en
(1), y escapa con rapidez por (3).
Ir al punto17. 8
14. TEMPORIZADORES Regular el tiempo que transcurre entre la entrada de una señal de pilotaje y
la respuesta que debe producirse. Existen dos tipos.
14. 1 TEMPORIZADOR NORMALMENTE CERRADO
Se compone de una válvula reguladora de caudal
unidireccional, un acumulador y una válvula 3/2 NC.
La señal de mando llega por la entrada (12) a una
cámara C a través de una válvula reguladora. Con el
ajuste del tornillo, el aire tarda más o menos tiempo en
llenar el acumulador y alcanzar la presión deseada.
Cuando se llega a esa situación el aire vence la
oposición del muelle de la válvula 3/2 y se comunica la
alimentación principal (1) con el orificio de utilización
(2).
El temporizador normalmente cerrado se emplea para
retrasar la respuesta a las de mando.
( Ir al punto 17.9)
14. 2 TEMPORIZADOR NORMALMENTE ABIERTO
Se utilizan para anular señales de larga duración.
El aire entra por (P) y sale libre por (A). Al mismo tiempo el aire entra
también por (Z) atravesando el regulador de caudal hacia el
acumulador. Cuando el aire llega en éste a una presión determinada
hace pilotar la válvula 3/2. Para vuelva a ser utilizable, hay que poner
en marcha de nuevo el ciclo. <<8<mando neumático 17.16)
15. VÁLVULAS DE PRESIÓN
Pueden diferenciarse los siguientes tres grupos:
• Válvulas reguladoras de presión
• Válvulas limitadoras de presión
• Válvulas de secuencia
15. 1 VÁLVULAS REGULADORAS DE PRESIÓN
Son utilizadas para mantener una presión constante, incluso si oscilase la presión
en la red neumática. La presión mínima de entrada tiene que ser mayor que la de
salida.
La regulación de la presión se logra comprimiendo más o menos el resorte. Para
vencer la acción del muelle es preciso ejercer una fuerza hacia arriba, que será
proporcional a la presión. Cuando se ha alcanzado cierta presión, el asiento abre y
el fluido circula hacia la salida.
15. 2 VÁLVULAS LIMITADORAS DE PRESIÓN
Son utilizadas como válvulas de seguridad, ya que evitan que la presión en el sistema
sea mayor que la presión máxima admisible.
15. 3 VÁLVULAS DE SECUENCIA
El funcionamiento es similar a la reguladora de presión. El aire en las de secuencia no
escapa al exterior sino que se aprovecha para realizar una determinada función.
En reposo, el orificio (A) comunica con el de la presión atmosférica (R).
Al existir presión en (x), la presión de la cámara (2) actúa sobre la membrana elástica
(3) y la deforma haciendo descender al pistón (4) y al vástago (5). Este último acciona
a la bola (6) comunicando (P) con la salida (A). A su vez la salida (R) queda obstruida. (Ir al punto 17.11)
El uso del vacío en procesos industriales está muy extendido, sobre
todo en manipuladores diversos, robótica y transporte de distintos
materiales.
Según la aplicación pueden utilizarse ventosas para la manipulación
de productos, y las que utilizan el vacío, sin ventosas, para producir
depresiones.
El vacío sin empleo de ventosas, se utiliza en extracciones de
vapores y humos, moldeado de plásticos, mesas de vacío, ensayos
de piezas de caucho, etc.
El vacío con ventosas tiene aplicaciones en procesos automatizados:
transporte de objetos, montaje de paneles electrónicos, envasado,
dispositivos de sujeción, etc.
La depresión producida en el interior de la ventosa crea una fuerza
que es capaz de suspender objetos siempre que la superficie no sea
rugosa, y el peso sea limitado.
16. TÉCNICAS DE VACÍO
16. 1 GENERADORES DE VACÍO
Son elementos que se encargan de producir vacío; éstos funcionan sin partes móviles y
aprovechando el efecto Venturi. Necesitan la presión de la red, y trabajan a una presión
variable de 1,5 a 8 bar, según el grado de vacío.
Son unidades compactas, sin mantenimiento, el aire debe ser aire filtrado y sin lubricación.
El aire comprimido entra a través de A en el eyector y fluye por la tobera B. Inmediatamente
detrás de la tobera difusora se produce una depresión que hace que el aire se vea aspirado a
través de la conexión de vacío D. El aire aspirado y el aire comprimido salen a través del
silenciador C
16. 2 VENTOSAS
Tienen por objeto crear una cámara de vacío con el elemento a suspender, tal que la
adherencia que se produzca entre ambos elementos, pueda soportar el peso de la pieza.
Se compone de un cuerpo metálico (1), roscado en su parte superior, y en su parte inferior
unido a una junta de caucho en forma de vaso (2), cuyos labios, en contacto con la pieza (4),
se encargan de producir la estanqueidad. El vacío creado en el conducto (U) y en la cámara
(3), hace actuar la presión atmosférica exterior (P) que produce la adherencia entre ambos
elementos.
Las ventosas, atendiendo a su forma pueden ser: ventosas planas, de fuelle, de rótula y
alargadas.
En cuanto al material que produce la estanqueidad, puede ser de nitrilo, caucho natural,
silicona y vitón.
Todos los tipos de ventosas mencionadas anteriormente pueden ser de conexión en línea o en
escuadra.
- Atendiendo a la acción de mando, éste se divide en directo e
indirecto.
El mando directo es cuando una válvula distribuidora acciona
directamente a un cilindro de simple o doble efecto.
El mando indirecto es cuando por problemas de pilotaje, la válvula
de mando no puede accionar directamente el elemento de trabajo.
Para ello se interpone entre éste y la válvula de mando, una válvula
distribuidora: 3/2, 4/2 ó 5/2 accionadas por presión dependiendo del
tipo de cilindro a gobernar. Cuando además deseemos realizar
retrocesos automáticos tenemos que utilizar las mismas válvulas
pero de doble pilotaje neumático.
- Según su grado de autonomía el mando puede ser manual,
semiautomático y automático.
17. MANDO NEUMÁTICO
Mando indirecto de un cilindro de simple efecto Mando directo de un cilindro de simple efecto
17. 1 MANDO DIRECTO DE UN CILINDRO DE
SIMPLE EFECTO MEDIANTE PULSADOR
Se utiliza una válvula 3/2 para gobernarlo.
Al accionar el pulsador, el aire cerrado en la toma
(1), sale por (2) hacia el cilindro, lo que ocasiona el
avance del vástago. Al soltar el pulsador, el aire
proveniente del cilindro escapa al exterior por (3)
mientras el vástago efectúa la carrera de retroceso
a la posición inicial.
Para evitar que el operador tenga que apretar todo
el tiempo el pulsador puede emplearse una válvula
con enclavamiento. Es un mando muy empleado
en máquinas herramientas para la fijación de
piezas.
17. 2 MANDO DIRECTO DE UN CILINDRO DE
DOBLE EFECTO MEDIANTE ENCLAVAMIENTO
Se utilizan válvulas 4/2 ó 5/2. Al accionar el
pulsador el aire a presión llega a la cámara del
émbolo mientras se escapa el aire por la cámara
del vástago.
El vástago no retrocederá hasta que se
desenclave de nuevo el pulsador.
Práctica nº 1
17. 3 MANDO DE UN CILINDRO DE
SIMPLE EFECTO DESDE DOS
PUNTOS DISTINTOS
Se recurre a una válvula selectora de
circuito o módulo O.
El cilindro saldrá cuando se accione
cualquiera de las dos puestas en marcha.
Al dejar de pulsar, la acción mecánica del
muelle, hará retroceder al cilindro.
17. 4 MANDO DE UN CILINDRO DE DOBLE
EFECTO DESDE DOS PUNTOS DISTINTOS
Se recurre a un mando indirecto.
Al accionar el pulsador se manda presión por
una entrada de la válvula selectora, y de ésta a
una válvula 5/2 accionada neumáticamente; el
cilindro efectúa la carrera positiva. Si se pulsara
el otro pulsador ocurre lo mismo con la entrada
de aire por la otra vía de la válvula selectora. Al
dejar de pulsar cualquiera de la puestas en
marcha accionada, el cilindro regresará.
Práctica nº 2
17. 5 CONTROL DE LA VELOCIDAD EN LOS CDE
La regulación de la velocidad se efectúa generalmente por medio válvulas
reguladoras de caudal “unidireccionales”. Para que sean efectivas hay que
colocarlas como se detallan en las figuras. Si se hace de manera equivocada, el
cilindro saldrá a “trompicones”. Atención merece el antirretorno, que debe estar
situado hacia arriba, si no, no hay regulación.
Otro tipo de reguladores son los “bidireccionales”. Éstos deben colocarse en los
escapes y en su posición correcta para el avance y retroceso. Práctica 2
17. 6 MANDO CONDICIONAL DE UN
CILINDRO DE SIMPLE EFECTO
El cilindro responde a la acción simultánea
de dos pulsadores. Si P1 y P2 no se
accionan, el vástago no avanza. Esta forma
de mando puede obtenerse de dos
maneras:
— Montaje en serie de los pulsadores: La
salida de aire (2) de la válvula 1, se conecta
en serie por la entrada de aire (1) de la
válvula 2.
— Montaje con válvula de simultaneidad:
17. 7 MANDO DE UN CDE DESDE DOS
PUNTOS A LA VEZ
Se recurre a un mando indirecto..
17. 8 AUMENTO DE LA VELOCIDAD EN LOS CILINDROS DE DOBLE EFECTO
El aumento de la velocidad de avance en ambos sentidos se puede lograr con la
aplicación de válvulas de escape rápido. Estos elementos permiten obtener el
vaciado más rápido de la cámara correspondiente y, por consiguiente, al ofrecer
menor resistencia al avance del émbolo crece la velocidad de éste.
17. 9 RETROCESO AUTOMÁTICO DE UN CILINDRO DE DOBLE EFECTO POR
MEDIO DE UN TEMPORIZADOR
Está formado por un pulsador que manda la señal a una válvula biestable que
gobierna un cilindro de doble efecto.
La señal de retroceso la envía un temporizador NC, el cual recibe señal de la toma
que va a la cámara del émbolo.
Habrá que regular bien el tiempo para que el retroceso del cilindro se haga nada
más llegar a su posición final, ya que el tiempo empieza a contar desde el mismo
momento que el aire se dirige al cilindro
17. 10 RETROCESO AUTOMÁTICO DE UN CILINDRO DE DOBLE EFECTO POR
MEDIO DE UN FINAL DE CARRERA
Un final de carrera es una válvula 3/2 NC con retorno por muelle y accionamiento
mecánico por medio de rodillo. En efecto, a la salida del cilindro y al final de su
recorrido, está dispuesto el rodillo de la válvula final de carrera, cuando se acciona
por el paso del vástago, la señal neumática pasa de (1) al (2) enviando la dicha señal
a la válvula biestable para realizar el retroceso.
17. 11 RETROCESO AUTOMÁTICO DE UN CILINDRO DE DOBLE EFECTO POR
MEDIO DE UNA VÁLVULA DE SECUENCIA
El esquema es el mismo que el retroceso por medio de un temporizador, pero aquí se
sustituye éste por una válvula de secuencia. En efecto, cuando el aire a presión se
dirige al cilindro también lo hace hacia la válvula de secuencia.
Esta no dará señal para el retroceso del cilindro, hasta que en la cámara del émbolo
no haya llegado a la presión programada en la válvula de secuencia, que coincidirá en
el momento que el vástago está totalmente afuera.
17. 12 RETROCESO AUTOMÁTICO DE UN CILINDRO DE DOBLE EFECTO POR
MEDIO DE UN FINAL DE CARRERA A CABO DE UN TIEMPO
Basándose en el mando 17.10, a la salida de la señal neumática del final de carrera
hacia la válvula 5/2, se le intercala un temporizador NC el cual retrasará la señal
neumática para el retroceso del cilindro el tiempo programado
17. 13 MOVIMIENTO AUTOMÁTICO DE UN CILINDRO DE DOBLE EFECTO POR
MEDIO DE FINALES DE CARRERA
También llamado de vaivén, el cilindro permanece en este estado hasta que se
desenclave la puesta en marcha, quedando siempre el vástago retraído. Basándose en
el esquema de retroceso automático, debemos colocar otro final de carrera en contacto
con el vástago del cilindro retraído, y conectarlo en serie con la puesta en marcha, o
utilizar una válvula de simultaneidad donde la señal se reciba de la puesta en marcha y
de este final de carrera .
17. 16 RETROCESO AUTOMÁTICO DE UN CDE POR MEDIO DE UN FINAL DE
CARRERA Y ANULADOR DE SEÑAL
En ocasiones puede ocurrir que el pulsador quede accionado accidentalmente durante
un tiempo excesivo produciéndose un deterioro del producto, a causa de que en la
válvula aparecen dos señales simultáneas, (por 14 y por 10).
Puede evitarse con el temporizador montado como anulador de señal. Como éste se
encuentra normalmente abierto, la señal pasa por (2) a la válvula, y al mismo tiempo al
sistema temporizador (10), el cual anula la señal procedente de la puesta en marcha si
ésta se mantiene constante.
t99
1 10
2
17. 17 MANDO DIRECTO DE UN CILINDRO DE DOBLE EFECTO CON PARADA
DEL VÁSTAGO EN CUALQUIER POSICIÓN MEDIANTE
Para este mando, se utilizan válvulas 4/3 o 5/3 accionadas por palanca. Al accionar el
pulsador hacia atrás, el cilindro sale; para retroceder, se tiene que accionar la palanca
hacia delante, pero pasando antes por la posición intermedia.
Esta posición intermedia es la que se aprovecha para parar el vástago del cilindro en
cualquier posición, bien a su salida o bien en su retirada
18. SECUENCIAS NEUMÁTICAS. RESOLUCIÓN SISTEMA DE CASCADA
•Realizar la secuencia:
A+ B+ A- B-
•Hacer grupos. En cada grupo no debe tener letras (elementos) repetidas.
Ejemplo: A+ B+ A- B- (2 grupos)
A+ A- B+ B- (3 grupos)
A+ B+ B- C+ A- C- (3 grupos)
•Colocar los captadores debajo de los elementos
G1 G2
A+ B+ A- B-
a1 b1 a0 b0
•Hacer tantas líneas de aire como grupos hay (2, L1 y L2))
L1
L2
•Colocar debajo de las líneas tantas memorias (v 5/2 nc biestables) como grupos hay,
menos uno (2-1=1). La toma (14) de la memoria cambiará la señal de aire al grupo 2 (G2),
y la toma (12) de la memoria cambiará la señal al grupo 1 (G1).
•Conectar de la salida de aire de la memoria a la línea 1 (L1), y de la toma del escape de
la memoria a la línea 2 (L2). Ahora la línea 1 (L1) está activada.
G2 G1
•El último captador del grupo 1 (b1), dará señal por (G2) de la memoria para cambiar el
aire a la línea 2 (L2). El último captador de la secuencia (b0), dará señal por (G1) da la
memoria para cambiar el aire a la línea 1 (L1).
•Dichos captadores tomarán señal de sus respectivos grupos, es decir; (b1) de la línea
1, y (b0) de la línea 2.
b0 b1
•En caso de haber 3 grupos se ponen 3 líneas de presión (L1, L2, L3) y dos memorias
(M1, M2). En la primera memoria (M1) la entrada (14) será para cambiar al grupo 2, la
entrada (14) de la segunda memoria (M2) será para cambiar al grupo 3, y la entrada (12)
de la segunda memoria (M2) cambiará al grupo 1 de nuevo.
•Las dos memorias se empalman en serie como se representa, además la salida del
escape de la memoria 2 dará señal a la línea 3.
G3 G1
G2
M1
L1
L2
L3
M2
L1
L2
G2 G1
b1 b0
A+ A- B+ B-
a0 a1 b0 b1
pm
•Encima de la líneas colocar: Los cilindros, las válvulas biestables con su nomenclatura
(A+, A-..) y los finales de carrera con su designación y en su posición correcta.
•Colocar al puesta en marcha (PM) dando señal al primer elemento de la secuencia (A+) y
tomando señal de la línea 1 (L1).
•Los primeros elementos de cada grupo, menos del primero, esto es sólo para (A-), coge
línea de presión directa del grupo a que pertenecen (L2)
G1 G2
A+ B+ A- B-
a1 b1 a0 b0
G1 G2
A+ B+ A- B-
a1 b1 a0 b0
L1
L2
G2 G1
b1 b0
A+ A- B+ B-
a0 a1 b0 b1
pm a1
a0
•Ahora hay que colocar los captadores intermedios; así, (a1) dará
señal al elemento siguiente (B+) y coge señal al grupo a que
pertenece (G1).
•(a0), captador intermedio del grupo 2, dará señal al elemento
siguiente (B-), y coge presión del grupo a que pertenece (G2)
18. SECUENCIAS NEUMÁTICAS. RESOLUCIÓN POR SECUENCIADORES
Los “secuenciadores” son componentes modulares que se montan sobre un perfil
normalizado en un conjunto monobloque. A cada etapa del circuito le corresponde un
módulo de “secuenciador”, es preciso pues, disponer de tantos módulos como etapas
tenga el circuito. El desarrollo del ciclo a través del “secuenciador” es visualizado
mediante un testigo que indica la etapa activa.
1.-Toma de aire de la red
2.-Entrada aire proveniente de la puesta en marcha
3.-Salida de aire hacia la toma de la puesta en marcha
4 y 6.-Salida de aire hacia la válvulas
5 y 7.-Entrada de aire proveniente de los captadores.
18. 1 PASOS PARA LA REALIZACIÓN DE UN ESQUEMA CON SECUENCIADORES
1º Escribir la secuencia. Cada elemento de la secuencia es una etapa. Formar el bloque de
secuenciadores con tantos módulos como etapas tenga la secuencia.
2º Debajo de cada elemento de la secuencia, poner el captador correspondiente.
A+ B+ A- B-
a1 b1 a0 b0
3º Dibujar los cilindros, las
válvulas distribuidoras (éstas
conectadas a aquellos), la
posición de los captadores, la
puesta en marcha, el bloque
secuenciador y debajo de éste
los captadores. Terminar el
esquema con otros elementos si
los hubiere (temporizadores,
válvulas reguladoras, etc..).
4º Conectar la salida de aire de la puesta en marcha, con la entrada de aire al secuenciador.
5º Conectar la salida de aire del secuenciador, con la toma de aire de la puesta en marcha.
6º Unir la primera salida del secuenciador, a la toma de la válvula pilotada correspondiente al
primer elemento de la secuencia. Unir la segunda salida del secuenciador, a la toma de la
válvula pilotada correspondiente al segundo elemento de la secuencia. Así, sucesivamente.
7º Dibujar la salida de aire del primer captador de la secuencia, con la toma de aire del primer
bloque del secuenciador. Dibujar la salida de aire del segundo captador de la secuencia, con la
toma de aire del segundo bloque del secuenciador (7). Así, sucesivamente.