dossier de tecnología neumatica

OPERACIÓN, MANTENIMIENTO Y ENSAYO DE ACTUADORES NEUMATICOS

Conceptos básicos de la neumática

Neumática : tecnología que estudia la producción, transmisión y control de movimientos y esfuerzos mediante el aire comprimido.

La tecnología neumática juega un papel importante en la mecánica desde hace mucho tiempo. Entretanto es incluida cada vez más en el desarrollo de aplicaciones automatizadas.

En este sentido, la neumática es utilizada para la ejecución de las siguientes funciones:

Detección de estados mediante sensores. Procesamiento de informaciones mediante procesadores. Accionamiento de actuadores mediante elementos de control. Ejecución de trabajos mediante actuadores.

Para controlar máquinas y equipos suele ser necesario efectuar una cadena de sucesos lógicos y complejos de estados y conexiones. Ello se logra mediante la actuación conjunta de sensores, procesadores, elementos de accionamiento y actuadores incluidos en un sistema neumático. El progreso experimentado en relación con materiales, métodos de montaje y fabricación ha tenido como consecuencia una mejora de la calidad y diversidad de elementos neumáticos, contribuyendo así a una mayor difusión de la neumática en el sector de la automatización.

Aplicaciones generales de la técnica de manipulación:

Sujeción de piezas. Desplazamiento de piezas. Posicionamiento de piezas. Orientación de piezas. Bifurcación de piezas.

Aplicaciones generales en diversas técnicas especializadas:

Embalaje. Llenado. Dosificado. Bloqueo.


Accionamiento de ejes, Abrir y cerrar puertas. Transporte de materiales. Giro de piezas. Separar piezas. Apilar piezas. Estampar y prensar piezas.

La neumática es aplicada en las siguientes técnicas de fabricación:

Perforar Tornear Fresar Cortar Acabar Deformar Controlar

Características y ventajas de la neumática

Cantidad: el aire se dispone en cantidades ilimitadas. Transporte: es fácil transportar aire a grandes distancias a través de tuberías. Almacenamiento: tiene la posibilidad de almacenarse aire comprimido en acumuladores. Temperatura: el aire comprimido es prácticamente indiferente a oscilaciones de temperatura. Seguridad: no alberga riesgos en relación con fuego o explosiones. Limpieza: el aire comprimido no lubricado no contamina el ambiente. Composición: los elementos de trabajo son de composición sencilla y, por lo tanto, su precio

es relativamente bajo. Velocidad: el aire comprimido es un medio de trabajo rápido, permite obtener elevadas

velocidades y tiempos de conmutación cortos. Sobrecarga: las herramientas y los elementos neumáticos pueden funcionar hasta que estén

totalmente detenidos.

Para evaluar correctamente los campos de aplicación de la neumática, también es necesario conocer sus desventajas:

Acondicionamiento: el aire comprimido tiene que ser acondicionado, ya que de lo contrario puede producirse un desgaste precoz de los elementos por efecto de las partículas de suciedad y agua condensada.

Compresión: el aire comprimido no permite obtener velocidades homogéneas y constantes de los émbolos.

Fuerza: el aire comprimido es económico solamente hasta determinados niveles de presión (6 a 7 bar).

Aire de escape: el escape de aire produce mucho ruido. Sin embargo, este problema puede ser resuelto de modo satisfactorio utilizando materiales que atenúan el ruido y silenciadores.


Estructura de los sistemas neumáticos

Los sistemas neumáticos están compuestos de una sucesión de diversos grupos de elementos:

Abastecimiento de energía

Elementos de entrada (sensores)

Elementos de procesamiento (procesadores)

Órganos de maniobra y accionamiento (actuadores)

Los elementos de un sistema son representados mediante símbolos que, por su diseño, explican la función que asume un elemento en un esquema de distribución. Estos grupos conforman una vía para la transmisión de señales de mando desde el lado de la emisión de señales hasta la ejecución del trabajo.

Propiedades y principios físicos del aire comprimid o

El aire comprimido es una de las formas de energía más antigua que conoce el hombre aprovechándose de sus recursos físicos.

La neumática es el conjunto de las aplicaciones técnicas (transmisión y transformación de fuerzas en movimiento) que utilizan la energía acumulada en el aire comprimido.

Hasta finales del siglo pasado no se comenzó a estudiar sistemáticamente su comportamiento y reglas, cuando el estudio de los gases es objeto de científicos como Torricelli, Pascal, Mariotte, Boyle, Gay Lussac, etc.

La verdadera irrupción de la neumática en la industria se dio a partir de 1950 con la introducción de la automatización en los procesos de trabajo, aunque al comienzo fue rechazada por su desconocimiento, hoy en día no se concibe una explotación industrial sin aire comprimido. La automatización permite la eliminación total o parcial de la intervención humana, asume pues algunas funciones intelectuales más o menos complejas de cálculo y de decisión.


La neumática convencional es la tecnología que emplea elementos neumáticos con partes mecánicas en movimiento. La energía estática contenida en un fluido bajo presión de 3 a 10 Kg/�� es transformada en energía mecánica mediante actuadores (cilindros o motores).

La utilización de la neumática está dividida en dos clases de aplicaciones:

1) Trabajos de potencia, mediante motores y cilindros neumáticos. 2) Trabajos de mando, mediante válvulas distribuidoras.

El aire: constantes y propiedades físicas

El aire no tiene forma ni volumen, pues llena en todo momento el recipiente en el que está contenido, su volumen puede variar de forma y también de valor pues cuando el volumen V se vuelve V1>V, el fenómeno se llama expansión, mientras que si V1<V, el fenómeno se llama compresión, vamos aplicar el segundo caso:

La composición volumétrica del aire es aproximadamente de:

78% Nitrógeno 21% Oxígeno Resto de argón, hidrógeno, xenón, criptón, bióxido de carbono, vapor de agua, polvo, etc. Su densidad es de 1293Kg/�� a 0� y 1 atmósfera de presión.

Concepto de presión: absoluta, relativa y atmosféri ca

La presión ejercida por un fluido sobre una superficie (y viceversa) es el cociente entre la fuerza y la superficie que recibe la acción:

P= ��

� ��

La presión atmosférica es el peso de la columna de aire comprendido entre la superficie y el límite de la atmósfera. Esto significa que varía con la altura, además de las condiciones meteorológicas. Se suele tomar como normal 1013 mbar (aprox. 1 bar) a nivel de mar. La presión atmosférica también se llama barométrica y la miden los barómetros.

El valor resultante de dividir toda la fuerza ejercida sobre una superficie por dicha superficie se denomina presión absoluta.

En neumática industrial se trabaja con presión relativa, es decir, la diferencia entre la presión absoluta y atmosférica, pues todos los cuerpos están sometidos a la presión atmosférica. También se llama manométrica y se mide con el manómetro.

P relativa= P absoluta - P atmosférica


Unidades de presión

En el sistema internacional (MKS) la unidad de presión es el N/��, llamado Pascal (Pa). Al ser pequeño se utiliza como múltiplo del bar.

Pa= N/�� → 1 bar=��Pa

En neumática se suele hablar de bar, atmósferas, Kg/�� indistintamente, aunque no son exactamente lo mismo:

Unidades prácticas de presión

Un Pascal corresponde a la presión que ejerce una fuerza perpendicular de 1N/��.

La combinación entre los sistemas internacional (SI) y técnico de medidas, está constituida por la Ley de Newton:

Tomando a como aceleración de la gravedad, es decir a=9,81 m/��

Por lo tanto 1 Kilopondio=1 Kg �10 Newton

Compresibilidad del aire comprimido

Consideremos el volumen definido V de un recipiente (fig. a) en la cual existe aire en las mismas condiciones que en el exterior


Si aplicamos una fuerza F a una pared móvil, ésta se sitúa en otra posición, reduciendo el volumen V1<V. Sobre la pared móvil se crea otra fuerza F1 contraria e igual a F (fig. b). Si cesa la fuerza F la pared móvil retorna a su posición inicial. Este fenómeno es debido únicamente a la compresión del aire.

La ley de Boyle-Mariotte dice que, a temperatura constante, el volumen de un gas encerrado en un recipiente es inversamente proporcional a la presión absoluta (isoterma): P1.V1=P2.V2=Cte.

La ley de Gay Lussac dice que, a presión constante, el volumen de un gas varía,

proporcionalmente a la temperatura absoluta (isobara): ��

��=��

��=Cte.

La ley de Charles dice que a volumen constante, la presión absoluta de una masa de gas es

directamente proporcional a la temperatura (isocora): ��

��=��

��=Cte.

Combinando las ecuaciones anteriores, se obtiene la ecuación de los gases perfectos, útil para el cálculo de instalaciones neumáticas en donde hay que tener en cuenta las variaciones de temperatura:

��.��

��=��.��

��=Cte.

Obtención y distribución del aire comprimido

Generación y alimentación de aire comprimido

Para garantizar la fiabilidad de un mando es necesario que el aire alimentado al sistema tenga un nivel de calidad suficiente. Ello implica considerar los siguientes factores:

Presión correcta Aire seco Aire limpio

Si no se acatan estas condiciones, es posible que se originen tiempos más prolongados de inactivación de las máquinas y, además, aumentan los costos de servicio.

La generación del aire a presión empieza por la compresión del aire. El aire pasa a través de una serie de elementos antes de llegar hasta el punto de su consumo. El tipo de compresor y su ubicación en el sistema inciden en mayor o menor medida en la cantidad de partículas, aceite y agua incluidos en el sistema neumático. Para el acondicionamiento adecuado del aire es recomendable utilizar los siguientes elementos:

Filtro de aspiración Compresor Refrigerador posterior Acumulador de aire a presión Secador Filtro de aire a presión con separador de agua Regulador de presión Lubricador (bajo demanda) Puntos de evacuación del condensado


El aire que no ha sido acondicionado debidamente provoca un aumento de la cantidad de fallos y, en consecuencia, disminuye la vida útil de los sistemas neumáticos. Esta circunstancia se manifiesta de las siguientes maneras:

Aumento del desgaste de juntas Válvulas impregnadas de aceite Suciedad de los silenciadores Corrosión de tubos, válvulas, cilindros y otros componentes. Lavado de lubricación de los componentes móviles.

En caso de mala estanqueidad el aire comprimido saliente puede afectar el producto que se está manipulando.

Los elementos neumáticos son concebidos, por lo general, para resistir una presión de 800 hasta 1000 KPa, no obstante, para que el sistema funcione económicamente, es suficiente aplicar una presión de 600 KPa. Dadas las resistencias que se oponen al flujo del aire en los diversos elementos y en las tuberías, deberá contarse con una pérdida de presión entre 10 y 50 KPa. En consecuencia, el compresor deberá generar por lo menos una presión de 650 a 700 KPa con el fin de mantener una presión de servicio de 600 KPa.

Compresores : La elección del compresor depende de la presión de trabajo y la cantidad de aire necesaria para el funcionamiento optimo del sistema. Los compresores se clasifican según su tipo constructivo y la forma en que se genera la energía de presión:

Volumétricos Dinámicos

Los compresores de émbolo comprimen el aire que entra a traves de una válvula de aspiración. A continuación, el aire pasa al sistema a traves de una válvula de escape. Estos compresores son utilizados con frecuencia porque su gama cubre un amplio margen de presiones. Para generar presiones elevadas se recurre a un sistema escalonado de estos compresores. En este caso, el aire es enfriado entre cada una de las etapas de compresión.

Las presiones óptimas para los compresores de émbolo son los siguientes:

Hasta 400 KPa (4 bar) una etapa Hasta 1500 KPa (15 bar) dos etapas Más de 1500 KPa (15 bar) tres o más etapas.

Los compresores de membrana pertenecen al grupo de compresores de émbolo. En este caso, la cámara de compresión está separada del émbolo mediante una membrana. Esta solución ofrece la ventaja de no dejar pasar el aceite del compresor hacia el aire. Por esta razón los compresores de membrana suelen utilizarse en la industria de los alimentos y en la industria farmacéutica y química.

En los compresores helicoidales, dos árboles de perfil helicoidal giran en sentido contrario. El perfil de ambos árboles engrana y así se transporta y comprime el aire. Se conocen como compresores de tornillo.

Los compresores de flujo son apropiados para grandes caudales. Se fabrican en dos tipos: axial y radial. Mediante uno o dos rodetes de turbina se pone en circulación el aire, entonces la energía de movimiento se convierte en energía de presión. Con un compresor axial la aceleración del aire se realiza mediante los rodetes en el sentido axial de la circulación.


A fin de poder adaptar la cantidad suministrada del compresor a un consumo variable, se requiere una regulación del compresor. Entre los márgenes ajustables para la presión mínima y máxima se regula la cantidad suministrada.

Existen diferentes tipos de regulación:

Regulación en vacío Regulación por purgado Regulación por cierre Regulación por pinza. Regulación de carga parcial Regulación de velocidad Regulación por aspiración estrangulada Regulación de todo o nada

Se recomienda una duración de conexión aproximadamente de un 75% para el compresor. Para ello se requiere determinar el consumo promedio y maximo de aire de una instalación neumática y adaptar la elección del compresor al mismo. Si se prevé de antemano que el consumo aumentará por una ampliación de la instalación, enotnces la parte de alimentación de aire comprimido debería proyectarse mas grande, ya que una ampliación posterior representa siempre costos mas elevados.

Acumulador

Para estabilizar el aire comprimido se coloca adicionalmente al compresor un acumulador. Este equilibra las oscilaciones de la presión al extraer aire comprimido para el sistema. Si en el acumulador cae la presión por debajo de un determinado valor, entonces el compresor lo llenará hasta alcanzar el valor superior de presión ajustado. Esto tiene la ventaja de que el compresor no tiene que trabajar en funcionamiento contínuo.

La superficie relativamente grande del acumulador provoca un enfriamiento del aire contenido en él. Durante este proceso de enfriamiento se condensa agua que debe ser purgada regularmente a traves de un grifo (manual o automático).

El tamaño del acumulador depende de los siguientes criterios:

Caudal del compresor Cantidad de aire requerida en el sistema Red de tuberías Regulación del compresor Oscilación permisible de la presión en el sistema

Depósitos : El aire comprimido es, quizás la única forma de energía fácilmente almacenable. Suelen utilizarse para este propósito tanques o depósitos de muy variados tamaños. Todas las plantas de producción de aire comprimido tienen normalmente uno o más depósitos de aire. Sus dimensiones se establecen según la capacidad del compresor, sistema de regulación, presión de trabajo y variaciones estimadas en el consumo de aire. El depósito de aire sirve para:


Almacenar el aire comprimido necesario para atender demandas que excedan de la capacidad del compresor.

Incrementar la refrigeración (por la superficie de este) y recoger posibles residuos de condensado y aceite.

Igualar las variaciones de presión en la red de aire.

Evitar ciclos de carga y de descarga en el compresor demasiado cortos.

Amortiguar las pulsaciones de caudal de salida de los compresores alternativos.

Permitir que los motores de arrastre de los compresores no tengan que trabajar de manera contínua, sino intermitentemente.

Hacer frente a las demandas puntuales de caudal sin provocar caídas en la presión.

En general, son cilíndricos, de chapa de acero y van provistos de varios accesorios tales como manómetros, válvula de seguridad, válvula de cierre, grifo de purga de condensados, así como un presostato (en los pequeños) para arranque y parada del motor. Los depósitos para pequeños compresores suelen ir montados bajo el mismo compresor y en sentido horizontal. Para grandes caudales suelen ir separados y en sentido vertical, disponiendo de otros accesorios tales como termómetro y trampilla de acceso. Su tamaño depende de varios factores como el caudal del suministro del compresor, de la demanda de aire, del volumen suplementario de las tuberías, del tipo de refrigeración para determinar los períodos aconsejables de paro, etc. Su símbolo neumático es el siguiente:


Tipos de compresores :

Existen dos tipos básicos de compresores:

Los que trabajan según el principio de desplazamiento, obteniéndose la compresión en un lugar hermético por reducción de volumen (émbolo).

Los que trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, al entrar el aire aspirado por un sitio y comprimido como consecuencia de la aceleración de la masa (turbina).

Compresor de émbolo de dos etapas : todos los mecanismos de émbolos están movidos por un mecanismo de biela-manivela que transforma el movimiento rotativo del motor de arrastre el movimiento alternativo. Van equipados con válvula d seguridad y un presostato. Los hay de una, dos o más etapas (con 1, 2 o más cilindros) dependiendo del caudal o presión que se desea. En el de dos etapas, el movimiento molecular, después de la primera compresión, provoca una elevación de la temperatura (Ley de transformación de la energía), entonces se debe refrigerar el aire antes de la segunda compresión para evacuar el calor. El movimiento hacia abajo del émbolo aumenta el volumen para crear una presión más baja que la atmosférica, lo que hace entrar el aire en el cilindro por la válvula de admisión. Al final de la carrera, el émbolo se mueve hacia arriba, la válvula de admisión se cierra cuando el aire se comprime, obligando a la válvula de escape a abrirse para descargar el aire. Si es de dos etapas, el aire pasa refrigerado a una segunda etapa en que lo comprime a una presión de trabajo deseada.

El compresor de diafragma suministra aire comprimido seco a menores presiones pero libre de aceite, por lo que se emplea en la industria alimenticia, farmacéutica o similar. Existen gráficas que, atendiendo a la presión y caudal

necesario, recomiendan un tipo u otro de compresor. Así por ejemplo, los compresores de émbolo de 2 etapas, se utilizan para presiones de hasta 15 bar, y los turbocompresores para grandes caudales el caudal se expresa en ��/min o ��/h.


Distribución del aire comprimido

Tuberías : las máquinas y mecanismos neumáticos se abastecen del aire comprimido proporcionado por un compresor a través de las tuberías. Su cálculo debe ser riguroso teniendo en cuenta una serie de elementos como:

El caudal. La longitud de las tuberías. La pérdida de presión admisible. La presión de servicio. La cantidad de estrangulamientos de la red (suponen una longitud supletoria)

Esta debe presentar una leve caída hacia la parte posterior de alrpermitir el escurrimiento del agua. Que eventualmente podría haberse condensado, hacia un lugar de evacuación. Como la continua pendiente haría descender el tubo de distribución, más allá de lo aceptable si la planta es muy larga, se acude a la solución que se muestra, que consiste en retornar la altura de distribución y continuar la pendiente. El punto más bajo debe ser siempre utilizado para instalar un conducto de purga y nunca para realizar una “bajada”. El motivo es obvio;comprimido y no agua a presión. La bajada pertenece a lo que hemos llamado instalación secundaria y puede ocurrir que, si el


Distribución del aire comprimido

las máquinas y mecanismos neumáticos se abastecen del aire comprimido proporcionado por un compresor a través de las tuberías. Su cálculo debe ser riguroso teniendo en cuenta una serie de elementos como:

de presión admisible.

La cantidad de estrangulamientos de la red (suponen una longitud supletoria)

La red de distribución de aire comprimido es el sistema de tubos que permite transportar la energía de presión neumática hasta el punto de utilización. Sobre esta definición cabe realizar una serie de aclaraciones, pues desde el punto de vista del ambiente podemos dividir la instalación en: externa (instalada a la intemperie) o interna (corre bajo cubierta). Desde el punto de vista de la posición, esta puede ser aérea o subterránea y desde la óptica

de la importancia de distribución puede ser primaria o secAquí nos ocuparemos de la red primaria y secundaria y en principio asumiremos que la red es aérea e interna. Adelantamos que los principios que se aplican para este caso son generales y se aproximan significativamente a los que habría que usar paotros. Las redes de distribución se dividen en tres grandes grupos típicos. (Aunque en la realidad pueden aparecer combinados total o parcialmente), dependiendo de la finalidad elegiremos uno u otro.

Después de los tratamientos necesarios a realizsobre el aire, que aclararemos más adelante, el aire evoluciona por la tubería de distribución, que debe cumplir unos requisitos importantes para el correcto funcionamiento del sistema.

Esta debe presentar una leve caída hacia la parte posterior de alrededor de un 2% (0.5%). para permitir el escurrimiento del agua. Que eventualmente podría haberse condensado, hacia un lugar de evacuación. Como la continua pendiente haría descender el tubo de distribución, más allá de lo aceptable si la

rga, se acude a la solución que se muestra, que consiste en retornar la altura de distribución y continuar la pendiente. El punto más bajo debe ser siempre utilizado para instalar un conducto de purga y nunca para realizar una “bajada”. El motivo es obvio;comprimido y no agua a presión. La bajada pertenece a lo que hemos llamado instalación secundaria y puede ocurrir que, si el


las máquinas y mecanismos neumáticos se abastecen del aire comprimido proporcionado por un compresor a través de las tuberías. Su cálculo debe ser riguroso teniendo en

La cantidad de estrangulamientos de la red (suponen una longitud supletoria)

La red de distribución de aire comprimido es el sistema de tubos que permite transportar la energía de presión neumática hasta el punto de utilización. Sobre esta definición cabe realizar una serie de aclaraciones, pues desde el punto de vista

podemos dividir la instalación en: externa (instalada a la intemperie) o interna (corre bajo cubierta). Desde el punto de vista de la posición, esta puede ser aérea o subterránea y desde la óptica

de la importancia de distribución puede ser primaria o secundaria. Aquí nos ocuparemos de la red primaria y secundaria y en principio asumiremos que la red es aérea e interna. Adelantamos que los principios que se aplican para este caso son generales y se aproximan significativamente a los que habría que usar para los

Las redes de distribución se dividen en tres grandes grupos típicos. (Aunque en la realidad pueden aparecer combinados total o parcialmente), dependiendo de la finalidad elegiremos uno u otro.

Después de los tratamientos necesarios a realizar sobre el aire, que aclararemos más adelante, el aire evoluciona por la tubería de distribución, que debe cumplir unos requisitos importantes para el correcto

ededor de un 2% (0.5%). para permitir el escurrimiento del agua. Que eventualmente podría haberse condensado, hacia un lugar de evacuación. Como la continua pendiente haría descender el tubo de distribución, más allá de lo aceptable si la

rga, se acude a la solución que se muestra, que consiste en retornar la altura de distribución y continuar la pendiente. El punto más bajo debe ser siempre utilizado para instalar un conducto de purga y nunca para realizar una “bajada”. El motivo es obvio; queremos aire comprimido y no agua a presión. La bajada pertenece a lo que hemos llamado instalación secundaria y puede ocurrir que, si el


ambiente estuviera a una temperatura más o menos baja, ocurra alguna condensación. Es conveniente entonces permitir que el aire desemboque directamente en un recipiente sin purga y la derivación a la máquina se realice directamente a 90º como se indica. Este es el lugar donde debemos instalar las unidades de mantenimiento que veremos después.

Dimensionado de las tuberías

El diámetro de las tuberías no debería elegirse conforme a otros tubos existentes ni de acuerdo con cualquier regla empírica, sino en conformidad con: el caudal, la longitud de las tuberías, la pérdida de presión (admisible), la presión de servicio, la cantidad de estrangulamientos en la red,… En la práctica se utilizan los valores reunidos con la experiencia. Existen nomogramas que ayudan a encontrar el diámetro de la tubería de una forma rápida y sencilla. Los materiales de que están hechos varían con su aplicación, la tubería de gas standard suelen ser de acero al carbono, para grandes diámetros en líneas de conductos largos se utiliza acero inoxidable y cobre cuando requiere una resistencia a la corrosión o al calor. Debe tener un descenso en el sentido de la corriente del 1 al 2% para evitar que el agua condensada que pueda haber en la tubería principal llegue a los elementos, colocándose las derivaciones en la parte superior del tubo. Las mangueras de goma o plástico reforzado se utilizan en herramientas neumáticas manuales en las que el tubo

está expuesto a desgaste mecánico, debido a su flexibilidad. Los tubos de PVC, nylon, poliuretano o poliamida se utilizan principalmente en la interconexión de componentes neumáticos.

Tratamiento del aire comprimido Preparación del ai re comprimido

El aire comprimido contiene impurezas que pueden causar interrupciones y averías en las instalaciones neumáticas, incluida la destrucción de los elementos neumáticos, estas impurezas son en general gotas de agua, polvo, restos de aceite de los compresores, cascarillas, etc. Mediante la preparación del aire se aumenta la duración de los elementos, reduciendo los tiempos de avería de los mandos.

Los aparatos con los que se consigue mejorar la calidad del aire son los siguientes:

Filtros en la aspiración, para evitar la entrada de abrasivos que contiene el aire al compresor. Refrigeradores del compresor, para separar los condensados del aire húmedo absorbidos

por el compresor. Purgas intermedias, para eliminar los condensados del aire que han pasado aún sin

enfriarse completamente. Secadores, utilizados en las grandes instalaciones y reduciendo el contenido de agua hasta

un 0,001 g/��. Desoleadores, capaces de no dejar pasar agua líquida en suspensión, aceite o partículas

sólidas.


Filtro regulador de presión

El filtro tiene como misión extraer del aire comprimido circulante todas las impurezas y el agua acumulada. Hay diferentes tipos: con y sin regulador de presión y purga. Demás suelen llevar incorporado, los que poseen regulador de presión, un manómetro.

Veamos el funcionamiento de un filtro con regulador de presión y purga: El aire pasa por una chapa deflectora con ranuras directrices al recipiente. De esta forma se somete al aire a un movimiento de rotación. Los componentes líquidos y partículas grandes de suciedad se desprenden por efecto de la fuerza centrífuga y caen a la parte inferior del recipiente. Este recipiente o taza suele ser de plástico transparente para su control visual. Estos se extraen al exterior por medio de la purga, que puede ser manual o automática. A continuación pasa el aire por otro filtro sinterizado de cobre o espuma poliuretánica que separa otras partículas más finas, este debe ser sustituido o limpiado cada cierto tiempo.

El aire limpio pasa entonces por el regulador de presión, cuya función es la de mantener la presión de trabajo constante aunque la presión de la red varíe o lo haga el consumo de aire. La presión primaria debe ser siempre mayor a la secundaria o de trabajo. Con el tornillo superior regulamos la fuerza del muelle que se opone a otra fuerza por el otro lado, originada por la presión de trabajo. Si la presión de trabajo aumenta, aumenta también la fuerza contraria al muelle. Esto hace disminuir el caudal de aire que pasa, bajando la presión en el secundario. La sobre presión suele eliminarse por medio de unos orificios de escape. Si por el contrario la presión de trabajo disminuye, disminuye la fuerza contraria al muelle. Esto origina una entrada mayor de caudal, restableciendo la presión de trabajo. Los símbolos CETOP del filtro con purga manual y automática son los siguientes:

Los símbolos CETOP del regulador de presión con y sin escapes son los siguientes:

Lubricador

El lubricador tiene como misión reducir el rozamiento de los elementos móviles de los elementos neumáticos y protegerlos contra la corrosión. Se basan en el efecto Venturi, derivado del Teorema de Bernouilli. Se aprovecha la depresión que se produce entre la entrada de la tobera y la zona más estrecha para aspirar líquido (aceite) de un depósito y mezclarlo con el aire. Al existir un estrechamiento en la tubería, la presión en esa zona disminuye y si colocamos un tubo de aceite, la diferencia de presión aspira el líquido, las gotas de este son pulverizadas por el aire y quedan mezcladas con él. El lubricador no trabaja hasta que la velocidad del flujo es lo suficientemente grande. Si se consume poco aire, la velocidad de flujo en la tobera no alcanza para producir una depresión suficiente y aspirar el aire del depósito.


Al entrar el aire (1) al lubricador, pasa por un estrechamiento (5). En el canal (8) y la cámara de goteo (7) se produce una depresión, aspirando a través de un canal (6) y tubo elevador (4) gotas de aceite. Finalmente sale (2) el aire con aceite pulverizado hasta el elemento consumidor. La elección correcta del aceite es importante, pues una mala elección puede tener consecuencias desastrosas para los elementos neumáticos, Siempre es conveniente consultar al distribuidor de los elementos por el aceite ideal y seguir todas las instrucciones en cuanto a la cantidad y tiempo de reposición.

Unidad de mantenimiento

Se denomina unidad de mantenimiento a la combinación de los elementos siguientes:

Filtro de aire comprimido. Regulador de presión (generalmente con manómetro). Lubricador de aire comprimido.

Se suelen emplear en conjunto, determinando el siguiente símbolo específico que se puede simplificar

Actuadores neumáticos

Actuador: un actuador transforma la energía del aire comprimido en trabajo. La señal de salida es controlada por el mando y el actuador reacciona a dicha señal por acción de los elementos de maniobra.

Los actuadores neumáticos pueden clasificarse en dos grupos según el movimiento, si es lineal o giratorio:

1. Movimiento rectilíneo Cilindros de simple efecto Cilindros de doble efecto Actuadores de carro

2. Movimiento giratorio Motor neumático Actuador giratorio Actuador oscilante


Motores neumáticos: clasificación

Los motores neumáticos convierten la energía del aire comprimido en un movimiento de giro (rotativo) o lineal de vaivén (lineal-alternativo). Podemos clasificarlos en:

Cilindros neumáticos

Cilindros de simple efecto

Tienen una sola conexión de aire, trabajando solo en un sentido. Generalmente la carrera activa es la de vástago saliente, realizándose el retorno, bien por muelle o por una fuerza externa. Suelen ser de diámetro pequeño y carrera corta (hasta 10 mm) debido al muelle. Se utilizan para sujetar, expulsar, apretar, alimentar, levantar, etc. Al entrar aire proveniente del distribuidor por el orificio de entrada, el vástago avanza (carrera de avance o de trabajo), mientras que al dejar de entrar aire el vástago retrocede (carrera de retroceso o retorno). Se suele nombrar en su representación simbólica por A, B, C, etc., o 1.0, 2.0, 3.0, etc.

Cilindros de doble efecto

Poseen dos tomas de aire situadas a ambos lados del émbolo. Son los más utilizados, aprovechando la carrera de trabajo en los dos sentidos. Las ventajas con relación a los de simple efecto son:

Aprovecha toda la longitud del cuerpo del cilindro como carrera útil. No realiza trabajo en comprimir el muelle. Se puede ajustar con mayor precisión en régimen de funcionamiento.

A igualdad de presión la fuerza del émbolo es mayor en el avance que en el retroceso, debió a la mayor sección. La carrera no tiene limitación de los de simple efecto al no poseer muelle, pero no puede ser muy larga debido al peligro de pandeo y flexión del vástago. Al entrar el aire donde está marca con ↓, empuja al émbolo saliendo el vástago (carrera de avance). El aire de la otra cámara sale por ↑. Si el aire entra por donde está marcado con ↑ el cilindro retorna (carrera de retroceso) saliendo el aire de la otra cámara por ↓.


Cilindro de doble efecto con amortiguación interna

Al objeto de evitar un choque brusco y posibles daños cuando la masa trasladada es grande, se utiliza un sistema de amortiguación que entra en acción poco antes de alcanzar el final de la carrera. El cilindro posee, adicionalmente, Tapas con válvulas de retención (anti retorno) estrangulación regulable y émbolo de amortiguación. Antes de alcanzar la posición final el émbolo de amortiguación interrumpe la salida directa del aire hacia el exterior. Solo puede salir

aire por la pequeña abertura regulada por medio de un tornillo, deslizándose el émbolo lentamente hacia su posición final, los hay con amortiguación en los dos lados o en uno, regulable o no, o amortiguación en el lado del émbolo regulable o no. Sus símbolos varían un poco:

Elementos de mando y señal Válvulas

Un automatismo neumático consiste en obtener señales de salida que accionan a los elementos de potencia o trabajo (cilindros), a partir de otras señales de entrada (pulsadores, interruptores, finales de carrera, etc.), debidamente tratadas mediante válvulas.

En neumática podemos decir que tenemos dos tipos de señales:

Presencia de aire o presión (estado 1, SI) Ausencia de aire o presión (estado 0, NO)

Las válvulas son elementos que regulan la puesta en marcha, el paro, la dirección, la presión o el caudal de fluido. Según dicha función, las válvulas se dividen en:

Válvulas distribuidoras, de vías o de control de dirección: interrumpen, dejan pasar o desvían el fluido.

Válvulas de bloqueo: suelen bloquear el paso de caudal en un sentido y los permiten en otro. Válvulas de presión: mantienen constante la presión establecida. Válvulas de caudal: dosifican la cantidad de fluido que pasa por ellas en unidad de tiempo. Válvulas de cierre: abren o cierran el paso de caudal, pudiendo ser el paso en ambas

direcciones.

Representación esquemática de las válvulas distribu idoras

Las válvulas distribuidoras influyen en el camino del aire comprimido. Para representarlas simbólicamente en los esquemas se utilizan símbolos que indican su función, sin decir como son por dentro. Cuando se identifica una válvula podemos decir:

N° de vías, que son las entradas y salidas que tie ne la válvula. N° de posiciones, realizando en cada posición una función determinada. Accionamiento, determina el modo de cambiar la posición de la válvula.


Retorno, determina el modo en que vuelve a la posición de “reposo” o inicial.

Las posiciones se representan por medio de cuadros:

Las vías se representan por medio de flechas ↑, indicando la flecha la dirección del aire. Si la tubería interna está cerrada, se representa con una línea transversal ┬.

La posición inicial o de “reposo” de la válvula es la de la derecha en la de dos posiciones, o la central en las demás. En esa posición se representan los empalmes por medio de una raya que sobresale y se une a las tuberías exteriores. Los empalmes se representan por letras o números:

El accionamiento de la válvula puede ser de diferentes formas, representándose en el lateral izquierdo y el retorno a la posición de reposo en el derecho.

Otros accionamientos son la seta, muelle, rodillo escamoteable, pulsador con enclavamiento, leva, eléctrico, etc. Cuando en la línea de presión (P), está abierta a una posición (A) se dice que está normalmente abierta, mientras que si está cerrada se dice que está normalmente cerrada, por ejemplo:

Funcionamiento de la válvula 1°, en posición de rep oso llega el aire de (P) presión, pero no pasa (cerrada en posición de reposo). La utilización está comunicada con el escape A→R. Al dar la


palanca, cambia de posición, comunicando P→A (utilización al cilindro) y el escape R queda cerrado. Al dejar de dar a la palanca la válvula vuelve, por efecto del muelle, a su posición cerrada inicial.

Funcionamiento de la válvula 2°, cuando se pilota l a válvula con aire por Y, se pone en contacto P→B, A→R y S está cerrado. Si se pilota la válvula por X, se comunica P→A, B→S y R está cerrado.

Cuando una válvula retorna a su posición de reposo al dejar de accionarla (generalmente por medio de un muelle), se dice que es monoestable o inversora. Si no retorna a su posición de reposo al dejar de accionarla, necesitando otra acción externa para cambiar de posición, se dice que es biestable, de impulsos o memoria.

Los cilindros de simple efecto utilizan válvulas distribuidoras 3/2 monoestables o biestables, mientras que los de doble efecto utilizan válvulas distribuidoras 4/2 o 5/2 monoestables o biestables. Los finales de carrera mecánicos son válvulas 3/2 generalmente cerradas en posición de reposo, accionadas por rodillo y retorno por muelle.

Ejercicio 1 (ejemplo)

Al actuar un pulsador 3/2, sale un cilindro de simple efecto. El retroceso del cilindro se realiza al soltar el pulsador. Utilizar para el mando una válvula monoestable o inversora.

Válvula 3/2 normalmente cerrada, accionamiento neumático retorno por muelle: en posición de reposo, la entrada de presión P está cerrada y la utilización A comunicada con el escape R. Si la pilotamos a través generalmente de la señal proveniente de otra válvula por X, el mecanismo interior se desplaza forzando al muelle, comunicando P con A y cerrando R. En el momento en que deja de entrar aire por X, la válvula cambia de posición debido al muelle.


Válvula 5/2 de accionamiento neumático retorno a muelle: en posición de reposo P está comunicado con B y A con R, mientras S está cerrado. Al pilotar por X, comunicamos P con A y B con S, quedando R cerrado. En el momento en que se deje de pilotar por X, la válvula vuelve a su posición inicial debido al muelle.

Funcionamiento interior de las válvulas biestables

Las válvulas biestables, de impulsos o memoria solo necesitan un corto impulso de aire para su pilotaje o cambio de posición por medio de las tomas X o Y. Permanece en su posición hasta que no recibe un contraimpulso.

Válvula 3/2 accionamiento y retorno neumático: si pilotamos por X la válvula P se comunica con A y R permanece cerrado. Si pilotamos por Y, P se cierra y A se comunica con R.

Válvula 5/2 accionamiento y retorno neumático: si pilotamos por X la válvula, P se comunica con A y B con S, permaneciendo R cerrado. Si pilotamos por Y, P se comunica con B, A se comunica con R y S permanece cerrado. En el ejemplo de abajo, hay que sustituir X por Z, siendo su funcionamiento igual.


Válvulas de bloqueo

Son elementos que bloquen el paso de caudal preferentemente en un sentido y lo permiten en el otro. La presión del lado de salida actúa sobre la pieza obturadora y apoya el efecto de cierre hermético de la válvula.

Válvula antirretorno

Permite el paso de fluido solamente en una dirección. La obturación en un sentido puede obtenerse mediante un cono, bola, disco o membrana, generalmente el cuerpo de estanqueidad está comprimido por un resorte.

Válvula “o” (or)

También se llama selectora o antirretorno doble. Con ella se permite que un mando determinado se pueda realizar desde puntos distintos.

Válvula antirretorno con estrangulación

Esta válvula también llamada de estrangulación unidireccional, permite el paso estrangulado en una dirección. En esa dirección se puede variar la sección de paso de cero al diámetro de la válvula. En la otra dirección, la membrana se levanta del asiento y el aire pasa libre. Se utilizan, junto a los cilindros, para variar su velocidad.


Válvula “Y” (AND)

También recibe el nombre de simultaneidad o dos presiones. Solo permite el paso de aire a la salida cuando hay aire con presión por las dos entradas a la vez. Se utiliza para hacer circuitos de seguridad, el cilindro solo se activará cuando existe presión en las dos entradas.

Válvulas de caudal

Influyen en la cantidad de aire circulando. El caudal de aire se regula en ambos sentidos. Todo estrechamiento de sección transversal, así como las longitudes muy largas, significa resistencia a la corriente y por lo tanto, considerables pérdidas de presión. La estrangulación o diafragma puede ser regulable, incorporándose al símbolo una flecha cruzada.

Representación esquemática de movimientos secuencia les

Un esquema se dice que es secuencial cuando los movimientos de los cilindros considerados se realizan en un orden determinado llamado secuencia. Además, un movimiento no se inicia hasta que el movimiento anterior no se haya realizado y controlado. Para representar una secuencia se debe tener en cuenta:

Los elementos de potencia (cilindros) se designan por las letras A, B, C, etc. La salida del ´vástago se representa por “+” y su retorno por “-“ Las etapas o fases de los cilindros se describen por orden cronológico. Las transiciones se representan por válvulas como pulsadores(S); finales de carrera (��

afuera y �� adentro del cilindro A), etc.

Grafico de etapa de transición

Existe un método llamado Grafcet (gráfico de etapa de transición) para resolver automatismos de forma secuencial. Para su resolución se deben seguir los siguientes pasos:

Determinación de la secuencia. Cada etapa se representa por u cuadrado. Entre etapas existe una transición representada por una línea. La etapa “0” de la secuencia es la etapa inicio o de condiciones iniciales. Se hace coincidir cada etapa con el orden de la secuencia. Entre cada etapa, se representa la transición necesaria para que se cumpla la etapa

siguiente. En cada momento solo está activada una etapa, en los Grafcet lineales.


Diagrama desplazamiento-fase

También es posible representar gráficamente las fases o etapas secuenciales. Por ejemplo:

En un diagrama representamos en las ordenadas las fases de los cilindros A+, A-, B+, B-.

En el eje de abscisas representamos el número total de fases: 0, 1, 2, 3, 4=0.

Se traslada la secuencia al grafico:

En el diagrama espacio-fase se representa el cambio de estado de un elemento, pero no se velocidad. Por ello se utiliza a veces el diagrama espacio-tiempo, en el que en el eje de abscisas se representa el tiempo empleado en cada maniobra. Se puede completar el diagrama con los estados de las transiciones, esto es, de los pulsadores, finales de carrera, etc. A este apartado se le llama diagrama de mando.

Pasos a seguir en la resolución de un problema

Para la resolución de un automatismo, seguiremos los siguientes pasos:

Determinación de la secuencia que resuelve el problema. Diagrama Grafcet. Diagrama espacio-fase. Esquema de potencia. Esquema de mando.

Circuitos neumáticos

Un circuito neumático es un conjunto de actuadores, válvulas y conductos que, combinados de una forma determinada son capaces de cumplir una misión específica.

En el momento de realizar un circuito neumático, de interpretarlo, de montarlo o de transmitirlo a terceras personas es absolutamente necesario emplear una simbología que represente cada uno de los elementos de que consta: tuberías, actuadores, válvulas,etc.

Para ello existen las normas ISO 1219-1:1991 y 1219-2:1995, que establecen el dibujo esquemático de cada elemento. Se trata de una representación funcional, explícita. En ningún momento trata de reflejar detalles constructivos sino estrictamente funcionales, por lo que los elementos diferentes pero con igual misión se representen de idéntica manera

Métodos de representación

Además de la simbología empleada para representar cada elemento, es necesario establecer una serie de convenciones para esquematizar los circuitos neumáticos. Dichas convenciones son necesarias bien en el momento de diseñar un circuito para explicarlos y transmitirlos a terceros, para proceder a su montaje o bien durante su mantenimiento.

Esquema funcional

Es la representación grafica que define el funcionamiento del equipo neumático así como las conexiones entre los diferentes elementos. Dichos elementos no se representan en su posición


real, sino que se sitúan de la forma más clara posible. Siempre que sea posible, el esquema se divide en escalones, situando en cada uno de ellos y a la misma altura los elementos neumáticos que tienen similares misiones.

Estructuración de un esquema funcional

Normalmente se dibujan los símbolos que representan cada elemento en horizontal y siempre en la posición que tienen cuando el circuito está en la posición inicial. Los cilindros pueden situarse con su vástago en posición extrema anterior (salido) o posterior (entrado), y las válvulas en su caso, en posición estable o inestable.

En el primer escalón se representan los elementos de trabajo o actuadores, siendo preferible que el vástago se dibuje a la derecha del émbolo.

En un segundo escalón se sitúan las válvulas de gobierno o mando, que sirven para que el aire comprimido entre o salga en una u otra cara del émbolo.

Entre ambos escalones se sitúa otro intermedio donde se ubican las válvulas que de una u otra forma varían la velocidad del desplazamiento, crean tiempos de retardo o acciones similares, como pueden ser las válvulas estranguladoras o antirretorno, válvulas de escape rápido, temporizadores, etc.

En el tercer escalón se representan las válvulas captadoras de información, o que producen señales con el fin de actuar sobre las de mando. Son llamadas válvulas de información o de señal.

Entre el segundo y tercer escalón se dibujan, si las hubiese, las válvulas lógicas, es decir, las selectoras de circuitos, de simultaneidad y otras auxiliares.

En un cuarto escalón se representan otras válvulas auxiliares como aquellas que realizan el papel de interruptores generales, etc. En un último escalón se dibuja el equipo de mantenimiento y la alimentación. La alimentación se esquematiza por un pequeño triangulo equilátero con fondo blanco, señalando la dirección del flujo.

Los actuadores se referencian mediante números correlativos seguidos de una A mayúsculas (1A, 2A, etc.), ordenados de izquierda a derecha en orden cronológico de actuación. Si trabajan dos o más actuadores en paralelo en el mismo circuito se representan con el mismo número seguido de la A mayúscula y de números correlativos (1A1, 1A2). El vástago o el émbolo en su desplazamiento pueden actuar sobre determinadas válvulas de señal. Para representar tal extremo se dispone una pequeña raya perpendicular a la dirección del vástago y se indicará con su nomenclatura cual es la válvula afectada. Si el vástago acciona la válvula en un único sentido, mediante un rodillo, se debe añadir una flecha perpendicular a la raya mencionada que señale dicho sentido.

Las válvulas de gobierno principales y secundarias de cada cilindro respectivos se denominan con el numero del cilindro sobre el que actúan seguido de una V mayúscula y un numero correlativo (1V1, 1V2, etc.)

Las válvulas de información o de señal llevan el numero del actuador que las acciona, si son accionadas manualmente llevarán el mismo número que la válvula de gobierno sobre la que actúan. En ambos casos el número estará seguido de una S mayúscula y de otro número correlativo, (1S1, 1S2, 1S3, etc.).

Todo elemento que no sea actuador, ni válvula, ni introductor de señales, debe llevar la letra Z precedida del número correspondiente al circuito y seguida de un numero correlativo (1Z1, 1Z2, etc.), En los casos en que estos elementos se empleen no solo para un actuador sino para todos


los de una instalación o máquina llevarán por delante el número 0. Si en un mismo esquema se presentan varios circuitos la nomenclatura de todos los elementos irá precedida de un número correlativo, indicativo del circuito, y de un guión (1-1A, 2-1V2, etc.).

Ejemplo de un esquema funcional

A continuación se presenta un ejemplo de un esquema funcional según normas ISO: al observarlo se tiene en primer lugar el elemento de trabajo o actuador, que se denomina 1A. en nuestro caso el actuador es un cilindro de doble efecto con doble amortiguación regulable en ambos sentidos, situado en reposo en su posición posterior. También se observan dos marcas o pequeñas rayas verticales con las denominaciones 1S1 y 1S2. Esto indica que cuando el vástago esté en principio de carrera saliente accionará el elemento 1S1 y cuando llegue al final de carrera el 1S2.

Posteriormente en el segundo nivel se encuentran las válvulas que se encargan de modificar la velocidad de los cilindros. Por ser válvulas, llevan la letra V precedida del 1 al pertenecer al actuador 1, el siguiente número identifica a las válvulas correlativamente desde el 1 hasta n.

En el siguiente nivel se encuentra la válvula de gobierno del actuador. En este caso es una válvula distribuidora 5/2 que lleva la denominación 1V1. Seguidamente se representan los elementos de control, en nuestro caso una válvula de simultaneidad “Y” (1V2).

En el penúltimo nivel se disponen todos los elementos que producen una entrada de señal, que aunque sean válvulas distribuidoras se designan con una S porque son elementos que producen señales de mando.

Finalmente en el piso inferior se disponen los elementos de tratamiento del aire comprimido. Al no ser ni actuador, ni válvula, ni introductor de señales, lleva la letra Z. Como normalmente estos elementos se emplean no solo para un actuador sino para todos los de una instalación o máquina llevan por delante el número 0.


Electroneumática:

La utilización de la neumática se divide principalmente en dos tipos de trabajo:

Trabajo de potencia Trabajos de mando

En neumática pura, tanto la potencia como el mando se hacen utilizando aire comprimido. En Electroneumática la potencia sigue siendo neumática (cilindros y motores neumáticos) pero el mando es eléctrico (aparatos eléctricos).

Para esto deberán existir elementos que sirvan de unión entre la neumática y la electricidad:

Electroválvulas: convierten una señal eléctrica en neumática. Presostatos: convierten una señal neumática en eléctrica.

La Electroneumática se define como la tecnología que trata sobre la producción y transmisión de movimientos y esfuerzos mediante el aire comprimido y su control por medios eléctricos y electrónicos.

La Electroneumática es un paso intermedio entre la neumática básica y los autómatas programables.

Un sistema electroneumático consta de un circuito neumático simple y en paralelo circuitos eléctricos, en ocasiones bastante complejos, donde tiene una gran importancia la forma de representación de cada elemento. El circuito eléctrico está formado por:

Elementos eléctricos para la entrada de señales. Elementos eléctricos o electrónicos para el procesamiento de señales.


Pulsadores electromecánicos para la entrada de seña l

El pulsador es un elemento que introduce la señal de una instalación para ponerse en marcha. Puede actuar como contacto de cierre, apertura o de cierre y apertura (conmutado)

Interruptor electromecánico para la entrada de seña l

Al pulsar el botón queda mecánicamente enclavado. Al volver a accionarlo, queda nuevamente desenclavado.


Elementos de procesamiento de señales. El relé.

Son dispositivos eléctricos que ofrecen la posibilidad de manejar señales de control del tipo on/off. Constan de una bobina y una serie de contactos que se encuentran normalmente abiertos (NO) o cerrados (NC). El principio de funcionamiento es el de hacer pasar una corriente por una bobina generando un campo magnético que atrae a un inducido, y éste a su vez, hace conmutar los contactos de salida.

La gran ventaja de los relés es la completa separación eléctrica entre la corriente de accionamiento (la que circula por la bobina del electroimán) y los circuitos controlados por los contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes o elevadas potencias con pequeñas tensiones de control.

En la práctica se utilizan símbolos para los relés, para facilitar mediante un representación sencilla la lectura de esquemas de circuito.

El relé recibe las designaciones A1 y A2 para las conexiones de la bobina. En el caso de la figura anterior, el relé dispone de 4 contactos de cierre (normalmente abiertos NO) con la siguiente designación numérica:

La primera cifra es una numeración contínua de los contactos. La segunda cifra (en este ejemplo siempre 3-4), indica que se trata de un contacto de cierre o normalmente abierto (NO).

En esta figura se puede apreciar los contactos que se encuentran NO y NC. 2 de cada uno.

Elementos de procesamiento de señales. El contactor

Se trata de un caso particular de relé, en que la señal hace activar los contactos de potencia. Se divide en tres partes:

Contactos de potencia a través de los cuales se alimenta el circuito de potencia.

Contactos auxiliares para el gobierno y control del electroimán y otros elementos del circuito.

Electroimán que acciona los contactos de potencia y los auxiliares.


Elementos de conversión de señales. Electroválvulas

Son válvulas que actúan a través de una señal eléctrica que se puede acoplar con la neumática o que es proporcionada desde el exterior. Suele actuar mediante un solenoide.

Válvulas electromagnéticas con servopilotaje

Se componen de:

Una válvula de servopilotaje de accionamiento electromagnético. Una válvula principal accionada neumáticamente.

Comparándolas con las válvulas electromagnéticas sin servopilotaje, estas se caracterizan por:

Es menor la fuerza requerida para accionar el inducido. Son más pequeñas las dimensiones de la cabeza de la bobina. Es menor el consumo de corriente. Es menor el calor generado.

Electroválvula de 5/2 vías con servopilotaje

Retroceso por muelle, accionamiento manual auxiliar.

Bobina magnética sin corriente

El aire a presión pasa de la conexión 1 a la conexión 2. El escape de la conexión 4 tiene lugar después del escape en la conexión 5.


La conexión 3 está cerrada. El canal de servopilotaje está cerrado. El escape del espacio encima del émbolo de la válvula tiene lugar por medio del tubo-guía

del inducido.

Bobina magnética con corriente.

El inducido se levanta, la junta del inducido en el costado de la bobina obtura el orificio de escape de aire en el tubo guía del inducido. La junta del inducido en el costado de la válvula abre el canal de servopilotaje.

El aire a presión que entra por la conexión 1 pasa a través del canal de servopilotaje y acciona el émbolo de la válvula.

Se cierra la conexión 5. Pasa aire a presión de la conexión 1 a la conexión 4. El escape de la conexión 2 tiene lugar a través de la conexión 3.

Electroválvula biestable de 5/2 vías con servopilo taje

Accionamiento auxiliar manual

Bobina magnética Y1 con paso de corriente, bobina magnética Y2 sin corriente.

La válvula conmuta. Se cierra la conexión 3. El aire a presión pasa de la conexión 1 a la conexión 2. El escape de la conexión 4 tiene lugar a través de la conexión 5.

Ambas bobinas magnéticas sin corriente:

La válvula conserva la anterior posición de maniobra.


Bobina magnética Y2 con paso de corriente, bobina magnética Y1 sin corriente:

La válvula conmuta. Se cierra la conexión 5. Pasa aire a presión de la conexión 1 a la conexión 4. El escape de la conexión 2 tiene lugar a través de la conexión 3.

Signos gráficos de contactos y maniobra para bobina s magnéticas y relés

En electroneumática, la bobina magnética es el elemento que hace que la válvula conmute. Letra distintiva en esquema de conexiones eléctricas: Y (Y1, Y2;…). Un relé activa 1, 2 o más contactos. El relé también puede ser un elemento activado en

función del tiempo o de la temperatura. Letra distintiva en esquema de conexiones eléctricas: K (K1, K2,…).


Estructura del esquema de conexionado electroneumát ico

El esquema de conexionado electroneumático consta de dos partes:

La parte neumática. El conexionado eléctrico.

Neumática:

conforme al flujo de señales, la disposición de los componentes es de abajo hacia arriba. Los cilindros y las válvulas se presentan dibujados en posición horizontal. El movimiento de avance de los cilindros debe tener lugar de izquierda a derecha.

Sistema eléctrico:

Conforme al flujo de señales, la disposición de los componentes es de arriba hacia abajo. El esquema de conexiones eléctrico puede y suele dividirse en una parte de maniobra y en

una parte de potencia.

Mando directo de un cilindro de simple efecto

Al accionar S1 la bobina 1Y1 queda bajo corriente y la válvula 1V1 conecta. De la conexión 1 pasa aire a presión a la conexión 2 y el vástago avanza.

Al dejar de accionar S1 la bobina 1Y1 queda sin corriente. La válvula 1V1 conmuta a la posición básica.

El aire del cilindro escapa a través de la conexión 3 de la válvula 1V1 y el vástago retrocede.

Mando indirecto de un cilindro de doble efecto

La utilización de este mando depende de:

La fuerza que se requiera para accionar los elementos de ajuste.

La complejidad de la maniobra. La potencia de conmutación de los

contactos.

Ejemplo:

El pulsador B2 se activa provocando que el circuito se cierre a través de K2, la bobina del primer relé. Como consecuencia el contacto K2 se cierra por lo cual la bobina Y2 de la válvula


electroneumática se energiza, manteniéndose activo el lado derecho, por lo cual se permite la entrada de aire a presión hasta el cilindro, manteniéndose retraído el vástago.

Si se desea extender el vástago del cilindro será necesario oprimir el pulsador B1, provocando la misma secuencia que se explicó anteriormente.

Función lógica “Y” (AND)

Esta función consta de dos elementos de maniobra conectados en serie:

La función lógica “Y” puede tener dos o mas entradas. Puede ser una combinación de interruptores y sensores.

Para accionar la salida es necesario que existan las dos señales de entrada.

Función lógica “O” (OR)

La función lógica O consta de dos elementos de maniobra conectados en paralelo:

Esta función puede tener dos o más entradas. Puede ser una combinación de interruptores y sensores.

Se representa por medio de un símbolo lógico con dos entradas. Para accionar la salida basta

con que exista una señal de entrada.

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