MANUAL DE NEUMÁTICA NEUMÁTICACN INDICE GENERAL 1.- INTRODUCCION A LA NEUMÁTICA PRÁCTICA • • Que puede hacer la neumática? Propiedades del aire comprimido 2.- EL SISTEMA NEUMÁTICO BÁSICO • • Sistema de producción de aire Sistema de consumo de aire 3.- TRATAMIENTO DE AIRE • • • Filtraje (Partes y funcionamiento) Regulación de la presión (Partes y funcionamiento) Lubricación (Partes y funcionamiento) 4.- VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL • • • • Funciones de las válvulas Simbología Tipos de válvulas Válvulas auxiliares 5.- ACTUADORES • • • Tipos de actuadores Construcción Funcionamiento 6.- EJERCICIOS • • • • • • • Alimentador de piezas manual Control de puerta contra incendio Alimentador de piezas semiautomático Mesa indexadora Control de puerta corrediza Prensa neumática (Mando Bimanual Temporizado) Transferencia de material 1.- INTRODUCCION A LA NEUMÁTICA PRÁCTICA • Que puede hacer la neumática? 1 • Propiedades del aire comprimido Neumática INTRODUCCION A LA NEUMÁTICA PRÁCTICA 1 Un sistema neumático es el que transmite y controla la energía por medio de la utilización de liquido o gas presurizado. En la neumática, esta potencia es aire que procede de la atmósfera y se reduce en volumen por compresión aumentando así su presión. El aire comprimido se utiliza principalmente para trabajar sobre un émbolo o paleta. Aunque esta energía se puede utilizar en muchas facetas de la industria es el campo de la neumática industrial el que nos ocupa. La utilización correcta del control neumático requiere un conocimiento adecuado de los componentes neumáticos y de su función para asegurar su integración en un sistema de trabajo eficiente. Aunque normalmente se especifique el control electrónico usando un secuenciador programable u otro controlador lógico, sigue siendo necesario conocer la función de los componentes neumáticos en este tipo de sistema. Este capítulo trata de la tecnología de los componentes de sistemas de control. Describe tipos y características de diseño de equipos de tratamiento de aire, actuadores y válvulas, métodos de interconexión y presenta los circuitos neumáticos fundamentales. ¿QUÉ PUEDE HACER LA NEUMÁTICA? Las aplicaciones del aire comprimido no tienen límites: desde la utilización por parte de la óptica, por medio de aire a baja presión para comprobar la presión del filtro en el ojo humano; la multiplicidad de movimientos lineales y rotativos en máquinas con procesos robóticos, hasta las grandes fuerzas necesarias para las prensas neumáticas y taladros neumáticos que rompen el hormigón. La breve lista y los diagramas indicados a continuación sirven solamente para indicar la versatilidad y variedad del control neumático en funcionamiento en una industria en continua expansión. • • • • • • Accionamiento de válvulas de sistema para aire, agua o productos químicos. Accionamiento de puertas pesadas o calientes. Descarga de depósitos en la construcción, fabricación de acero, minería e industrias químicas. Apisonamiento en la colocación de hormigón. Elevación y movimiento en máquinas de moldeo. Pulverización de la cosecha y accionamiento de otros equipos de tractores. 2 Neumática • • • • • • • • • • • • • • • • • • Pintura por pulverización. Sujeción y movimiento en el trabajo de la madera y la fabricación de muebles. Montaje de planillas y fijaciones en la maquina de ensamblado y máquinas herramientas. Sujeción para encolar, pegar en caliente o soldar plásticos. Sujeción para soldador fuerte y normal. Operación de conformado para curvado, trazado y alisado. Máquina de soldadura fuerte y normal. Ribeteado. Accionamiento de cuchillas de guillotina. Máquinas de embotellado y envasado. Accionamiento y alimentación de maquinaria para trabajar la madera. Plantillas de ensayo. Máquinas herramientas, mecanizado o alimentación de herramientas. Transportadores de componentes y materiales. Robots neumáticos. Calibradores automáticos. Extracción del aire y elevación por vacío de placas finas. Equipo para odontología. 1 Entre otras aplicaciones. PROPIEDADES DEL AIRE COMPRIMIDO Algunas razones importantes comprimido en la industria son: Disponibilidad Muchas fabricas e instalaciones industriales tienen un suministro de aire comprimido en las áreas de trabajo, además de compresores portátiles que pueden ser útiles en lugares lejanos de la planta. Almacenamiento Si es necesario, se puede almacenar fácilmente en grandes cantidades por medio de depósitos. Simplicidad de diseño y control Los componentes neumáticos son de configuración sencilla y se montan fácilmente para proporcionar sistemas automatizados extensos con un control relativamente sencillo. para la extensa utilización del aire 3 Economía La instalación tiene un costo relativamente bajo debido al costo modesto de los componentes. Los actuadores neumáticos no producen calor. 1 4 . Fiabilidad Los componentes neumáticos tienen una larga duración que tiene como consecuencia la elevada fiabilidad del sistema. debido a su larga duración con apenas algunas averías dentro de la vida útil del equipo.Neumática Elección del movimiento Ofrece un movimiento lineal o rotación angular con velocidades de funcionamiento fijas y continuamente variables. polvo o atmósferas corrosivas en los que otros sistemas fallan. Resistencia al entorno A este sistema no le afectan ambientes con temperaturas elevadas. se puede instalar según las normas de “cuanto limpio”. puesto que los actuadores se detienen o se sueltan simplemente. Seguridad No presenta peligro de incendio en áreas de riesgo elevado y el sistema no está afectado por la sobrecarga. También el mantenimiento es poco costoso. Limpieza del entorno Es limpio y. con un adecuado tratamiento de aire en el escape. 2..EL SISTEMA NEUMÁTICO BÁSICO • Sistema de producción de aire 2 • Sistema de consumo de aire . 1 se compone de dos secciones principales: • • El sistema de producción.1 Sistema Neumático Básico SISTEMA DE PRODUCCIÓN DE AIRE Las partes componentes y sus funciones principales son: 1.Compresor El aire tomado a presión atmosférica se comprime y se entrega a presión más elevada al sistema neumático. se requieren otros componentes neumáticos. el caudal y el sentido del movimiento de los actuadores.Neumática EL SISTEMA NEUMÁTICO BÁSICO Los cilindros neumáticos. formar y procesar el material. ilustrado en la figura 1. por ejemplo unidades de acondicionamiento de aire para preparar el aire comprimido y válvulas para controlar la presión. El sistema de consumo del aire (utilización). 2 Figura 1. 2 . Un sistema neumático básico. Se transforma así la energía mecánica en energía neumática. Para accionar y controlar estos actuadores. los actuadores de giro y los motores de aire suministran la fuerza y el movimiento a la mayoría de los controles neumáticos para sujetar. mover.. Filtro de línea Al encontrarse en la tubería principal. transforma la energía eléctrica en energía mecánica. 8.. 3. 10.Manómetro Indica la presión del depósito. este filtro debe tener una caída de presión mínima y la capacidad de eliminar el aceite lubricante en suspensión... sirve para mantener la línea libre de polvo.Válvula anti-retorno Evita que el aire comprimido del compresor que va hacia el deposito. 9.Purga automática Purga toda el agua que se condensa en el depósito sin necesidad de supervisión. 4. Cuanto más grande sea su volumen.. regrese cuando el compresor este parado. 5.Secador de aire refrigerativo Enfría el aire comprimido hasta pocos grados por encima del punto de congelación y condensa la mayor parte de la humedad del aire. 7.Válvula de seguridad Expulsa el aire comprimido en el depósito cuando la presión dentro del mismo a superado su nivel máximo.Motor eléctrico Suministra la energía mecánica al compresor. agua y aceite.Presostato Controla el motor eléctrico detectando la presión en el depósito. 6.Neumática 2. Se regula a la presión máxima a la que desconecta el motor y a la presión mínima a la que vuelve a arrancar el motor. más largos son los intervalos entre los funcionamientos del compresor.... lo que evita tener agua en el resto del sistema. 2 3 . Su tamaño está definido por la capacidad del compresor.Depósito Almacena el aire comprimido... . etc. El método más eficaz es una purga automática que impide que el agua se quede en el tubo en el caso en que se descuide la purga manual. 3.. 6. 5. En la figura se ilustra un cilindro lineal. el aire es tomado de la parte superior de la tubería para permitir que la condensación ocasional permanezca en la tubería principal. 2.Unidad de acondicionamiento del aire Acondiciona el aire comprimido para suministrar aire limpio a una presión óptima y ocasionalmente añade lubricante para alargar la duración de los componentes del sistema neumático que necesitan lubricación.. cuando alcanza un punto bajo. 2 4 .... 4.Válvula direccional Proporciona presión y pone a escape alternativamente las dos conexiones del cilindro para controlar la dirección del movimiento. pero puede ser también un actuador de giro o una herramienta neumática.Actuador Transforma la energía potencial del aire comprimido en trabajo mecánico.Purga automática Cada tubo descendiente debe de tener purga en su extremo inferior.Controladores de velocidad Permiten una regulación fácil y continua de la velocidad de movimiento del actuador.Purga del aire Para el consumo. una salida de agua desde la parte inferior de la tubería irá a una purga automática eliminado así el condensado.Neumática SISTEMA DE CONSUMO DE AIRE 1. .3.TRATAMIENTO DE AIRE • Filtraje (Partes y funcionamiento) • Regulación de la presión (Partes y funcionamiento) • Lubricación (Partes y funcionamiento) 3 . La placa separadora crea una zona de calma debajo del torbellino de aire.Neumática TRATAMIENTO DE AIRE Como se ha descrito anteriormente. Para eliminar estos contaminantes. 3 FILTRAJE Filtro estándar El filtro estándar consta de un separador de agua y un filtro combinados. las partículas más pesadas de suciedad. El elemento filtrante elimina la partícula más fina de polvo. Todo esto puede producir efectos nocivos al equipo neumático. El elemento filtrante estándar elimina todas las partículas contaminantes de hasta 5 micras. La separación del agua se produce principalmente por una rotación rápida del aire. la deformación de las juntas y la corrosión y atasco de las válvulas. impidiendo que el líquido separado vuelta a entrar en la corriente de aire. Este elemento puede retirarse fácilmente. cascarillas de la tubería y otras materias extrañas como por ejemplo material de sellado o empaques forman sustancias gomosas. Tras la compresión. finas partícula de aceite carbonizado. lavarse y reutilizarse un cierto número de veces antes de que sea necesario sustituirlo debido a una caída de presión excesiva. la humedad se condensa en el post-enfriador y en el depósito. incremento al desgaste de las juntas y de los componentes. de cascarilla. es necesario limpiar posteriormente el aire lo más cerca posible del punto de utilización. debe de estar protegido por un protector metálico. Por seguridad. etc. 2 . Si el aire no ha sido deshidratado anteriormente. chispas. El vaso se fabrica normalmente de policarbonato. En ambientes químicos peligrosos deben utilizarse materiales especiales para el vaso. Es recomendable utilizar un vaso metálico. Cuando el mismo esté expuesto a calor. el aire atmosférico lleva polvo y humedad. Entonces el líquido puede ser drenado por una purga manual o automática. de óxido y de aceite carbonizado al fluir el aire hacia la salida. Además. agua y aceite son expulsadas para impactar contra el vaso del filtro antes de ir a depositarse en el fondo. pero siempre queda algo de esta humedad. se recogerá una cantidad considerable de agua y el filtro retendrá impurezas sólidas como partículas de polvo y de óxido. El tratamiento de aire incluye también la regulación de presión y a veces la lubricación. provocada por un deflector ubicado en la entrada del filtro. 3 .2 Típico filtro separador y purga automática opcional Si el agua de condensaciones se acumula a gran velocidad. Regulador estándar Los reguladores de presión pueden tener un émbolo o diafragma para equilibrar la presión de salida contra la fuerza regulable de un resorte.2 ilustra una unidad integrada de purga automática de tipo flotador para filtros estándar. se produce un desgaste rápido con un incremento mínimo o nulo de efectividad. es aconsejable instalar una purga automática. ya que a presiones por encima del nivel óptimo. REGULACIÓN DE LA PRESIÓN La regulación de la presión es necesaria.Neumática 3 Figura 1. La parte derecha de la figura 1. Cuando la presión del aire es demasiado baja. resulta muy costosa esta condición puesto que tiene como consecuencia un rendimiento escaso. Si desciende el nivel de consumo.3 Principio del regulador de presión Cuando el circuito conectado con la salida se encuentra a la presión preestablecida.Neumática La presión de salida se predispone regulando el tornillo que carga el resorte de regulación para mantener abierta la válvula principal. lo que hace aumentar la fuerza sobre el diafragma contra la fuerza del resorte: el diafragma de la válvula se eleva entonces hasta que la fuerza del resorte sea nuevamente igualada. actúa la presión sobre el diafragma creando una fuerza elevadora contra la carga del resorte. Si el nivel de consumo aumenta p2 disminuye ligeramente. 3 Figura 1. permitiendo que fluya desde el orificio de entrada de presión p1 al orificio de la presión de salida p2. lo que hace aumentar el caudal de aire por la válvula hasta que se equilibra el nivel de consumo. 4 . El caudal de aire que pasa por la válvula se reduce hasta que se equilibre el nivel de consumo y se mantenga la presión de salida. lo que hace disminuir la fuerza del diafragma contra la del resorte: el diafragma y la válvula descienden hasta que la fuerza del resorte se iguale nuevamente. p2 aumenta ligeramente. Puesto que p3 se encuentra ahora a una presión estática más baja. 5 . la válvula se queda completamente abierta. En este mismo canal la velocidad del caudal es elevada y la presión estática es baja (Bernoulli). Este problema se puede solucionar creando una tercera cámara con una conexión al canal de salida. cortado en ángulo con la apertura orientada hacia la salida (figura 1. El diagrama se eleva para abrir el asiento de alivio de forma que la presión en exceso puede ser evacuada por el orificio de escape en la cápsula del cuerpo del regulador. Si la presión de salida sube por encima del valor regulado debido a: • • Una nueva regulación a través del regulador a una presión de salida más baja o bien Un impulso contrario extremo desde el actuador.Neumática 3 Orificio de escape Figura 1. Con caudales unitarios muy elevados.4 Función de descarga Sin consumo de aire la válvula está cerrada. Por lo tanto el resorte se estira y se queda más débil y el equilibrio entre p2 en el área del diafragma y el resorte se produce a un nivel más bajo. el equilibrio contra el resorte debilitando a caudales unitarios elevados queda compensado. En efecto se puede mejorar insertando un tubo en la conexión.5). una fuerza mayor está actuando sobre la parte inferior de la válvula. Figura 1.6 Regulador de presión completamente compensado 6 .5 Principio del regulador de caudal compensado 3 Queda aún un inconveniente en el regulador de la figura 1.6. donde se corrige el inconveniente del regulador de caudal compensado. tratando de cerrarla. Esto se puede obviar por medio de una válvula cuyas áreas de superficie sean iguales para la presión de entrada en ambos sentidos. A continuación se muestra al regulador de caudal completamente compensado.Neumática Figura 1. Fig 1.5: si la presión de entrada p1 aumenta. Esto significa que un aumento de la presión de entrada hace disminuir la presión de salida y viceversa. 3 Lubricadores proporcionales En un lubricador (proporcional) se crea una caída de presión entre la entrada y la salida. aceite de lubricación y de mantenimiento de los niveles de aceite. 7 . Para asegurarse de que estén continuamente lubricados.Neumática LUBRICACIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO La lubricación ya no es una necesidad para los componentes neumáticos modernos. La duración y el rendimiento de estos componentes satisfacen por completo los requisitos de la moderna maquinaria de procesos de gran número de ciclos. un caudal unitario disminuido puede no crear la caída de presión suficiente. Cuando no hay caudal. existe la misma presión sobre la superficie del aceite en el vaso. Al contrario. no hay movimiento de aceite. El aire que entra sigue dos caminos: fluye por la paleta amortiguadora hacia la salida y también entra en el vaso del lubricador por la válvula de retención. se añade cierta cantidad al aire comprimido lubricado por medio de un lubricador. un caudal unitario muy alto crearía una caída de presión excesiva y produciría una mezcla de aire-aceite que contendría demasiado aceite y que inundaría el sistema neumático. Con un tamaño fijo de restricción. puesto que están prelubricados para toda su vida. Los sistemas son más higiénicos y esto es especialmente importante en las industrias alimenticias y farmacéutica. c) La atmósfera queda limpia de aceite para un ambiente de trabajo más sano y más seguro. Por consiguiente. directamente proporcional al caudal unitario y se hace subir el aceite del vaso al visualizador del goteo. Las ventajas de los sistemas “no lubricados” incluyen: a) Ahorro en el costo del equipo de lubricación. lo que tendrá como consecuencia una mezcla constante. Algunos equipos aún requieren lubricación. en el tubo del aceite y en el visualizador del goteo. b) Es más limpio. en el caso en que se detuviera temporalmente el caudal de aire. La válvula de retención del aceite retiene el aceite en la parte superior del tubo. El aceite se rompe en partículas minúsculas. para regular automáticamente la caída de presión y mantener siempre una mezcla constante. Esta diferencia de presión fuerza la subida del aceite en el tubo. aunque.Neumática Cuando el aire fluye por la unidad. La válvula de retención del aire posibilita el rellenado de la unidad sin necesidad de desconectar el suministro de aire. el obturador del visualizador de goteo provoca una caída de presión entre la entrada y la salida. El regulador del caudal permite la regulación de la cantidad de aceite para una caída de presión determinada. Puesto que el visualizador de goteo está conectado por un orificio capilar a la zona de baja presión inmediatamente después del mismo. por la válvula de retención del aceite y el regulador del caudal hasta el visualizador. se atomiza y mezcla homogéneamente con el aire debido al torbellino creado por la paleta amortiguadora. 3 Figura 1. 8 . El avance correcto del aceite depende de las condiciones de funcionamiento. como norma general. la presión es inferior a la del vaso.7 Lubricador proporcional La paleta amortiguadora está fabricada en materia flexible para permitir que se doble al aumentar el caudal. el aceite se infiltra por el orificio capilar en al corriente de aire principal de mayor velocidad. ensanchando el paso del caudal. más grande es la caída de presión. Cuanto más elevado es el caudal. se permiten una o dos gotas por ciclo de la máquina. Una vez en el visualizador. R.Neumática Se recomienda un aceite mineral puro de 32 centistokes de viscosidad. Generalmente. En las configuraciones más recientes se pueden instalar fácilmente escuadras de fijación y otros accesorios. Selección del tamaño e instalación El tamaño de la unidad modular debe de seleccionarse de acuerdo con el caudal unitario máximo del sistema. UNIDADES DE FILTRO-REGULADOR-LUBRICADOR (F. regulador de presión y lubricador modular pueden estar combinados en una unidad de servicio conectándose con bloques de unión y anclaje. 3 Figura 1. los fabricantes proporcionan esta información.L.8 Unidad de filtro-regulador-lubricador en una configuración modular 9 .) Los elementos compuestos por filtro. 4.VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL • Funciones de las válvulas • Simbología • Tipos de válvulas 4 .. cerrando o cambiando sus conexiones internas. Una válvula biestable no tiene una posición preferencial y permanece en cualquier posición hasta que se activa una de las dos señales del impulso (función memoria). Las funciones principales y sus símbolos ISO se representan en la figura 1. Para las válvulas de dos y tres posiciones. 4 La primer cifra indica el número de vías (excluidos los oficios del piloto) mientras que la segunda se refiere al número de posiciones que la válvula puede asumir en el tiempo.9 Monoestable y biestable Las válvulas de retorno por muelle (resorte) son monoestables.etc. y es normalmente abierta cuando el aire de alimentación (P) es dirigido a una salida (como por ejemplo el llenado de una cámara de un cilindro). centro cerrado.2/2. Para la válvula de 3 posiciones debe especificarse la tercera posición. 2 . Una válvula es normalmente cerrada cuando el aire de alimentación (P) es bloqueado hacia la aplicación.Neumática VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL FUNCIONES DE LA VÁLVULAS Una válvula de control direccional determina el paso del aire entre sus vías ya sea abriendo. Los primeros dos puntos se expresan normalmente con los términos 5/2. centro presurizado. Las válvulas se define en términos de: • • • Número de vías Número de posiciones (posición normal o no activada) Método de activación. se deriva del código de componentes hidráulicos. Identificación de las vías Originalmente el código de identificación de vías. centro a desfogue. Tienen una posición preferencial definida a la cual vuelven automáticamente cuando desaparece la señal de aire en sentido contrario.3/2. etc. Los conductos de pilotaje que permite la conexión entre la alimentación “1” y la salida “2” se representa “12”. La tabla 1. mientras que los conductos de pilotaje que permiten la conexión entre la alimentación “1” y la salida “4” se representan con el número “14”. contrariamente a la utilización de los números impares. 4 3 . un miembro del grupo de trabajo del ISO (International Standard Organization) tuvo la idea de que la identificación de las vías se representará con números. Finalmente la normatividad da el número “1” para el conducto de alimentación. delante de la letra para posteriormente llegar a la normatividad de ISO 1219. los números “3”.10 muestra las cuatro tipologías fundamentales posibles para la identificación de las vías en uso. los números pares “2”. La segunda vía de escape en una 5/2 era denominada con una “S” ahora es “R1” para la primera y “R2” para la segunda. “5” se utilizan para los conductos de escape o desfogue. excepto el número “1”. El puerto pilotado que conecta la potencia (aire a presión) del conducto “A” era originalmente denominado por “Z” y el puerto que conecta la presión a “B” era denominado con una letra “Y”. El escape era inicialmente indicado con “R” de “Retorno” del aceite al depósito.Neumática La letra “P” para la vía de alimentación se deriva del inglés “Pump” que en hidráulica es la máquina que produce la energía fluida. “4” para el conducto de salida. La salida de una válvula 2/2 o 3/2 siempre esta indicada con una letra “A” y la segunda vía contraría a la primera con letra “B”. Después de 20 años existía un conflicto en lo que se refiere a la simbología hidráulica y neumática. Lo preferible es representarla con números. Neumática 4 Tabla 4. sus conexiones y aplicaciones 4 .9 Funciones de las electroválvulas. La figura 1.11 Varios tipos de válvulas y métodos de cierre hermético 5 .Neumática Alimentación P P P 1 Salida NC A A A 2 Salida NO B B B 4 Escape de NC R R1 EA 3 Tabla 1. con juntas metálicas o elásticas. Válvula de Asiento Junta elástica 4 Válvula de control direccional Válvulas de carrete Válvulas de Corredera Válvulas rotativas Junta metálica Válvulas de corredera plana Figura 1.10 Escape de NO S R2 EB 5 Pilotaje Para NC Z Z PA 12 Pilotaje para NO Y Y PB 14 TIPOS DE VÁLVULA Los dos métodos principales de construcción son de siento vertical y de corredera.11 ilustra los distintos tipos de válvulas. RETORNO Una válvula anti-retorno permite que el aire libre fluya en un sentido y cierre herméticamente el otro.2 Válvulas anti-retorno REGULADORES DE VELOCIDAD Un regulador de velocidad consiste en una válvula de retención y una estrangulación variable en un alojamiento. La figura 4. etc.3 Regulador de velocidad 6 . el aire fluye libremente al cilindro: en b. Estas válvulas se llaman también válvulas de retención. Figura 4.Neumática VALVULAS AUXILIARES VÁLVULAS ANTI . en los accesorios autosellantes. En a. Las válvulas anti-retorno están incorporadas en los controladores de velocidad. fluye hacia atrás. Figura 4. hacia la salida de escape de la válvula con un flujo restringido.3 ilustra un ejemplo típico con la indicación del flujo. Si solamente hay señal en una de las entradas.4). dos entradas de la señal de presión y una salida.4 Válvula selectora de circuito VÁLVULA DE SIMULTANEIDAD (AND) Se trata de una válvula con tres orificios.5). Figura 4. La salida se producirá cuando exista cualquiera de las dos entradas de la señal. dos entradas de la señal de presión y una salida. La salida se producirá cuando existan las dos entradas de la señal. Si solamente hay señal en una de las entradas. Figura 4. el émbolo de doble efecto impide que la presión de la señal salga a escape por el lado opuesto (figura 4. la corredera de la válvula impide que la presión de la señal salga a escape por el puerto de salida 4.5 Válvula de simultaneidad de circuito 7 .Neumática VÁLVULA SELECTORA DE CIRCUITO (SUMA) Se trata de una válvula con tres orificios. 8 .6 Válvula de escape rápido a): Conexión. en lugar de hacerlo por el tubo y la válvula. El disco de goma cierra el orificio de escape (en la parte inferior) mientras que el aire de suministro fluye al cilindro. a b c d Figura 4. Se cierra entonces el orificio de entrada y se abre automáticamente el orificio de escape. con una gran capacidad de caudal. la tubería de suministro es evacuada y la presión del cilindro eleva el disco. Cuando la válvula de control direccional.Neumática VÁLVULA DE ESCAPE RÁPIDO Este componente permite una máxima velocidad de carrera de ida del émbolo realizando el escape del cilindro directamente desde su orificio. d) Evacuación. c) Flujo hacia el cilindro. conectada al orificio de entrada (en la parte superior) se invierte. b) Sin presión o cilindro bajo presión. ACTUADORES • Tipos de actuadores • Construcción • Funcionamiento 5 ..5. Existen dos tipos fundamentales de los cuales se derivan construcciones especiales.12 Cilindro de simple efecto del tipo “normalmente dentro” 2 .Neumática ACTUADORES El trabajo por un actuador neumático puede ser lineal o rotativo. El movimiento lineal se obtiene por cilindros de émbolo: éstos también proporcionan movimiento rotativo con un ángulo de hasta 270° por medio de actuadores del tipo de paleta y de piñóncremallera. y motores neumáticos de rotación continúa. TIPOS DE ACTUADORES Cilindros Lineales Los cilindros neumáticos en distintas configuraciones representan los componentes de energía más comunes que se utilizan en los circuitos neumáticos. • Cilindros de simple efecto con una entrada de aire para producir una carrera de trabajo en un sentido. • Cilindros de doble efecto con dos entradas de aire para producir una carrera de trabajo en un sentido. El émbolo se hace retornar por medio de un resorte interno o por algún otro medio externo como carga. Cilindro de simple efecto Un cilindro de simple efecto desarrolla un trabajo sólo en un sentido.12) 5 Filtro de bronce sinterizado Tope Resorte Embolo Figura 1. • Cilindros de doble efecto con dos entradas de aire para producir una carrera de trabajo de salida y retroceso. movimiento mecánico. Puede ser tipo “normalmente dentro” o “normalmente fuera” (figura 1. etc. expulsar. tanto de salida como retroceso. etc. dado que la presión del aire se aplica alternativamente a los lados opuestos del émbolo. Figura 4. Las culatas de los extremos pueden ser de aleación de aluminio o de hierro maleable y están sujetas por tirantes o bien. marcar. La camisa del cilindro está construida normalmente con un tubo sin costura que puede tener un revestimiento duro y muy bien acabado en la superficie de trabajo interna. latón. 5 3 . Tiene un consumo de aire algo más bajo que el cilindro doble efecto de igual tamaño. El impulso disponible en la carrera de retroceso es menor debido a que el área efectiva del émbolo es más pequeña. Cilindro de doble efecto Con este actuador. en el caso de cilindros pequeños roscados en el tubo del cilindro o embutidos (engargolados). para minimizar el desgaste y el rozamiento.13 Cilindros de doble efecto Construcción del cilindro Se ilustra la construcción de un cilindro de doble efecto. pero se trata sólo de una consideración si el cilindro tiene que “mover” la misma carga en los dos sentidos. Sin embargo. el cuerpo del cilindro puede estar hecho de aluminio. También la adecuación del resorte tiene como consecuencia una longitud global más larga y una longitud de carrera limitada. el trabajo se desarrolla en las dos carreras.Neumática Los cilindros de simple efecto se utilizan para sujetar. hay una reducción de impulso debido a la fuerza contraria del resorte. Para trabajar en entornos agresivos o peligrosos. bronce o acero inoxidable. así que puede ser necesario un diámetro interno más grande. los ángulos de rotación estándar son 90° o 180°.Cremallera El eje de salida tiene tallado un piñón que es una cremallera enganchada a un émbolo doble. 4 .14 Partes componentes de un cilindro de doble efecto con amortiguación neumática ACTUADORES DE GIRO Tipo Piñon . 5 Figura 7.22 Unidad de giro de remallera-piñón.Neumática Puerto Culata anterior Junta tórica de la camisa Junta del embolo Guía del embolo del cilindro Aro Culata posterior magnético Camisa del cilindro Junta rascadora Vástago Junta de amortiguación Tirante Casquillo de amortiguación Figura 1. o 270°. El tamaño del tope determina el giro de 90.Neumática Tipo paleta La presión del aire actúa sobre una paleta que está unida al eje de salida.23 Unidad de giro por paleta 5 . Se puede suministrar topes regulares para ajustar cualquier ángulo de giro de la unidad. La paleta está herméticamente cerrada por una junta de goma o por un revestimiento elastomérico. 180. Figura 7. Una junta especial tridimensional cierra el tope contra el eje y el asiento. .EJERCICIOS RECOMENDACIONES EJERCICIOS Alimentador de piezas manual Control de puerta contra incendio Alimentador de piezas semiautomático Mesa indexadora Paletizador Transferencia de material 6 .6. mangueras de conexión y los ajustes son seguros antes de alimentar el circuito con aire y/o electricidad.Taller de Neumática En éste capítulo usted aplicará los conocimientos adquiridos en las secciones anteriores. 3. 2. 5. Informar de cualquier avería en los componentes ó el circuito. Desconectar el suministro de aire y asegurarse de que el sistema está sin presión antes de desconectar alguna línea de aire. Comprobar que las tuberías. 2. Construir y probar el sistema 5. 4. Identificación de partes del equipo. realizando las siguientes actividades: 1. Diseñar circuitos con las especificaciones dadas. En caso de requerir mover los componentes o sus bases solicitar la instrucción de un experto. Dibujar el circuito 4. 3. Encontrar las averías de un circuito incorrecto ADVERTENCIA Solamente deberá abrirse la línea de comprimido mientras dure la necesidad. 6 6. No deberán ser desmontados los componentes de sus bases y/o fijaciones. 2 . Los actuadores deben estar montados con seguridad. PRECAUCIONES DE SEGURIDAD 1. 3 .Taller de Neumática ALIMENTADOR DE PIEZAS (MANUAL) Accionando un botón pulsador. los artículos son empujados lejos del depósito alimentador a un sistema de bandas transportadoras. Un cilindro de simple efecto facilita esta operación. Cuando el botón pulsador es desactivado el cilindro regresa a su posición inicial (vástago retraído). Taller de Neumática CONTROL DE PUERTA CONTRA INCENDIO Una puerta contra fuego es abierta o cerrada por un cilindro de doble efecto. 6 4 . Las señales de apertura y cierre son dadas por una válvula de accionamiento manual por palanca. Accionado otro botón pulsador PB2. accionado un botón pulsador PB1 la revolvedora es volteada y el material de construcción es vaciado.Taller de Neumática VACIADO DE REVOLVEDORA El material de construcción debe ser vaciado de una revolvedora. la revolvedora regresa a su posición inicial. 5 . La alimentación toma lugar cuando un botón pulsador es accionado y el regreso a la posición de inicio es automática.Taller de Neumática ALIMENTADOR DE PIEZAS (SEMIAUTOMÁTICO) En un proceso de producción. 6 6 . las piezas de trabajo son colocadas en el apilador de un dispositivo alimentador por gravedad. después de que la pieza de trabajo ha alcanzado la posición requerida (usar un cilindro de doble efecto). cuando se desactiva la palanca este mecanismo se apaga.Taller de Neumática MESA INDEXADORA Usando una mesa giratoria indexadora. 7 . las partes o engranes deben coincidir para la siguiente operación: Accionando una palanca la mesa giratoria es indexada por el mecanismo oscilante del vástago del cilindro (cilindro sale y entra de forma continua). Abrir Cerrar 8 .Taller de Neumática CONTROL DE PUERTA CORREDIZA Una puerta corrediza es instalada en el túnel de una mina. Dicha puerta puede ser abierta o cerrada por dos botones pulsadores. desde el lado de afuera o adentro del túnel. 9 . al accionar el botón pulsador PB1 el vástago del cilindro sale. al volver a accionar el mismo botón el vástago regresa.Taller de Neumática MANDO BINARIO Realizar un circuito en el cual. Nota: Se deberá de tomar una presión de forma independiente para la válvula 5/2. para el botón PB1 y para las válvulas condicionantes. B A 10 . El cilindro “B”.Taller de Neumática TRANSFERENCIA DE MATERIAL Unas cajas llegan a una banda transportadora de rodillos y son trasladadas a una segunda banda por los cilindros “A y B”. alcance la posición retraída. debe regresar hasta que el cilindro “A”. Actuadores Válvulas Accionamientos manuales Accionamientos mecánicos Accionamientos eléctricos Accionamientos neumáticos Accionamientos combinados DIAGRAMAS DE CIRCUITOS • Principios básicos Distribución de un circuito • A .APÉNDICE SÍMBOLOS • • • • • • • • 6 Componentes para el tratamiento de aire. Taller de Neumática APÉNDICE Para la correcta construcción de un circuito neumático es esencial conocer como se construyen los símbolos. esta norma combina los componentes hidráulicos y neumáticos. La función específica se indica dentro del rombo usando los símbolos que se explican a continuación. está cruzado por una flecha para indicar la graduabilidad. el resorte de equilibrio. indicado en forma de zigzag. El flujo de aire se indican mediante una flecha. EQUIPO PARA TRATAMIENTO DE AIRE El símbolo básico para los componentes de secado de aire y de limpieza de aire es un rombo que tiene la entrada y la salida dibujadas en una línea desde la esquina izquierda a la derecha. Los símbolos principales son: A B . SÍMBOLOS Los símbolos para los componentes y los sistemas de la Mecánica de Fluidos están normalizados en ISO 1219. Nos muestran la función de un componente pero no representan su construcción. El símbolo básico para los reguladores de presión es un cuadro con las líneas de entrada y salida dibujadas en el centro de los lados izquierdo y derecho. normalmente 2 0 3. el segundo indica las posiciones que puede alcanzar la válvula. No se hace diferencia entre un pistón y otros tipos de cilindro. Fig. los cuadros se alinean lado con lado para tantas funciones como haya. La entrada y el escape (s) se dibujan en la parte inferior. Hay un cuadro para cada función (posición de la válvula). Un actuador giratorio tiene su propio símbolo que se aplica tanto a los tipos de paletas como a los de piñón-cremallera. A2 Símbolos de actuadores y cilindros ISO. 3/2 y 5/2 y es importante entender lo que significa esto. A1 Símbolos para el tratamiento de aire ACTUADORES Un cilindro lineal se dibuja como una sección transversal simplificada. El símbolo básico para una válvula de control direccional es un cuadro o grupos de cuadros. las salidas se dibujan en la parte superior. etc. El primer número de la configuración indica el número de orificios de vías que tiene una válvula. se les da la designación 2/2.Taller de Neumática Fig. C . A VÁLVULAS A las válvulas para el control direccional. Así una válvula para el control direccional 5/2 o 3/2 tiene un símbolo con dos cuadros una válvula para el control direccional 5/2 o 3/2 tienen un símbolo con dos cuadros una válvula tiene tres cuadros. Ya que una válvula para el control direccional tiene dos o más funciones. Taller de Neumática Dentro del cuadro. Las conexiones internas se representan con un punto. Si un orificio externo está internamente cerrado. Los conductos (alimentación utilización) se representan en un solo cuadro de la válvula. las trayectorias del flujo se indican mediante flechas entre orificios interconectados. A ACCIONAMIENTOS MANUALES ACCIONAMIENTOS MECÁNICOS D . se muestra con el símbolo T. explica como se combinan estos elementos simbólicos para formar un símbolo de válvula completo.3 que aparece a continuación. A Figura A.Taller de Neumática ACCIONAMIENTOS ELÉCTRICOS ACCIONAMIENTOS NEUMÁTICOS ACCIONAMIENTOS COMBINADOS La figura A.3 E . F . tienen que reflejar estos supuestos. pero accionada.4 ilustra esto: Figura A.4 Principios básicos en un diagrama del circuito A Las válvulas accionadas (fin de carrera) mecánicamente. Se supone que la alimentación está con presión. En una válvula 3/2 normalmente cerrada. la salida está conectada con la alimentación y. esto es. Las posiciones en las que se han dibujado los diversos componentes. pero en el caso de circuitos mixtos. La figura A.Taller de Neumática DIAGRAMAS DE CIRCUITO PRINCIPIOS BÁSICOS Un diagrama de circuito se dibuja con el sistema en reposo. con las conexiones externas dibujadas en el cuadro del lado del accionamiento. se tiene en la posición accionada. igualmente si el pilotaje de una válvula accionada neumáticamente y monoestable está bajo presión. que controlan las posiciones de reposo de los cilindros. por consiguiente. están accionadas en la posición de reposo y se tiene que dibujar la figura en consecuencia. no hay potencia eléctrica. bajo presión. 6 Reglas para la posición de reposo del solenoide y las válvulas neumáticas A Válvulas accionadas mecánicamente Figura A.7 Reglas para la posición de reposo de las válvulas accionadas mecánicamente G .Taller de Neumática Figura A.5 Reglas respecto a las posiciones de la válvula: Funciones manual MÉXICO Válvulas accionadas eléctrica y neumáticamente Figura a. En consecuencia. con el cilindro que lleva a cabo la primera carrera del ciclo en la parte izquierda. se supone que la dirección de la energía de trabajo va desde la parte inferior a la parte superior y la secuencia del ciclo de trabajo desde la izquierda a la derecha. H . Las válvulas 3/2 de palanca y rodillo. están situadas en el nivel inferior. los cilindros y las válvulas de potencia están situadas en la parte superior. que controlan las posiciones finales de los cilindros. puede haber válvulas adicionales para conseguir la secuencia correcta (La función A de memoria y/o ciertos enclavamientos con funciones lógicas). Entre estas últimas válvulas de los cilindros.Taller de Neumática DISTRIBUCIÓN DE UN CIRCUITO En un diagrama de circuito.