NEUMÁTICA BÁSICA 3 Contenido OBJETIVO ....................................................................................................... 4 INTRODUCCIÓN ............................................................................................. 4 1. FUNDAMENTOS DE NEUMÁTICA. ................................................................ 5 Estructura de un sistema neumático.................................................................... 5 Ventajas de la Neumática.................................................................................... 7 Desventajas de la Neumática .............................................................................. 8 Unidades, magnitudes y formulas........................................................................ 9 Generación del aire comprimido. ....................................................................... 11 Tipos de compresores. ...................................................................................... 12 Tratamiento del aire comprimido. Unidad FRL ................................................ 15 2. ACTUADORES LINEALES, ROTATIVOS y MOTORES NEUMÁTICOS....... 18 Cilindro de simple efecto.................................................................................... 18 Cilindro de doble efecto ..................................................................................... 19 Cilindros con amortiguación interna................................................................... 20 Cilindro de vástago pasante .............................................................................. 20 Cilindros en Tandem.......................................................................................... 21 Cilindros de percusión ....................................................................................... 21 Cilindros rotativos. ............................................................................................. 22 Cilindros de cable .............................................................................................. 23 Cilindros sin vástago.......................................................................................... 23 Motores neumáticos. ......................................................................................... 24 Motores de pistones .......................................................................................... 25 3. VÁLVULAS..................................................................................................... 26 Válvulas de direccionales .................................................................................. 26 Accionamientos de válvulas............................................................................... 31 Válvulas reguladoras de caudal......................................................................... 32 Válvulas antirretorno.......................................................................................... 33 Válvulas lógicas ................................................................................................. 34 Válvulas OR....................................................................................................... 35 Denominación de los componentes según la norma ISO 1219-2...................... 37
NEUMÁTICA BÁSICA 4 Válvula generadora de vacío ............................................................................. 39 Generadores de vacío neumáticos .................................................................... 40 El timer neumático. ............................................................................................ 41 4. APLICACIONES INDUSTRIALES DE LA NEUMÁTICA ................................ 44 Desarrollo, programación y simulación de procesos industriales y estaciones de trabajo................................................................................................................ 44 5. BIBLIOGRAFÍA .............................................................................................. 45 6. CUADRO DE REFERENCIAS ....................................................................... 45
NEUMÁTICA BÁSICA 5 OBJETIVO Al finalizar el curso el capacitando será capaz de entender el funcionamiento de los principales elementos neumáticos, así como interpretar los diagramas de control básicos, aprenderá a diseñar sistemas que le permitan automatizar procesos industriales con actuadores neumáticos y válvulas de control. INTRODUCCIÓN En la industria de hoy en día, la mayoría de los procesos industriales son realizados por maquinaria electromecánica en conjunto con actuadores neumáticos. En gran parte de los diferentes tipos de industria la neumática tiene un gran papel pues está muy inmersa en el control de los procesos automatizados de producción. En este manual se abordará el tema de la neumática desde lo más básico hasta llegar a diseñar circuitos que permitan al alumno resolver problemas reales en sus centros de trabajo.
NEUMÁTICA BÁSICA 6 1. FUNDAMENTOS DE NEUMÁTICA. Estructura de un sistema neumático. Los sistemas neumáticos son sistemas que utilizan el aire u otro gas para la transmisión de la potencia y señales. Dentro del campo de la neumática la tecnología se ocupa sobre todo, de la aplicación del aire comprimido en la automatización industrial (Empaquetado, ensamblado). Los circuitos neumáticos convierten la energía del aire comprimido en energía mecánica, tiene gran campo de aplicación (martillos y herramientas neumáticas, dedos de robots etc.). Un circuito neumático básico puede representarse en el siguiente diagrama: Los circuitos neumáticos utilizan aire sometido a presión para transmitir fuerza. Este aire se obtiene directamente de la atmosfera y se prepara para poder ser utilizado en los circuitos.
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7 • ····�·· • •• En resumen la estructura de un sistema neumático seria así: Estructura de Sistemas Neumaticos Un sistema de control y mando neumatico se compone de los siguientes elelemencos: (Actuadores]••••�•• • aec, neumaeicos cilindres bombas : 1 1 11 1 1 Elementos de mando elementos de maniobra valvujas de vias seña res de proceso • tempo,i2'.adores � � �:-:� � Elementos de valvulas de presión procesamiento [ Sensores]••••� • valvulas de p�!sador e valvufas de rodillo • deteccer de proximidad e compresor Suministro de energra •••••••••••••••••••••••• acumulador e regulador unidad meto, discribu c. ion 0---
NEUMÁTICA BÁSICA 8 La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía, para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y, por tanto, al aplicarle una fuerza se comprime, mantiene esta compresión y devuelve la energía acumulada cuando se le permite expandirse. La neumática trata de la generación y transformación de movimientos mediante el aire como fuente de energía; aplica también al conjunto de aparatos destinados a operar con aire. Ventajas de la Neumática Cantidad: el aire se encuentra disponible prácticamente en todos los lugares en cantidades ilimitadas. Almacenamiento: Mediante acumuladores es posible recopilar aire para abastecer el equipo de trabajo. Transporte: El aire puede ser llevado a través de tuberías a grandes distancias sin necesidad de instalar una red de retorno y puede también ser trasladado mediante recipientes Cilindros o botellas con aire comprimido. Seguridad: No existe riesgo de explosión ni de incendio, lo que minimiza la necesidad de adecuar sistemas de seguridad en industrias textiles, del papel, de la madera y de la goma. Velocidad: Los actuadores neumáticos presentan gran rapidez en sus movimientos que pueden ser fácilmente regulables. Temperatura: Las variaciones de temperatura no afectan de manera representativa el comportamiento de los equipos neumáticos, permitiendo un funcionamiento seguro sin importar las condiciones extremas de trabajo. Limpio: El aire no contamina el medio ambiente, siempre y cuando no se le acondicionen lubricadores; este detalle es importante tenerlo en cuenta en
NEUMÁTICA BÁSICA 9 aplicaciones donde se trabaja con alimentos, con productos farmacéuticos y aquellos productos que requieran algunas condiciones de higiene. Desventajas de la Neumática Fuerza: El aire comprimido es económico sólo hasta cierta fuerza. Condicionado por la presión de servicio normalmente usual de 700 kPa (7 bar), el límite, también en función de la carrera y la velocidad, es de 20.000 a 30.000 N. Ruido: El aire que escapa de los elementos neumáticos ocasiona bastante ruido, sin embargo éste puede ser controlado ubicando elementos silenciadores. Preparación: Antes de ser utilizado el aire debe ser llevado a un proceso de limpieza y secado, procurando conservar los elementos neumáticos exentos de desgaste, esto lo hace demasiado costoso. Movimientos heterogéneos: Debido a la compresión del aire se presentan variaciones en el comportamiento de las velocidades de los actuadores no se pueden obtener movimientos uniformes ni precisos.
NEUMÁTICA BÁSICA 10 Unidades, magnitudes y formulas. Propiedades de los Fluidos Los fluidos, incluido el aire tiene unas series de propiedades y magnitudes para cuantificarlo. Algunas magnitudes que definen a los fluidos son la presión, el caudal y la potencia. Presión: Se define como la relación entre la fuerza ejercida sobre la superficie de un cuerpo. Presión = Fuerza / Superficie Las unidades que se utilizan para la presión son: 1 atmósfera ≈ 1 bar = 1 kg/cm2 = 10 5 pascal Caudal: es la cantidad de fluido que atraviesa la unidad de superficie en la unidad de tiempo. Caudal = Volumen / tiempo Potencia: es la presión que ejercemos multiplicada por el caudal. W(potencia) = Presión x Caudal El aire comprimido que se emplea en la industria procede del exterior. Se comprime hasta alcanzar una presión de unos 6 bares de presión, con respecto a la atmosférica (presión relativa). Los manómetros indican el valor de presión relativa que estamos utilizando. Para su estudio se considera como un gas perfecto.
NEUMÁTICA BÁSICA 11 Presión atmosférica Torricelli realizó un experimento que consistía en verter mercurio en un tubo de vidrio, colocó el tubo de vidrio en una cubeta rellena de mercurio, dejando la parte abierta del tubo dentro de la cubeta y la parte cerrada en el exterior de la cubeta. Realizando dichas operaciones, observó que el mercurio quedaba a determinada altura dentro del tubo. Pero lo curioso del experimento era que la altura en que quedaba el mercurio dentro del tubo, variaba dependiendo de la altitud y de ciertas condiciones climatológicas. Al hacerlo sobre el nivel del mar, la altura del mercurio alcanzaba los 760 mm. A este valor se le denominó 1 atmósfera. La presión atmosférica es la presión que ejerce la atmósfera sobre todos los cuerpos de la tierra o que están en el interior de la atmósfera. Conversiones y equivalencias.
11 NEUMÁTICA BÁSICA Generación del aire comprimido. La mayor parte de los compresores suministran un caudal discontinuo de aire, de manera que se debe almacenar en un depósito. El depósito a demás sirve para evitar que los compresores estén en funcionamiento constantemente, incluso cuando no se necesita gran caudal de aire, también ayudan a enfriar el aire. Los depósitos generalmente disponen de manómetro que indica la presión interior, una válvula de seguridad que se dispara en caso de sobrepresiones y una espita para el desagüe de las condensaciones que se producen en el interior del depósito. Para transportar el aire es necesario utilizar conductores. Los conductores utilizados son tuberías metálicas o de polietileno de presión. El diámetro de las tuberías depende de las necesidades de caudal que requiere la instalación, teniendo en cuenta la caída de presión producida por las pérdidas y la longitud de las tuberías.
12 NEUMÁTICA BÁSICA Tipos de compresores. a) Compresores de embolo Son los de uso más difundido, en donde la compresión se efectúa por el movimiento alternativo de un pistón accionado por un mecanismo biela-manivela. En la carrera descendente se abre la válvula de admisión automática y el cilindro se llena de aire para luego en la carrera ascendente comprimirlo, saliendo así por la válvula de descarga. B) Compresores de membrana Son de construcción sencilla y consisten en una membrana accionada por una biela montada sobre un eje motor excéntrico. Permiten la producción de aire comprimido absolutamente exento de aceite. Utilizados en medicina y ciertos procesos químicos donde se requiera aire sin vestigios de aceite y de gran pureza.
13 NEUMÁTICA BÁSICA c) Compresores de paletas También llamados mutílatelas o de émbolos rotativos. Constan de una carcasa cilíndrica en cuyo interior va un rotor montado excéntricamente de modo de rozar casi por un lado la pared de la carcasa formando así del lado opuesto una cámara de trabajo en forma de media luna. Esta cámara queda dividida en secciones por un conjunto de paletas deslizantes alojadas en ranuras radiales del rotor. Al girar este último, el volumen de las secciones varía desde un máximo a un mínimo, produciéndose la aspiración, compresión y expulsión del aire sin necesidad de válvula alguna. d) Compresores de tornillo La compresión de estas máquinas es efectuada por dos rotores helicoidales, uno macho y otro hembra que son prácticamente dos tornillos engranados entre sí y contenidos en una carcasa dentro de la cual giran.
14 NEUMÁTICA BÁSICA En su rotación los lóbulos del macho se introducen en los huecos de la hembra desplazando el aire axialmente, disminuyendo su volumen y por consiguiente aumentando su presión. e) Compresores de roots Solo transportan el volumen de aire aspirado del lado de aspiración al de compresión, sin comprimirlo en este recorrido. No hay reducción de volumen y por lo tanto tampoco aumento de presión. El volumen que llega a la boca de descarga, todavía con la presión de aspiración, se mezcla con el aire ya comprimido de la tubería de descarga y se introduce en la cámara llegando este a la presión máxima siendo luego expulsado.
NEUMÁTICA BÁSICA 15 f) Compresor Axial Se basan en el principio de la compresión axial y consisten en una serie de rodetes consecutivos con alabes que comprimen el aire. Se construyen hasta 20 etapas de compresión (20 rodetes). Tratamiento del aire comprimido. Unidad FRL Se utiliza un filtro de aire, un regulador de presión y un lubricador de aire a presión. Estos 3 elementos se combinan en una unidad conocida como “Unidad de Mantenimiento”, también conocido como FRL. Ésta tiene la función de acondicionar el aire a presión y se antepone al mando neumático. Filtro El filtro tiene la misión de extraer del aire comprimido circulante todas las impurezas y el agua condensada. En los procesos de automatización neumática se tiende cada vez a miniaturizar los elementos (problemas de espacio), fabricarlos con materiales y procedimientos con los que se pretende el empleo
NEUMÁTICA BÁSICA 16 cada vez menor de los lubricadores. Consecuencia de esto es que cada vez tenga más importancia el conseguir un mayor grado de pureza en el aire comprimido, para lo cual se crea la necesidad de realizar un filtraje que garantice su utilización. El filtro tiene por misión Regulador El regulador tiene la misión de mantener la presión de trabajo (secundaria) lo más constante posible, independientemente de las variaciones que sufra la presión de red (primaria) y del consumo de aire. La presión primaria siempre ha de ser mayor que la secundaria. Es regulada por la membrana (1), que es sometida, por un lado, a la presión de trabajo, y por el otro a la fuerza de un resorte (2), ajustable por medio de un tornillo (3). A medida que la presión de trabajo aumenta, la membrana actúa contra la fuerza del muelle. La sección de paso en el asiento de válvula (4) disminuye hasta que la válvula cierra el paso por completo. En otros términos, la presión es regulada por el caudal que circula. Al tomar aire, la presión de trabajo disminuye y el muelle abre la válvula. La regulación de la presión de salida ajustada consiste, pues, en la apertura y cierre constantes de la válvula. Al objeto de evitar oscilaciones, encima del platillo de válvula (6) hay dispuesto un amortiguador neumático o de muelle (5). La presión de trabajo se visualiza en un manómetro. Cuando la presión secundaria aumenta demasiado, la membrana es empujada contra el muelle. Entonces se abre el orificio de escape en la parte central de la membrana y el aire puede salir a la atmósfera por los orificios de escape existentes en la caja. Lubricador El lubricador tiene la misión de lubricar los elementos neumáticos en medida suficiente. El lubricante previene un desgaste prematuro de las piezas móviles, reduce el rozamiento y protege los elementos contra la corrosión. Son aparatos que regulan y controlan la mezcla de aire-aceite. Los aceites que se emplean deben ser:
NEUMÁTICA BÁSICA 17 • Muy fluidos • Contener aditivos antioxidantes • Contener aditivos antiespumantes • No perjudicar los materiales de las juntas • Tener una viscosidad poco variable trabajando entre 20 y 50° C • No pueden emplearse aceites vegetales (Forman espuma). 2. ACTUADORES LINEALES, ROTATIVOS y MOTORES NEUMÁTICOS. • Cilindro de simple efecto. • Cilindro de doble efecto • Cilindro sin vástago. • Cilindros rotativos. • Motores neumáticos. • Ventosas La energía del aire comprimido se transforma en trabajo mecánico por medio de cilindros en un movimiento lineal de vaivén, y por medio de motores neumáticos, en movimiento de giro. Se clasifican en 2 grupos según la forma de su movimiento, si es lineal o giratorio.
NEUMÁTICA BÁSICA 18 Cilindro de simple efecto En éstos el esfuerzo neumático va en un solo sentido, es decir, que reciben aire a presión solo por un lado. Tienen una sola conexión de aire comprimido. El vástago regresa por el efecto del muelle incorporado a él o por fuerzas exteriores.
NEUMÁTICA BÁSICA 19 Cilindro de doble efecto En este tipo de actuadores, el esfuerzo neumático se realiza en ambos sentidos. El aire a presión anima al embolo a realizar un movimiento de traslación en los 2 sentidos, por ello se dispone de fuerza útil en las 2 direcciones. Estas no tienen muelle de reposición y además tienen 2 conexiones de alimentación y evacuación.
NEUMÁTICA BÁSICA 20 Cilindros con amortiguación interna Se usa el cilindro de doble efecto para trasladar grandes masas, se coloca una amortiguación interna con el objeto de evitar choques bruscos y daños del cilindro. Ésta entra en el instante antes de alcanzar el final de la carrera. Cilindro de vástago pasante Se le conoce también como cilindro de doble vástago. En estos cilindros existe la posibilidad de realizar un trabajo a ambos lados del mismo. Además la guía se ve favorecida por tener 2 puntos de apoyo.
NEUMÁTICA BÁSICA 21 Cilindros en Tandem Ésta ejecución está compuesta por 2 cilindros de doble efecto que se encuentran acopladas mecánicamente entre sí. Tienen gran fuerza con diámetro reducido. Se usa en equipos neumáticos de carreras pequeñas y fuerzas grandes. Cilindros de percusión También se conocen como cilindros de impacto. En este se aprovecha además de la energía de percusiones normal, la energía de movimiento. Si se utilizan cilindros normales para trabajos de conformación las fuerzas pueden obtenerse de 25- 500Nm.
22 Propiedad de INADET – CENALTEC. Prohibida la reproducción parcial o total. Cilindros rotativos. En esta ejecución de cilindro de doble efecto, el vástago es una cremallera que acciona un piñón y transforma el movimiento lineal en un movimiento giratorio hacia la izquierda o hacia la derecha, según el sentido del émbolo. Los ángulos de giro corrientes pueden ser de 45°,90 ,180°,290° hasta 720°. Es posible determinar el margen de giro dentro del margen total por medio de un tornillo de ajuste. El par de giro es función de la presión, de la superficie del émbolo y de la desmultiplicación. Los accionamientos de giro se emplean para voltear piezas, doblar tubos metálicos, regular acondicionadores de aire, accionar válvulas de cierre, válvulas de tapa, etc
NEUMÁTICA BÁSICA 23 Cilindros de cable Este es un cilindro de doble efecto. Los extremos de un cable, guiado por medio de poleas, están fijados en ambos lados del émbolo. Este cilindro trabaja siempre con tracción. Aplicación: Apertura y cierre de puertas; permite obtener carreras largas, teniendo dimensiones reducidas. Cilindros sin vástago Está compuesto por una camisa, un embolo y un carro exterior montado sobre un cilindro, el embolo puede moverse libremente en el cilindro de acuerdo a las señales neumáticas recibidas.
NEUMÁTICA BÁSICA 24 Motores neumáticos. Los motores transforman la energía de presión en trabajo mecánico a través de un movimiento rotativo. Esto no tiene limitante en el ángulo de giro. Los más usuales son: Motores de paletas Estos motores tienen un rotor montado excéntricamente en un cilindro, con paletas longitudinales alojadas en ranuras a lo largo del rotor. El par se origina cuando el aire a presión actúa sobre las paletas. El número de paletas suele ser de 4 a 8. Normalmente cuatro o cinco paletas son suficientes para la mayoría de las aplicaciones. Se utilizan mayor número de paletas cuando se necesita mejorar la fiabilidad de la máquina y su par de arranque. Los motores de paletas giran desde 3000 a 25000 R.P.M., en vacío.
NEUMÁTICA BÁSICA 25 Motores de pistones a) Los motores neumáticos de pistones tienen de 4 a 6 cilindros. La potencia se desarrolla bajo la influencia de la presión encerrada en cada cilindro. b) Trabajan a revoluciones más bajas que los motores de paletas. Tienen un par de arranque elevado y buen control de su velocidad. Se emplean para trabajos a baja velocidad con grandes cargas. c) Pueden tener los pistones colocados axial o radialmente.
NEUMÁTICA BÁSICA 26 3. VÁLVULAS Válvulas de direccionales Estas válvulas son los componentes que determinan el camino que ha de seguir el aire en cada momento, gobernando el sentido de desplazamiento de los actuadores. Trabajan en dos o más posiciones fijas determinadas. En principio, no pueden trabajar en posiciones intermedias. Se pueden clasificar de varias maneras, por su construcción interna, por su accionamiento y por el número de vías y posiciones. La clasificación más importante es por el número de vías y posiciones, aunque en este tipo de clasificación no se tiene presente su construcción ni el pilotaje que lleva. Si tenemos la clasificación de estas válvulas por su tipo de accionamiento, tendremos la información precisa para saber si la válvula acciona directamente o indirectamente. En cambio, si hacemos una clasificación por su construcción física, sabremos si es de corredera, de disco o de asiento. Para empezar tenemos que hacer una serie de consideraciones, explicar que es lo que entendemos por vías y posición, de esta manera clarificaremos este complejo tema: Vía: Entendemos por vía, el orificio de conexión externa que dispone la válvula. No se deben tener en cuenta, los orificios que sean de purga, o las conexiones que disponga la válvula para su pilotaje.
NEUMÁTICA BÁSICA 27 Posición: Se refiere a las conexiones internas, es decir, la válvula nos indicará las conexiones internas que puede realizar según su diseño, que será el número de posiciones. Ahora que ya sabemos la relación existente entre vías y posiciones, y que clase de conexión son, podemos explicar su representación gráfica o simbología: La válvula se representa por una serie de cuadrados, cada cuadrado de la válvula representa una posición que la válvula puede adoptar. Lo más común es encontrarse con válvulas de dos posiciones. Cuando se representa una válvula en un esquema o plano neumático, siempre se hace respecto a su posición de reposo o inicial, nos referimos a las líneas externas que representan los tubos de conexión y que aquí no estarán dibujadas para no confundir. En el dibujo podemos observar dos cuadros, es decir, dos posiciones. Las vías se dibujan en el interior de cada posición o cuadrado. Las vías que se hallen cerradas, se representan con una T, y las vías conectadas entre sí las veras unidas por una línea con una o dos flechas. Las flechas nos indican el sentido de circulación del aire, de aquí podemos deducir que dos flechas nos informan de doble sentido de circulación del aire.
NEUMÁTICA BÁSICA 28 Ahora bien, hemos dicho "líneas cerradas", esto entendido literalmente no es correcto. Estas líneas pueden ser tubos que sean de escape, con lo cual, habrá que hacerle el dibujo correspondiente; o bien, pueden ser tubos que lleven a la red de aire, a lo cual, habrá que hacerle su dibujo externo. De todos modos, en el símbolo de la válvula se representa con una T. Antiguamente las vías estaban representadas o nombradas con letras mayúsculas; en la actualidad esto no sucede, se nombran con números. Pero, independientemente que nos encontremos planos antiguos o actuales, siempre veremos esta nomenclatura escrita en la posición de reposo o inicial, y NUNCA, se vuelve a escribir la nomenclatura en la otra u otras posiciones, principalmente para no complicar la comprensión del plano o esquema. Así, nos encontramos con diferentes tipos de válvulas, por ejemplo, la válvula 2/2. Pero en este 2/2, ¿qué significa cada 2? Perfecto, vamos a explicarlo. El primer 2, nos indica el número de vías, y el segundo 2, nos dice el número de posiciones. Otro ejemplo más claro: La válvula 3/2, es una válvula de tres vías y dos posiciones. Se presentan las más comunes:
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30 Válvula 3/2
NEUMÁTICA BÁSICA 31 Válvula 5/2 Accionamientos de válvulas Las válvulas pueden ser accionadas de diferentes maneras, incluso pueden accionarse de manera distinta en un sentido u otro. El accionamiento puede ser manual, mecánico, neumático o eléctrico Disponemos de dos tipos de accionamiento, los que se realizan de forma indirecta, es decir, mediante electricidad o mecánica, y los accionamientos manuales o directos, con algún tipo de mecanismo para que un operario interactúe. Así podemos llegar a la conclusión de que existen accionamientos mixtos: 1. Manual o directo. 2. Servo pilotado o semidirecto o semiindirecto. 3. Indirecto o pilotado. Cuando hablamos de accionamiento, siempre nos estaremos refiriendo, al movimiento de la parte móvil que consta en la válvula.
NEUMÁTICA BÁSICA 32 Válvulas reguladoras de caudal. Válvula estranguladora unidireccional: Se encarga de permitir el paso del aire libremente cuando circular desde el terminal 2 al 1. Mientras que estrangula el aire cuando circula desde el terminal 1 al 2. Se utiliza para hacer que los cilindros salgan o entren más lentamente.
NEUMÁTICA BÁSICA 33 Válvulas antirretorno. Este tipo de válvula está diseñada para que deje fluir el aire en un sentido, mientras bloquea el sentido contrario. Aquí podemos observar representadas los tres tipos de válvula antirretorno que existen. El símbolo de la derecha representa una válvula antirretorno pilotada. La diferencia que tiene respecto a los otros dos tipos, es que cuando no está siendo pilotada actúa como una válvula antirretorno normal, mientras que cuando se la comanda o pilota, permite el paso del fluido en el sentido contrario.
34 NEUMÁTICA BÁSICA En cambio, los otros dos símbolos, representan a válvulas antirretorno que solo admiten un sentido de paso de fluido o aire. El símbolo central, quiere decir que funciona con un muelle. Las válvulas antirretorno se colocan antes que las válvulas de distribución, de esta forma protegen al circuito de posibles cortes de aire y de interferencias entre componentes. Válvulas lógicas Las válvulas simultáneas tienen dos entradas, una salida y un elemento móvil, en forma de corredera, que se desplaza por la acción del fluido al entrar por dos de sus orificios, dejando libre el tercer orificio. Sí solamente entra fluido por un orificio, el orificio que debería dejar paso al fluido, queda cerrado. Se trata de una válvula que implementa la función AND, esto es, sólo permite pasar el 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 sólo se activará cuando existe presión en las dos entradas.
35 NEUMÁTICA BÁSICA Válvulas OR Las válvulas selectivas tienen 2 entradas y una salida. Su elemento móvil suele ser una bola metálica. Cada una de las entradas está conectada a un circuito diferente, por este motivo se llaman válvulas selectivas. Este tipo de válvula se
36 NEUMÁTICA BÁSICA utiliza cuando deseamos accionar una máquina desde más de un sitio de mando. El funcionamiento es sencillo de entender, si entra aire por una entrada, la bola se desplazará obturando la otra entrada y dejando salir el fluido por la salida. Alguien se preguntará que sucede si se da la casualidad de que entre aire por las dos entradas a la vez, pues se cerrará la que menos presión tenga, y si tiene igual presión continuará cerrada la salida porque esta no es la condición de servicio de la válvula. Se trata de una válvula que implementa la función OR.
37 NEUMÁTICA BÁSICA Denominación de los componentes según la norma ISO 1219-2. Según la norma ISO 1219-2:1995-12 utilizada hasta ahora, la identificación de los componentes incluidos en esquemas de distribución (o esquemas de circuitos) neumáticos y eléctricos se realizaba de la forma que se muestra a continuación. Situación actual. Para identificar inequívocamente los componentes incluidos en esquemas de circuitos, se utilizan identificaciones de componentes o referencias de identificación. En el caso de esquemas neumáticos y eléctricos, las reglas de identificación están definidas en las normas ISO 1219-2 y EN 81346-2. Lamentablemente en ambas normas se utilizan denominaciones diferentes. Situación actual en relación con las normas ISO 1219-1 y ISO 1219-2: • ISO 1219- 1:2006-10: norma retirada, sustituida por ISO 1219-1:2012-06 • ISO 1219-2:1995- 12: norma retirada, sustituida por ISO 1219-2:2012-09. Clave de identificación de componentes según ISO 1219-2:2012-09 En la versión actual de la norma ISO 1219-2:2012-09 se prescinde del uso de la letra de identificación que describe la función del componente. Cada componente
NEUMÁTICA BÁSICA 38 (exceptuando cables y tubos flexibles) se identifica tal como se muestra a continuación. Número de circuito De preferencia se utiliza el número 0 para identificar todos los componentes relacionados con la alimentación de energía. Las demás cifras se atribuyen a las diversas cadenas de mando (circuitos). Número de componente En un esquema de distribución, cada componente incluido en un sistema de control electroneumático está provisto de una identificación y de un número. En un mismo circuito, los componentes que tienen la misma identificación, son numerados correlativamente desde abajo hacia arriba y desde la izquierda hacia la derecha.
NEUMÁTICA BÁSICA 39 Nomenclatura de válvulas Válvula generadora de vacío Los generadores de vacío establecen el vacío necesario para los procesos de manipulación. El vacío se genera neumáticamente o bien eléctricamente. Los generadores de vacío neumáticos realizan tiempos de ciclo cortos y gracias a su diseño compacto y ligero se pueden integrar directamente en el sistema. Los generadores de vacío eléctricos se utilizan en aplicaciones en las que no se
NEUMÁTICA BÁSICA 40 dispone de aire comprimido o en las que se requieren elevadas potencias de aspiración. Generadores de vacío neumáticos Eyectores Los eyectores funcionan según el principio de Venturi y se distinguen entre eyectores de una etapa y eyectores con tecnología de toberas Eco. En los eyectores se introduce aire comprimido a través de la conexión (A). Éste fluye por la tobera Venturi (B). El aire se ve acelerado y comprimido. Después de pasar por la tobera se alivia el aire acelerado y se produce una depresión (vacío). De este modo, el aire se aspira a través de la conexión de vacío (D). El aire aspirado y el aire comprimido salen a través del silenciador (C). En los eyectores con tecnología de toberas Eco, el vacío fluye a través de varias toberas Venturi sucesivamente conectadas. La suma de las capacidad es de cada tobera da como resultado la capacidad total de aspiración. Ventajas de los eyectores Diseño compacto Peso reducido Establecimiento del vacío rápido No tienen componentes en moción, por lo que precisan poco mantenimiento y no sufren desgaste Se pueden montar en cualquier posición No producen formación de calor El efecto Venturi consiste en un fenómeno en el que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión cuando aumenta la velocidad al pasar por una zona de sección menor. 1 En ciertas condiciones, cuando el aumento de velocidad es muy grande, se llegan a producir presiones negativas y entonces, si en este punto del conducto se introduce el extremo de otro conducto, se produce una aspiración del fluido de este conducto, que se
NEUMÁTICA BÁSICA 41 mezclará con el que circula por el primer conducto. Este efecto, demostrado en 1797, recibe su nombre del físico italiano Giovanni Battista Venturi (1746-1822).2 El timer neumático. Es una válvula neumática, resultado de la combinación de otras. En concreto está formada por dos válvulas y un elemento acumulador de aire. Una válvula de estrangulación con antirretorno. Un acumulador de aire a presión. Una válvula distribuidora 3/2, pilotaje neumático. El temporizador de la siguiente imagen es normalmente cerrado y cuando actúa, permite el paso del aire.
NEUMÁTICA BÁSICA 42 La regulación del tiempo se logra estrangulando el paso del fluido que llega por la línea 12 al acumulador. Cuando la cantidad de aire introducido al acumulador genera una presión suficiente para vencer el resorte, se acciona la válvula distribuidora para permitir el paso de aire y establecer comunicación entre 1 y 2. Cuando la línea 12 se pone en descarga, el fluido sale del acumulador a través del antirretorno, sin estrangulación, permitiendo la conmutación de la válvula distribuidora de forma rápida. Tipos de Temporizadores Dependiendo del sentido de la regulación del caudal de aire en la línea de pilotaje 12, se pueden encontrar temporizadores que regulan el tiempo de la primera conmutación de la válvula distribuidora o con temporizadores que regulan la vuelta a la posición de reposo de dicha válvula. • Con Retardo a la Conexión • Con Retardo a la Desconexión Dependiendo de la válvula distribuidora 3/2 que tengan, se pueden encontrar temporizadores normalmente cerrados (N.C.) o normalmente abiertos (N.A.- N.O.) • Normalmente Cerrados • Normalmente Abiertos Combinando estas posibilidades constructivas de temporizadores neumáticos, se pueden encontrar cuatro tipos diferentes de temporizadores.
43 NEUMÁTICA BÁSICA Temporizad
44 NEUMÁTICA BÁSICA 4. APLICACIONES INDUSTRIALES DE LA NEUMÁTICA Desarrollo, programación y simulación de procesos industriales y estaciones de trabajo. Cuando se representa un circuito neumático la colocación de cada elemento debe ocupar una posición en el esquema según realice una tarea u otra. El esquema se divide en varios niveles que nombrados de arriba abajo son: • Actuadores. • Elementos de control. • Funciones lógicas. • Emisores de señal, señales de control. • Toma de presión y unidad de mantenimiento. Un mismo elemento, puede hacer varias funciones y no existir todos los niveles
45 NEUMÁTICA BÁSICA 5. BIBLIOGRAFÍA http://www.itsncg.edu.mx/cim/index_archivos/Page5253.htm http://www.tecnologia-tecnica.com.ar/index_archivos/Page4697.htm Manual de festo didactic 6. CUADRO DE REFERENCIAS Fecha Responsable: Revisión / Motivo de la revisión 12/2017 Anthar Carranza R1 12/2022 Rodolfo Quiroz R2 - ACTUALIZACIONES