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INTRODUCCION A LA NEUMATICA

NLR

QUE ES LA NEUMATICA La neumáti tecnología que neumática ca es la tecnología emplea el aire comprimido como modo de transmisión transm isión de la energía necesaria necesa ria para mover mover y hacer funcionar mecanismos mecanismos.. El aire es un material elástico elástico y por tanto, al aplicarle una fuerza, se comprime, mantiene esta compresión y devolverá la energía acumulada cuando se se le permita expandirse, expandirse , según la ley de los gases ideales. ideales .

CONCEPTOS BASICOS

LOS COMPRESORES PROPORCIONAN UN CAUDAL Y UNA PRESION DE AIRE COMO SE COMPRIME EL AIRE EL AIRE SE SOMETE A UNA ELEVACION DE PRESIÓN POR MEDIO DE UN COMPRESOR COMPRESOR.. ES NECESARIO FILTRARLO, RETIRAR IMPUREZAS

COMPRESORES Los compresores convierten energia mecanica de un motor electrico, en energia potencial o de aire comprimido.

TIPOS DE COMPRESORES

VENTAJAS:

• Fácil captación • El aire no posee • • • • • •

propiedades explosivas, Velocidad de trabajo Vida util de los componentes. Seguridad ante sobrecargas. Efecto minimo ante cambios de temperatura. Energía limpia Cambios instantáneos de sentido

DESVENTAJAS

• Perdidas en circuitos

muy extensos • Requiere de instalaciones especiales • Aplicaciones a pequeñas fuerzas • Altos niveles de ruido

Relación entre las señales, los niveles y los elementos en un sistema neumático. Actuadores (Señales de Salida)

• Unidades de Salida • Cilindros Neumáticos • Bombas Giratorias • Indicadores Ópticos

Elementos de Maniobra (Señales de Mando)

• Válvulas de Vías

Procesadores (Señales del Procesador) Sensores (Señales de Entrada) Abastecimiento de Energía •

• Válvulas de vías: circuitos de pasos

secuenciales • Válvulas de Presión • Temporizadores

• Válvulas de Vías con pulsador • Válvulas de Rodillo • Detector de Proximidad • Compresor • Acumulador • Regulador de Presión • Unidad de Mantenimiento

Un sistema neumático puede descomponerse en diferentes niveles que representan el hardware y el flujo de señales desde la fuente NLR actuadores. 9 de energía hasta los dispositivos

Esquema de distribución Neumático •

•

•

•

•

NLR

Actuador Elemento de Maniobra Procesador de señales Entrada de señales Abastecimiento de energía 10

  s   o    l   o    b   m    í    S

NLR

11

CILINDRO DE SIMPLE EFECTO Se clasifican en: Embolo

•

De membrana

•

De membrana arrollable •

ACTUADORES NEUMATICOS • Los

cilindros son actuadores lineales, también se les llama motores lineales, transforman la energía neumática en energía mecánica (en movimientos lineales). • Los cilindros se clasifican en dos tipos básicos: • Cilindros de simple efecto • Cilindros de doble efecto

CILINDRO DE DOBLE EFECTO Se clasifican en: Doble vastago •

Tandem

•

Multiposicio nal •

De impacto

•

Movimiento circular • Son dispositivos que

transforman la energía neumática en giro mecánico, con posibilidad de movimiento continuo. • Se clasifican en los grupos de motores de paletas, de émbolos, de engranajes y turbinas.

TIPOS DE VALVULAS • VALVULAS DE BLOQUEO • VALVULAS DE CONTROL DE FLUJO • VALVULAS DE CIERRE • VALVULAS DE VIAS

Válvula de Antirretorno • La válvula de antirretorno o de

retención abre cuando la presión del aire en un sentido es superior a la fuerza del muelle (si lo hay). • La válvula de antirretorno es la base para la formación de otras válvulas combinadas. • La válvula de simultaneidad, la selectora de circuito y la de escape rápido incorporan las características de la válvula antirretorno.

Reguladores de flujo • La mayoría de los reguladores de

flujo son ajustables. • Si se dispone de un antirretorno, entonces se convierten en reguladores unidireccionales.

Válvulas de presión • Las válvulas reguladoras

de presión generalmente son ajustables contra un muelle, controlan la salida, mientras que las válvulas de secuencia actúan (generalmente pilotando a otra válvula) al alcanzarse la presión ajustada.

Válvulas distribuidoras • Cada posición de conmutación o posición

de trabajo es representada por un cuadro.

• Las direcciones y pasos de aire son

representados por flechas.

• Las conexiones bloqueadas (paso de aire

cortado) son representadas por líneas transversales.

• Las conexiones de los tubos a la válvula son

representadas por líneas en la posición de conmutación de reposo de la válvula.

• Existen algunas conexiones como la de presión

(P) y escape (R) que tienen sus propios símbolos de representación.:

• Las posiciones de conmutación son caracterizadas

cada una por separado, por lo general las posiciones son denominadas con a, b, ... de izquierda a derecha; la posición central de las válvulas de 3 posiciones se denomina 0.

Nomenclatura distribuidoras

Así, se podrán definir las válvulas por números o por letras como se muestra en la figura.

Métodos de accionamiento

Manuales

Mecánicos

Neumáticas directa e indirecta

NLR

Eléctricas

Combinadas

23

Ejemplos

2/2

3/2

3/2

• NC

• NA

4/2

5/2

5/3

FUERZAS Y VELOCIDADES EN LOS CILINDROS NEUMÁTICOS • La fuerza que puede realizar un

cilindro depende de la formula:

• Es decir, la fuerza (F) es producto

entre la presión (p) de trabajo y la superficie de empuje (s). NLR

25

NLR

26

Velocidad • Y la velocidad a la que sale o vuelve un

cilindro depende de la formula.

• La velocidad de un cilindro (V) es la

división entre el caudal (Q) y la superficie de empuje (s). NLR

27

CILINDROS • Otro factor importante a tener en cuenta en un

automatismo neumático es el consumo de aire que realizan los cilindros; el cual se puede determinar mediante una expresión:

•

• donde: • • • • • •

Q= caudal consumido por el cilindro en l/min. D= diámetro interior del cilindro en cm. d= diámetro del vástago en cm. L= carrera del vástago en cm. P= presión de trabajo del cilindro en bar n= número de ciclos por minuto

fuerza que puede desarrollar el cilindro es el resultado del producto de la superficie del embolo por la presión, menos la fuerza del muelle. Como referencia, 1.00 bar = 14.5037 psi = 0.9807 Kg/cm2 = 0.

NLR

29

cilindro de doble efecto diferencial de la figura adjunta y calculemos las fuerzas ejercidas sobre su vástago y las velocidades obtenidas.

NLR

30

•

Vemos así, que en un cilindro de doble efecto diferencial el cilindro desarrolla el doble de fuerza cuando sale con respecto a la vuelta ya que para la salida la superficie de empuje es el doble. A su vez, para el mismo cilindro la velocidad de retroceso sería el doble que la de avance ya que la velocidad es inversamente proporcional a la sección (como hay menos que llenar con el mismo caudal, retrocede más rápido). NLR

31

la velocidad como la fuerza de avance son iguales a las de retroceso porque las superficies en ambos casos son las mismas.

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32

DISE O DE CIRCUITOS NEUMÁTICOS

NLR

33

   S    A    M    A    R    G    A    I   E    S    D    A    F    E    D    O    I    N    C    Ó    I   A    P    C    S    C    E    U    R    T    S    N    O    C

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34

NLR

35

RESULTADO

NLR

36

Diagrama de estado El diagrama de estado muestra gráficamente el estado de los elementos.

NLR

37

Diagramas de Estado

NLR

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EJERCICIO RESUELTO

NLR

39

Diagrama Espacio Tiempo

NLR

40

NLR

41

  o    l   p   m   e    j    E

NLR

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Ejercicio 1 • Accionamiento neumático

de un cilindro de simple efecto mediante una válvula 3/2. • Un cilindro de simple efecto de 25 mm de diámetro, debe fijar una pieza al accionar un pulsador. • Mientras esté accionado el pulsador, el cilindro debe permanecer fijando NLR

43

Ejercicio 2 • La señal en el

pilotaje 12 permanece mientras se mantenga presionado el pulsador. Este es un control indirecto del cilindro. • Si se libera el pulsador, el muelle de retorno cierra la válvula de 3/2 vías

NLR

44

Ejercicio 3 • Accionamiento

• Analizar el

cilindro de doble efecto Un cilindro de doble efecto debe avanzar al accionar un pulsador. • Al soltarlo, el cilindro debe retroceder.

•

• • • NLR

funcionamiento Seleccionar los componentes adecuados Realizar el esquema Presentar la propuesta Después de ser aprobada

45

Válvula de simultaneidad (Función “Y”) y

x

A

0

0

0

0

1

0

1

0

0

1

1

1

• El vástago de un cilindro de doble efecto debe

avanzar cuando se hallen accionados un pulsador de 3/2 vías y un final de carrera. Si cualquiera de las válvulas deja de accionarse, el cilindro debe retroceder a su posición inicial NLR 46

• La válvula de simultaneidad está

conectada en la unión de las dos válvulas 3/2. Al accionar el pulsador 1S1 se genera una señal en el lado 1 de la válvula. La señal es bloqueada. No hay 47 NLR

• Si también se halla accionada la válvula de

rodillo 1S2 entonces la señal puede pasar por la válvula hacia la salida 2, pilotando a la válvula control por la conexión 14 contra el muelle y haciendo avanzar el 48 NLR

Selector de circuito (Función  “O”) y

x

A

0

0

0

0

1

1

1

0

1

1

1

1

• El vástago de un cilindro neumático debe avanzar

cuando se acciona cualquiera de los dos pulsadores de 3/2 vías. Cuando se liberan ambos, el cilindro debe retroceder. La incorporación de la49 NLR válvula selectora de circuito hace que éste

• La válvula selectora se conecta en el lugar

entre ambas válvulas 3/2. Después de accionar uno de los pulsadores, se genera una señal en la conexión 1 o la 1, que sale directamente por 2. El cilindro avanza. 50 NLR