Dispositiuos neumáticos
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Dispositiuos neumáticos w. Deppert I K. Stoll
ISBN 84-267-0280-5, edición original publicada por Marcombo, S.A., Barcelona, España © Derechos reservados Primera edición: Alfaomega Grupo Editor, Colombia, noviembre 2000 Tercera reimpresión: Alfaomega Grupo Editor, México, enero 2008
© 2001 Alfaomega Grupo Editor, S.A. de C.V. Pitágoras 1139, Col. Del Valle 03100, México, D.F. Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Registro No. 2317 Pág. Web: http://www.alfaomega.com.mx E-mail:
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Edición autorizada para venta en México, Colombia, Ecuador, Perú, Bolivia, Venezuela, Chile, Centroamérica, Estados Unidos y el Caribe. Impreso en México - Printed in Mexico
Prólogo
En la actualidad, un círculo cada vez más amplio de especialistas, técnicos e ingenieros debe enfrentarse con los problemas de los sistemas neumáticos de mando en las ramas más va- . riadas de hi producción. La enseñanza en escuelas sólo existe en los menos de los casos, por lo que el interesado se ve obligado en mayor o menor grado a recopilar por sí mismo los datos aislados y la documentación procedente de artículos y de publicaciones de las firmas o a realizar algunas pruebas para las cosas más sencillas. El presente libro debe presentar de modo breve y conciso los fundamentos de la técnica de los sistemas neumáticos de mando en su aplicación práctica, razón por la que no serán considerados ni los últimos refinamientos ni las aplicaciones extremas, sino que serán tratadas las posibilidades de aplicación más difundidas. Por este motivo, sólo se incluirán principios teóricos en la medida en que son imprescindibles para el técnico-práctico. La expresión πlow cost automation∫ (automatización a bajo coste) que adquirió su validez referida en particular a la utilización de la Neumática, debe anteponerse también a las aplicaciones aquŸpresentadas. La Neumática sólo hace factible la automatización a bajo coste, es decir, la automatización de instalaciones ya existentes en etapas parciales y también la automatización de pequeños procesos de poca significación con medios sencillos. El tratar de conseguir la racionalización en los talleres de fabricación del artesanado y de las industrias presupone el conocimiento de métodos más rentables, entré los que figura el empleo conveniente de los sistemas neumáticos de mando. Antes o después, casi todos tendrán enfrente un problema neumático, bien sean aprendices, alumnos de formación profesional o estudiantes, especialistas, constructores, técnicos de fabricación o ingenieros de taller. Este libro pretende ayudar a facilitar los primeros pasos en el campo . de la Neumática. En las definiciones y representaciones empleadas se han observado las hojas DIN y las normas VDI correspondientes. Los
AUTORES
5
Indice general
Prólogo ..
5
1.
Introducción. .
7
2.
Producción de aire comprimido.
8
Distribución del aire comprimido. 11 Depósitos, acumuladores. II Tuberías. 13 Red de aire comprimido . 13 Tuberías interiores para los equipos. 17 Preparación del aire comprimido .. 23 Elementos de trabajo y mando. 28 Cilindros. 28 Cilindros de simple efecto 28 Cilindros de doble efecto. 30 Cilindros especiales . . 34 Características técnicas para los cilindros neumáticos 37 4.2. Válvulas. 42 4.2.1. Válvulas distribuidoras. 43 4.2.1.1. Accionamiento de las válvulas 52 4.2.2. Válvulas de bloqueo. 60 4.2.3. Válvulas de presión . 65 4.2.4. Válvulas de flujo .. 66 4.3. Motores de aire comprimido . 67 4.4. Dispositivos hidroneumáticos . 71 4.5. Dispositivos combinados (unidades ffiDdulares) . 77 . 93 4.6. Accesorios . 5. Mandos .. 96 5.1. Indicaciones generales para el diseño. 97 5.2. Operaciones lógicas . lOO 5.3. Realización de esquemas. 106 5.3.1. Símbolos. . . . . . . . . 107 5.3.2. Diagrama espacio/tiempo .. 107 5.3.3. Esquemas 107 5.4. Modalidad de mando .. 115 3. 3.1. 3.2. 3.2.1. 3.2.2. 3.3. 4. 4.1. 4.1.1. 4.1.2. 4.1.3. 4.1.4.
6
Mando dependiente de la voluntad humana. 5.4.2. Mando dependiente del movimiento . 5.4.3. Mando dependiente del tiempo . 5.4.4. Mandos combinados 5.4.5. Mando programado. 5.4.6. Mando secuencial. 5.4.7. Mando electroneumático. 5.4.8. Mando neumático-hidráulico. 6. Aplicaciones. . 6.1. Indicaciones generales . Posibilidades de aplicación, tabla de 6.2. validez. Ejemplos de aplicación. 6.3. 6.3.1. Sujeción. 6.3.2. Alimentaciones . 6.3.3. Montaje. 6.3.4. Trabajo de metales 6.3.4.1. Trabajo con arranque de viruta. 6.3.4.2. Conformación sin arranque de viruta. 6.3.5. Trabajo de la madera.. 6.3.6. Trabajo de materiales plásticos . . 6.3.7. Técnicas de medida y verificación. 6.3.8. Técnica de la construcción . 6.3.9. Servicios de transporte. 7. Mantenimiento. . 7.1. Producción del aire comprimido 7.2 . Red de distribución . 7.3. Cilindros. 7.4. Válvulas. Aparatos e instalaciones . 7.5. 8. Prontuario de la Neumática . 8.1. Ejercicios sobre mandos-soluciones 8.2. Terminología. Vocabulario españolalemán Vocabulario alemán-español. . Indice alfabético. 5.4.1.
115 117 119 119 120 121 126 127 128 128 131 134 134 136 138 138 138 141 143 146 148 149 151 160 160 160 161 165 168 170 170 174 183 187
1.
Introducción
Los términos neumático y Neumática provienen de la palabra griega πPneuma∫, que significa πaliento∫ o πsoplo∫. En su acepción original, la Neumática se ocupaba de la dinámica del aire y de los fenómenos gaseosos, pero la técnica ha creado de ella un concepto propio, pues en Neumática sólo se habla de la aplicación de la sobrepresión o de la depresión (vacio). Las instalaciones neumáticas son máquinas y aparatos que trabajan con aire comprimido o con aire aspirado. La Neumática abarca la totalidad de las aplicaciones de las instalaciones neumáticas. Esta palabra es de uso internacional, aunque en parte se escriba o se pronuncie con ligeras diferencias, ya que en todos los idiomas occidentales hay que remontarse al término original griego. La mayoría de las técnicas neumáticas se basan en el aprovechamiento de la energía de la sobrepresión, previamente generada, respecto a la presión atmosférica. El portador de la energía es el aire comprimido. El término πaire a presión∫ empleado antes, sólo se utiliza en la actualidad en casos aislados y relacionado con otros conceptos; en la Neumática, según las normas, se dice exclusivamente aire comprimido.
Aire a presión = aire comprimido En lo que concierne a las definicionss, símbolos y magnitudes fundamentales de la Neumática, se optó por el término πaire comprimido∫ y así es empleado en las correspondientes hojas de normas DIN yen las normas VOL En su forma actual la Neumática es una rama de la técnica relativamente moderna, pero en la orientación básica es anterior a la cronología actual, ya que antes del afto Ode nuestra era fue redactada una descripción de dispositivos neumáticos y automáticos, relacionados con otros en el transcurso de los siglos siguientes. Estas invenciones fueron diseftadas con preferencia para objetivos de culto o para la
guerra. Por ejemplo, la Enciclopedia Técnica editada en 1774 por Diderot, contiene la vista en sección de un fusil neumático junto con otros aparatos neumáticos. Hace aproximadamente 100 aftos se inventaron varios dispositivos neumáticos, por ejemplo, el correo neumático, el freno de aire comprimido, el martillo de remachar, el perforador de percusión y otras herramientas por aire comprimido. Además de un tranvía de accionamiento neumático, hubo varios sistemas neumáticos para los ferrocarriles. Algunos de estos inventos siguen aún en uso en una ejecución mejorada, y el de otros desapareció rápidamente a causa de dificultades técnicas o de otro tipo. La Neumática moderna, con sus múltiples posibilidades de' aplicación, se inició en Alemania a partir de 1950 para completar las técnicas ya acreditadas. Entretanto, la Neumática se ha revelado como una eficaz y extensa rama de la técnica, ofreciéndose en el mercado un amplio y maduro programa, que con toda seguridad se ampliará en el futuro; estando caracterizado el continuo crecimiento de la Neumática por el desarrollo reciente de aparatos y la apartura de nuevos campos de aplicación. La utilización práctica y correcta de los mandos neumáticos presupone el conocimiento de los elementos individuales y su funcionamiento, así como las posibilidades de su unión. Como todo en la técnica, cada elemento y cada mando neumático tiene un límite de aplicación, límite que en la Neumática no siempre puede definirse correctamente, por depender, en general, de muchos factores. La capacidad de inventiva del investigador aislado para construir su mando especial, viene ayudada en mucho por la misma Neumática, debido a que con pocos medios auxiliares es posible hacer el montaje provisional de un mando neumático. Los elementos neumáticos son módulos o unidades normalizadas que pueden emplearse siempre en sistemas de mando sencillos o complejos. La función del elemento determina la posición del llŸismodentro del sistema de mando; el diámetro nominal (paso de aire libre) es el criterio de potencia.
7
2.
Producción de aire comprimido
Los sistemas neumáticos de mando consumen aire comprimido, que debe estar disponible en el caudal suficiente y con una presi6n determinada según el rendimiento de trabajo. El t~cnico neumático conecta su instalaci6n a la red de aire comprimido, ya que normaimente la producci6n del mismo no pertenece a su campo de trabajo y presupone la existencia de suficiente aire comprimido pero con la primera aplicaci6n de la Neumática surge el tema de la instalaci6n productora de aire comprimido.
El grupo principal de una instalación productora de aire comprimido es el compresor, del que existen varios— tipos para las distintas posibilidades de utilización. Se llama compresor a toda máquina que impulsa aire, gases o vapores, ejerciendo influencia sobre las condiciones de presión. Los compresores se valoran por el caudal suministrado en Nl/min (para compresores pequeños) o en Nm 3 /min y por la relación de compresión, siendo esta última la presión alcanzada en kp/cm2. Los caudales suministrados pueden medir desde pocos. Nl/min hasta más de los 50.000 Nm3 /min, según el tipo; las presiones finales ascienden desde pocos mm de columna de agua hasta más de 100 kp/cm2. Para la Neumática sólo son aptos una parte de los distintos tipos de compresores, condicionado por la presión de trabajo requerida. Los sistemas neumáticos de mando trabajan normalmente con aire comprimido a 6 kp/cm2 ¸ El límite inferior se halla en los 3 kp/cm 2 y el superior en los 15 kp/cm 2. En casos especiales es posible rebasar el valor máximo o quedar por debajo del valor mínimo; pero estos sistemas de mando son aplicaciones especiales, como las que es posible encontrar de manera aislada en todos los dominios de la técnica. Tipos de compresores
Según el tipo de ejecución, se distingue entre com~mbolo y compresores de caudal, que a su vez se subdividen en muchos subgrupos. Los compresores de caudal se utilizan en aquellos casos en que se precisa el suministro de grandes caudales con
presores de
8
pequeña presión final , indicándose como económico el empleo de estos compresores con suministros de 600 Nm3 /min aproximadamente. Las presiones ne-
cesarias en Neumática se consiguen con ejecuciones de una etapa o de varias; por 10 que en la práctica, los compresores de caudal apenas se utilizan en Neumática. En la práctica, los compresqres más empleados y que han dado mejor resultado en las instalaciones productoras de aire comprimido para lós usos de los sistemas neumáticos de mando, son los compresores de émbolo y los rotatorios, que a su vez también se subdividen en varios subgrupos. Compresores de
~mbolo
El compresor más frecuentemente empleado es el de émbolo (fig. 1), pudiendo emplearse como unidad estacionaria (fija) o móvil y existiendo desde los equipos más pequeños hasta los que entregan caudales superiores a los 500 Nm3 /min. Los compresores de émbolo de un escalón comprimen el aire hasta la presión final de 6 kp/cm 2 y en casos excepcionales llegan hasta los \O kp/cm2; los compresores de dos escalones llegan normalmente hasta los 15 kp/cm 2; pudiendo conseguir los compresores de émbolo de alta compresión con tres y cuatro escalones, presiones finales de hasta 250 kp/cm2. Las ejecuciones más adecuadas para la Neumática son las de uno y dos escalones; con preferencia del de dos escalones sobre el de uno en cuanto la presión final exceda de los 6 kp/cm2, porque se proporciona una potencia equivalente con gastos de accionamiento más bajos. Compresores rotativos
Los compresores rotativos de células múltiples o también compresores de discos presentan una buena aptitud para los equipos productores de aire comprimido, y el resto de los tipos de este grupo apenas se emplea en la Neumática. El eje de los compresores de células múltiples está excéntricamente situado en el interior de un cilindro (véase fig. 2). De este modo, se origina una cámara de compresión en forma de hoz. Esta cámara es comprimida contra el cilindro exterior, dividido en varias células, mediante unas correderas móviles situadas en el rotor. Cuando el rotor gira a derechas (fig. 2), es aspirado
-+
Aire
1. Sección de .un compresor de émbolo refrigerado por aire.
FIGURA
a) Aspiración b) Compresión
b
aire que entra por las células de la izquierda que se dilatan o amplían—yes comprimido por las células de la derecha que se estrethan o contraen. Las ventajas más notables de este tipo son su marcha silenciosa y un suministro de aire casi exento de sacudidas . Los ' compresores de rotación de una etapa comprimen hasta 4 kp/cm 2 y hasta 8 kp/cm 2 los de dos etapas. Los caudales suministrados pueden l1egar hasta 100 Nm3 /min. según el tamaño. El caudal suministrado por un compresor en Nl/min o en Nm3 /min es su capacidad. La unidad de medida del caudal suministrado viene indicada en aire aspirado (aire atmosférico a la presión y temperatura normales).
Planta de aire
c~primido
Los equipos compresores móviles sólo son prácticos para la industria cuando están dispuestos como . grupos auxiliares o para la investigación; mostrándose una preferencia unánime hacia los equipos de emplazamiento fijo o estacionarios. La instalación de un equipo de aire comprimido debe realizarse siguiendo las indicaciones del fabricante, siendo usual preparar una instalación sobre elementos amortiguadores exenta en lo posible de vibraciones
Aire
y en los equipos grandes preparar la construcción para que no esté unida con los cimientos de las restantes naves. Prescindiendo de los pequeños compresores, los equipos productores de aire comprimido deben estar instalados en una sala o nave esPecial, siendo muy importante que el aire aspirado por los compresores sea 10 más fresco posible, seco y exento de polvo. Si el aire es sucio, puede emplearse un filtro para que llegue limpio al compresor a través de las conducciones de diámetro conveniente, pudiéndose alimentar varios compresores a través de una conducción de alimentación. El grado de pureza del aire aspirado es decisivo para la duración de un compresor. La aspiración de aire caliente y húmedo conduce a una mayor producción de condensación después de la compresión del aire.
atmosférico ~1lmi~!?;j
FIGURA
2.
--+
Aire comprimido
Sección de un compresor rotativo de células múltiples (compresor de láminas).
9
TABLA 1.
Capacidad de absorción de aire saturado con vapor de agua, en función de la temperatura del aire
Temperatura en oC
-10
O
5
lO
15
20
30
50
70
90
Vapor de agua en g/Nm 3
2,1
4,9
7
9,5
13
17
30
83
198
424
La producción de agua de condensación en el aire comprimido depende en primer lugar de la humedad relativa del aire de aspiración y de la temperatura. La humedad relativa del aire se indica en porcentaje (cociente entre la humedad absoluta y la humedad de saturación).
Humedad relativa
=
Humedad absoluta Humedad de saturación
100 -=-- ----:----:--:------:--:-
La humedad absoluta es la cantidad de agua contenida en I m3 de aire. La humedad de saturación es la cantidad que puede contener un m3 de aire a una temperatura determinada. De la tabla I puede deducirse el contenido posible de agua del aire de acuerdo con la temperatura. Si se comprimen 7 Nmo de aire atmosférico a la temperatura de 30 OC Y 100 % de humedad relativa hasta la presión de 6 kp/cm 2 , se obtiene l m' de aire comprimido. De acuerdo con los valores de la tabla 1, el contenido de agua de este aire comprimido es 7 x 30 = 210 g. Si este aire, calentado por el trabajo de compresión, se enfría a 20 oC, se produce un condensado de 193 g de agua a partir de los 210 g que había. Con un consumo de aire de aspiración de 70 Nm3 por hora, se producen 2 litros de agua por hora. El aire atmosférico presenta, según el clima, una humedad relativa de 60-90 %. Un metro cúbico de aire comprimido sólo puede contener el mismo vapor de agua que l m3 de aire atmosférico. El tamaño de un equipo de aire comprimido viene determinado por el consumo de todos los sistemas neumáticos de mando conectados (sin considerar en funcionamiento el primer mecanismo neumático) con una reserva adicional para los equipos neumáticos a instalar próximamente y un suplemento del 10 al 30 % para las pérdidas por fugas. La determinación del consumo de aire comprimido y la del tamaño del equipo productor es una misión de pla-
10
nificación importante, que no puede hacerse a la ligera, ya que los costes antieconómicos de producción del aire comprimido pueden evitarse mediante una planificación técnica y especializada. La presión final del compresor no debe ser mucho más alta que la presión de trabajo necesaria para los dispositivos neumáticos, puesto que más compresión cuesta más dinero para producirla y existen más pérdidas por fugas. En caso de grandes consumos de aire comprimido, es más conveniente instalar dos o tres compresores que un solo grupo, debido a que si falla el único compresor, se produce la parada de todos los equipos neumáticos en muy poco tiempo pues la reserva del acumulador sólo es suficiente para cubrir unos pocos minutos de trabajo. Por el contrario, si se dispone de un equipo formado por varios compresores y se produce el fallo de uno de ellos, aún es posible el funcionamiento, aunque sea limitado, de los equipos neumáticos. Coste del aire comprimido Por término medio, se calcula en 0,75 ptas/m3 el precio de producción para aire comprimido a 6 kp/cm 2 ¸ Los equipos pequeños trabajan con un coste mayor que el de los grandes, obteniéndose para estos equipos grandes valores de 1,2 ptas/m3 de aire aspirado y a la compresión de 6 kp/cm2 ¸ Aire comprimido exento de aceite En las industrias transformadoras de alimentos, elaboración de cosméticos y de productos farmacéuticos se requiere aire comprimido sin agua y además exento de aceite. Los compresores normales suministran aire comprimido más o menos impurificado con una fina niebla de aceite procedente de la lubricación del compresor. Para estos casos, la industria ofrece compresores de construcción especial, que suministran el aire comprimido desprovisto de aceite. El agua contenida en el aire debe también ser separada después de la compresión. Si se exige la máxima pureza en el aire, se emplean filtros de absorción acoplados después del compresor que retienen el aceite contenido en el aire comprimido. Para el secado del aire se requieren medidas complementarias.
3.
Distribución del aire comprimido
La distribución del aire comprunido desde el equipo productor hasta el consumidor (fig. 1) no debe descuidarse nunca, puesto que en este aspecto pueden conseguirse economías financieras permanentes mediante la restricción y contención de las pérdidas por fugas,
3.1.
y mediante la selección de los aparatos y materiales idóneos. Los gastos suplementarios en un equipo nuevo se amortizan por menores gastos de mantenimiento, mejor estanqueidad y en consecuencia menores pérdidas por fugas y mayor duración.
DEPOSITOS, ACUMULADORES
Los depósitos y acumuladores han de cumplir varias misiones, y en general sirven para comprensar las fluctuaciones de. la presión en todo el sistema de distribución y para separar el agua de condensación producida. El depósito se ubica directamente a continuación del compresor y debe estabilizar los impulsos de presión procedentes del compresor. En la mayoría de los casos debe servir también de acumulador para toda la red y adicionalmente contribuir a la refrigeración del aire comprimido y a la separación
de la condensación producida. En los grandes equipos compresores se monta un refrigerador entre el compresor y el depósito con condensador de agua, del que se extrae una gran parte del condensado. Los equipos productores de aire comprimido para el servicio de los sistemas neumáticos de mando deben estar equipados, por principio, con un refrigerador dispuesto entre el compresor y el depósito.
Pendiente 1-2 (o "-,
<
Acumulador de aire comprimido en un equipo neumático
Depósito Acumulador intermedio
J
Compresot====t:--_ _
para varios consu m ¡dores
Recipiente colector de la condensación
FIGURA 1. Esquema de una instalación de distribución de aire comprimido con tubería de derivación. La inclusión de un acumulador intermedio o de un depósito en una instalación neumática depende de los consumidores, siendo sólo necesaria en caso de precisarse grandes caudales de aire en un tiempo pequeño (consumo periódico a impulsos).
11
... Entrada de aire ... Salida de aire
FIGURA 2. Los depósitos y acumuladores pueden estar colocados en posición vertical u horizontal; los pequeños acumuladores pueden ser a veces la misma tubería de aire comprimido. a) Ejecución vertical. b) Ejecución horizontal. e) Miniacumulador suspendido libremente en la tubería de aire comprimido. La salida en e) debe estar dirigida hacia arriba para no arrastrar la conaensación.
El tamaño del depósito es funció!) del consumo de aire comprimido y de la potencia del compresor. Como por principio, en las industrias con equipos neumáticos el depósito debe desempeñar una función de acumulador, casi siempre con un consumo continuo que puede calcularse dentro de estrechas tolerancias, puede determinarse el tamaño del acumulador de forma relativamente sencilla. Naturalmente, el tamaño del acumulador depende también de otros factores como, por ejemplo, la regulación del funcionamiento del compresor y de la frecuencia de conexión máxima, pero los más decisivos son la función de acumulación y el consumo proporcionalmente continuo de aire comprimido. La función del acumulador es necesaria, porque en caso de perturbaciones, por ejemplo, fallo de la corriente, los dispositivos neumáticos deben alcanzar su posición de partida o de reposo. Caudal suministrado por el compresor en Nm/m3 min = Volumen del acumulador en m3. Este cálculo sólo puede interpretarse como una regla empírica, y en ciertos casos deberán de considerarse todos los factores, sirviendo de ayuda para esta misión los manuales y las hojas de características de los fabricantes de compresores.
12
Es más económico instalar un depósito demasiado grande que uno demasiado pequeño. Para la fabricación y la instalación de depósitos y acumuladores con un producto presión x m3 superior a 10 y una. presión de trabajo superior a 0,5 kp/cm 2 existen prescripciones y ensayos dictados por las asociaciones profesionales, y en la práctica todos los depósitos y acumuladores empleados en Neumática están sujetos a estas prescripciones. El producto presión x m3 se calcula multiplicando la capacIdad del acumulador en litros por la presión en kp/cm 2 ¸ Producto presión x litros = p.V. (kp/cm 2 ¸ 1). Los depósitos deberían instalarse al aire libre (y si ello fuera posible a la sombra de algún edificio), por mejorarse así la refrigeración del aire comprimido y la separación del agua condensada; en este caso el calor liberado no puede calentar un recinto tal vez demasiado pequeño. Si se instalan los acumuladores en un recinto pequeño, debe procurarse una buena aireación. Además los acumuladores de aire comprimido sirven para equilibrar las fluctuaciones de presión dentro de una red, con el fin de garantizar a todos los consumidores una presión de trabajo lo más uniforme posible. Con alimentación central de aire comprimido para varias salas o plantas, cada sala y cada planta ha de estar provista de un acumulador intermedio, con el que puede compensarse la caída de presión en las conducciones largas y mantener mejor la velocidad óptima de circulación en las tuberías. Además, los acumuladores son también necesarios dentro de los sistemas neumáticos de mando o
dentro de una instalación, si en las mismas se incluyen elementos neumáticos de trabajo con gran consumo periódico y repentino de aire comprimido, ya que sin el acumulador podría desaparecer momentáneamente la presión de la red cada vez que se conectara un gran consumidor de aire, debido al fuerte y repentino consumo. Las consecuencias de estos grandes impulsos de -consumo serían unas ve-
3.2.
TUBERIAS
Las tuberías de aire comprimido pueden tener desde algunos mm de diámetro interior hasta varios cm pudiendo ser de goma, plástico o metal, pero nunca debe emplearse el antigub tubo de gas.
3.2.1.
locidades de circulación superiores a la normal en la red de tuberías, intenso enfriamiento de las tuberías y del aire comprimido y como consecuencia una mayor condensación en estos puntos. Los depósitos y acumuladores pueden estar colocados en posición -vertical u horizontal; los acumuladores pequeños también pueden colocarse suspendidos libremente en una tubería.
Red de aire comprimido
Se entiende por red de aire comprimido el conjunto de todas las tuberías que parten del depósito, colocadas fijamente unidas entre sí y que conducen el aire comprimido a los puntos de toma para los equipos consumidores individuales. Los criterios principales de una red son la velocidad de circulación y la caída de presión en las tuberías así como la estanqueidad de la red en conjunto. Planteamiento nuevo de una red Para la determinación del diámetro interior la . magnitud decisiva es el consumo de aire comprimido más una reserva adicional para los equipos neumáticos que en corto tiempo puedan incorporarse. Además de esto, existen valores procedentes de la práctica, que indican cuáles deben ser la velocidad de circulación y la caída de presión en la tubería para conseguir una rentabilidad óptima. La selección del diámetro interior de la tubería depende de: La velocidad de circulación admisible. La pérdida admisible de presión. La presión de trabajo. El número de puntos de estrangulación existentes en la tubería. La longitud de la tubería. El caudal de aire comprimido es una magnitud que se determina πa priori∫ según el planteamiento. La velocidad de circulación y la caída de presión se hallan relacionadas estrechamente; pero en la caída de presión también influyen la aspereza o rugosidad
de la pared interior de la tubería y el número de los tubos-accesorios instalados. Cuanto mayor es la velocidad de circulación, tanto mayor es la caída de presión hasta el punto de toma de una tubería. La velocidad de circulación del aire comprimido en las tuberías debe estar comprendida entre 6 y 10 mIs; debiéndose utilizar un valor por debajo de los 10 mIs, puesto que la velocidad de circulación supera el valor permisible en muchos puntos debido a los codos existentes, a las válvulas, piezas reductoras o manguitos de empalme; además de esto, también produce una elevación momentánea de la velocidad de circulación la entrada en funcionamiento de los grandes consumidores. La caída de presión no debe superar en lo posible el valor de O, I kp/cm' hasta los consumidores acoplados; calculándose en la práctica con el 5 % del valor de la presión de trabajo; así con un valor de 6 kp/cm' la presión de trabajo tiene una pérdida de 0,3 kp/cm', que es aceptable. Los puntos de estrangulación en la red de aire comprimido se originan por la inclusión de tubosaccesorios, codos o curvaturas y derivaciones. Para el cálculo del diámetro interior de la tubería deben transformarse estos puntos de estrangulación en m de longitud de tubería y añadirse a la longitud total de la misma. La tabla l contiene la equivalencia en m de longitud de tubería de los puntos de estrangulación individuales. Los fabricantes de compresores han realizado los trabajos preliminares para el cálculo de tuberías y han desarrollado nomogramas para determinar con facilidad el tamaño más adecuado. En el nomograma de la figura 3 pueden escogerse los valores conocidos y determinarse el diámetro necesario para la tubería. Se empieza en la parte derecha, en el punto de corte del caudal (consumo de aire comprimido) con la presión de trabajo; un nuevo punto de corte
13
TABLA l.
Resistencia de circulación de dispositivos y codos de tubos transformada en longitud equivalente de tubería Longitud equivalente de tubería en m Dispositivo
Diámetro interior de tubería en mm 25
40
50
80
lOO
125
ISO
Válvula de asiento
6
lO
15
25
30
50
60
Válvula de cierre
3
5
7
lO
15
20
25
Válvula de compuerta
0,3
0,5
0,7
I
1,5
Manguito acodado
1,5
2,5
3,5
5
7
Manguito acodado
I
2
2,5
4
6
7,5
Manguito acodado r=d
0,3
0,5
0,6
I
1,5
2
2,5
Manguito acodado r
0,15
0,25
0,3
0,5
0,8
I
1,5
Empalmes de tuberías, tubo en T
2
3
4
7
Pieza reductora
0,5
0,7
I
2
=
2d
resulta de 1& longitud total de tubería con la caída de presión permisible. El consumo de aire comprimido viene indicado en Nm 3 /min (NI/min) (aire de aspiración). Véase también la tabla de consumo de aire comprimido para cilindros: Tabla 3, apartado 4.1.4.
Instalación de tuberías
En lo posible, las tuberías de aire comprimido de instalación fija deben ser accesibles, por lo que ha de evitarse su colocación empotrada en paredes o en galerías para tubos demasiado estrechas. Esto es preciso a fin de que la vigilancia o la comprobación de la estanqueidad de la red de tuberías no se haga muy dificil o incluso imposible. Las tuberías de alimentación horizontales deben colocarse con una pendiente del 1-2 % en el sentido de la circulación (véase fig. 1, apartado 3.0). Las derivaciones verticales hacia abajo no deben
14
lO 2,5
2 10
15 3,5
2,5 15 10
20 4
terminar directamente en la toma para el consumidor, sino que deben prolongarse un poco más con el fin de que el agua de condensación producida no pase al aparato consumidor, sino que se acumule en el punto más bajo de esta derivación para su ulterior evacuación (fig. 4). En los puntos más bajos de la red de tuberías se deben colocar dispositivos para acumular y evacuar el agua de condensación producida. Las tuberías que parten de la tubería principal deben derivarse siempre dirigiéndolas hacia arriba. La curvatura interior ha de tener un radio mínimo r = 20 (dos veces el diámetro exterior de la tubería). Una derivación para varios aparatos consumidores con una gran demanda de aire comprimido d,ebe efectuarse tal como muestra el ejemplo de la figura 5. Es conveniente instalar las tuberías que abastecen a toda una nave con aire comprimido, en forma de anillo (fig. 6) incluyéndose también en el caso ideal un acumulador intermedio. Con una tubería en ani-
Longitud de la tubería en metros
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FIGURA 3. Nomograma para el cálculo de tuberías de aire comprimido, En el ejemplo dibujado son conocidas: presión de trabajo 7 kp/cm2 , potencia de caudal 10 Nm3 ; longitud de la tubería 200 m; caída de presión 0,1 kp/cm2 (tabla I y nomograma tomados de πAtlas-Copco-Manual de aire comprimido∫ ).
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2
100
Presión de trabajo en kp /cm'
Representación práctica
Representación simbólica
@-_
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Conexión para utilización
Recipiente para
4. Derivación de una tubería. La tubería derivada no debe terminar en la conexión del consumidor, sino que debe prolongarse un poco más y acabar en un recipiente colector de condensación. FIGURA
condensación
15
FIGURA
r = min
5.
Derivación de una tubería de aíre comprímido de la tubería principal.
5D
Red de aire comprimido con tubería en anillo y acumulador intermedio. a) con tuberías derivadas del anillo. b) con tuberías derívadas de las transversales.
F)GURA
6.
b
16
los tipos comerciales, de acuerdo con las normas
DIN 2448 y DIN 2458.
Anillo cortante
a
~ Anillo opresor
b
FIGURA
7.
a) Atornilladura de bicono cortante según DIN 2335. b) Atornilladura de bicono opresor según DIN 2367.
110 puede reducirse en un tercio la sección de la
tubería comparada con la línea normal abierta. De este modo el suministro de aire comprimido es equilibrado y las fluctuaciones de la presión se reducen consi~erablemente . Las derivaciones a los consumidores deben ofrecer suficientes posibilidades de conexión, habiendo dado buen resultado el empleo de acoplamientos rápidos (véase también el apartado 3.2.2., lig. 13).
La red de tuberías se monta preferentemente con tubos de acero y uniones soldadas, ya que el cordón de soldadura es de mayor estanqueidad que cualquier unión atornillada. La desventaja de la unión soldada consiste en que durante la soldadura se producen escamas de óxido y que el cordón de soldadura tiende rápidamente a la oxidación. No obstante, con la inclusión de una unidad de mantenimiento delante del consumidor, los fragmentos son arrastrados por la corriente de airé y se depositan en el colector de agua de condensación. La ventaja de la unión de tubos por soldadura es la buena estanqueidad y el precio. Los tubos preferidos corresponde a 2.-NEUMAT
También existe la posibilidad de unir las tuberías con racores de filo cortante (bicono) o con racores de anillo opresor (fig. 7); empleándose para estas uniones tubos de acero estirados de paredes linas sin soldadura según las normas DIN 2385 y 2391. De este modo es más fácil variar la colocación de algunas partes de la red de tuberías. En cuanto a los racores ha de prestarse la atención necesaria para una buena estanqueidad y buen ajuste. En la actualidad sólo se emplean tubos de plástico para las redes de aire comprimido en casos especiales, siendo también posible con ellos la unión mediante la soldadura o mediante racores. El coste es. mayor que con los tubos de acero. Los nuevos racores que se ofrecen ahora en el mercado son también completamente de plástico (lig. 8); en ellos y poco antes del extremo del tubo se forma en frío un ro' dete (saliente) con una sencilla herramienta. El rodete es prensado entre el tubo del racor y la tuerca y de esta manera cierra herméticamente. La red de aire comprimido debe subdividirse en secciones mediante válvulas de bloqueo, con el fin de que en los trabajos de mantenimiento y reparaciones no se pierda aire y quede evacuada la red en su totalidad. El tamaño de las secciones viene determinado por los consumidores a ella conectados. Todas las naves o salas de producción que estén conectadas a la red de aire comprimido deben poderse aislar.
3.2.2.
Tuberías interiores para los equipos
La oferta de tuberías de aire comprimido para el interior de los equipos es mucho mayor que para las de la red general; empleándose tuberías de acero de paredes delgadas, de cobre, de plástico y mangueras de goma y plástico. Cuanto mayor es un equipo neumático, tanto más se emplean uniones rígidas para las tuberías. La selección del material para las Resalte embutido
FIGURA 8.
Atornilladura de Poliamida para tubos de plástico (Delj.tsche Tecalemit GmbH).
17
además medios auxiliares para la colocación impecable y la comprobación inmediata de los tubos de plástico, representándose en la figura II el empleo de una regleta para tubos, siendo también posible el suministro de aire comprimido para los elementos en rotación (fig. 12).
a
Las secciones de las tuberías por el interior de los equipos deben estar proporcionadas al diámetro de paso de los elementos neumáticos de mando y de trabajo. Las tuberías dimensionadas por defecto disminuyen el rendimiento del elemento a ellas conectado.
b
FIGURA
9.
a) Atornilladura de anillo opresor para la conexión y
desconexión rápida de tuberías sin desplazamiento axial.
b) Atornilladura de reborde (en la actualidad se utiliza en
casos aislados).
TABLA 2. Caudal de los acoplamientos rápidos en función del diámetro de la conexión y del racor empleado. La designación a, b, c para los raeores corresponde a la figura 13 (FESTO-Pneumatic). 0_
Combinación
.... os
Q) <= E'~
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§
el <=
conducciones está condicionada por las influencias del medio ambiente (por ejemplo agua, polvo, temperatura, vapores corrosivos, etc.), por la carga (esfuerzos mecánicos) y también por la frecuencia de maniobra del aire comprimido debido a las salidas y purgas de la tubería en breves instantes. Otro nuevo punto a considerar podría ser el hecho de si la máquina neumática está destinada a ser vendida o a ser empleada en el taller propio. Las tuberías interiores de las máquinas se unen entre sí mediante racores. Para esta finalidad, además de los racores de anillo cortante y de los de anillo opresor según DIN 2353 Y 2367, también se dispone de otros sistemas de racores especialmente aptos para los tubos de cobre (fig. 9). El racor de anillo opresor representado en la figura 9 a tiene la ventaja de que la tubería puede montarse y desmontarse sin desplazamiento axial: Los racores para las conducciones de plástico, que se emplean cada vez en mayor número se ofrecen en un amplio surtido. La unión de los tubos con los nuevos racores rápidos es sencilla, barata, rápida y, en la mayoría de los casos, se hace sin herramientas. Los racores rápidos se emplean también para la unión de las tuberías con los elementos individuales de mando y de trabajo. La figura 10 contiene una seleción de los racores rápidos más usuales. Existen
18
Base Diámetro de la conexión 1/8"
Diámetro de la conexión 1/4"
Diámetro de la conexión 3/8"
Clavija mm
Caudal Qn con caída de presión ∂J P = I kp/cm' NI/min
Nm"/h
a
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21
a
5
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38
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3
380
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b
5
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40
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b
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65
e
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67
23
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2
3
4
o 5
6
FIGURA lO. Piezas de atornilladuras rápidas para tubería de plástico con diámetros interiores de 3, 4, 6 Y 9 mm.
1. Atornilladura recta con rosca exterior. 2. Atornilladura recta con rosca interior.
7
3. Manguito para la unión de dos atornilladuras 1. 4. Racor pasatabique para la unión continua de dos tuberías. 5. Pieza angular en L fija con l entrada y l salida. 6. 'Atornilladura angular orientable en L con l entrada y l salida. 7. Pieza en T fija con l entrada y 2 salidas.
19
8. Atornilladura ep T fija con I entrada y 2 salidas. 9. Atornilladura orientable en T con I entrada y 2 salidas. 10. Distribuidor fijo con I entrada y 3 salidas.
o
11. Atornilladura múltiple orientable con I entrada y hasta 6 salidas. En un tubo distribuidor se han reunido tres piezas L ó T, a elección, pieza n.' 6 ó n.' 9 (FESTOPneumatic).
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8
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La conexión de los consumidores de aire comprimido (dispositivos y máquinas neumáticas) a la red general puede efectuarse con tuberías rígidas o también móviles. Los aparatos pequeños, que incluso no se emplean todos los días, es mejor conectarlos a la red a través de una manguera, habiendo dado muy buen resultado para esta finalidad los enchufes rápidos (fig. 13) que se componen de una base de bloqueo automático que se acopla a la red general y del conector que se acopla a la manguera de conexión. La tabla 2 indica los caudale< de paso de Jos enchufes rápidos en función del diámetro y del conector empleado.
11
11. Colocación ordenada de mangueras de plástico para el suministro de aire comprimido mediante regletas de sujeción.
FIGURA
21
FIGURA 12. Distribuidor rotativo con I alimentación de aire rigida y hasta 4 salidas para unir a la red los elementos neumáticos rotativos, p. ej. útiles de sujeción en un plato divisor de rotación.
a
Base de acoplamiento
Clavija de acoplamiento
b
FIGURA 13. Acoplamiento rápido formado por una base de cierre automático y por una clavija de acoplamiento . a) clavija de acoplamiento con atornilladura rápida para mangueras de plástico. b) clavija de acoplamiento con boquilla para mangueras de goma. e) clavija de acoplamiento para atornilladura.
22
e
3.3.
PREPARACION DEL AIRE COMPRIMIDO
En las instrucciones para "el servicio de los elementos neumáticos figura casi siempre la indicación πes recomendable la conexión previa de una unidad de mantenimiento∫ . De esta manera queda garantizado que al consumidor sólo llega aire comprimido debidamente preparado. Una unidad de mantenimiento está formada por el filtro, el regulador y el engrasador. El aire comprimido procedente de la red general, además de las impurezas que pueden pasar a él en la aspiración por el compresor, contiene también otras impurezas procedentes de la red de tuberías tales como, por ejemplo, polvo, cascarillas y residuos de la oxidación. Con un tendido adecuado de la red general, una gran parte de las impurezas se separan en los recipientes para la condensación, pero las más pequefías son arrastradas en forma de suspensión por la corriente de aire y actuarían en las partes móviles de los elementos neumáticos como un abrasivo. Además, la corriente de aire en la red fluctúa, aunque sólo sea en los puntos de arranque y parada del compresor en función de la presión en el depósito acumulador. No obstante, los consumidores deben poder trabajar siempre con la misma presión de aire; a lo anterior ha de afiadirse el hecho de que las partes móviles de los elementos neumáticos también necesitan una lubricación.
sado se recomienda instalar un purgador automático en sustitución del tornillo de purga manual (4) (véase también el apartado 7.2.). La abertura de los poros del cartucho filtrante debe estar comprendidos entre 0,02 y 0,05 mm. El regulador (una válvula de presión), tiene la misión de mantener constante el consumo de aire y la presión de trabajo (presión secundaria) con independencia de la presión de la red variable (presión primaria). La presión de entrada es siempre mayor que la presión de salida. La válvula de presión regula la presión secundaria mediante una membrana (1) (fig. 15). Una de las caras de la membrana es impulsada por la presión de salida, y en la otra parte se coloca un muelle (2) cuya fuerza es regulable por un tornillo de ajuste (3). De este modo puede graduarse la presión secundaria.
El aire comprimido sin preparación previa puede influir perjudicando la función de los elementos neumáticos o incluso hacerla imposible. El filtro de la figura 14 tiene la misión de liberar al aire comprimido circulante de todas las impurezas y del agua en suspensión. Al entrar el ~ire com- r - - - - - - - - - primido en la carcasa del filtro (2) a través de las Símbolo ranuras guía (1) es puesto en rotación elevando la velocidad de circulación, siendo proyectadas las gotas de agua existentes, por el enfriamiento y el l-________...J efecto centrífugo. El condensado, impurificado con partículas de suciedad, se recoge en la parte inferior de la carcasa del filtro y debe ser evacuado al alcanzar la marca máxima de condensado, ya que de lo contrario sería de nuevo arrastrado por la corriente de aire y llegaría hasta el consumidor. Las partículas FIGURA 14. Sección de un filtro de aire comprimido. sólidas mayores que los poros del cartucho de filtro (3) son retenidas por éste, por lo que puede l. Ranura directriz. obturarse en el transcurso del tiempo debido a estas 2. Carcasa del filtro; de material plástico transparente o de latón para presiones superiores a 10 kpfcm 2 • partículas sólidas. Por este motivo, el cartucho fil3. Cartucho filtrante. trante debe limpiarse o cambiarse periódicamente. 4. Purga de condensación. En caso de producirse una gran cantidad de conden-
-<&>-
23
4
Símbolo
FIGURA
15.
Sección de un regulador (válvula reductora de presión).
l. 2. 3. 4. 5.
Membrana. Muelle (contrapresión). Tornillo de ajuste para la presión secundaria. Válvula de asiento .. Muelle amortiguador (para las vibraciones que aparecen por el continuo abrir y cerrar). 6. Plato de válvula.
Al aumentar la presión de salida, la membrana se mueve venciendo la fuerza del muelle, por lo que la sección de paso en la junta de la válvula varía de modo continuo o se cierra por completo, regulándose la presión de salida a través del caudal que circula. Al tomarse aire, desciende la presión y la fuerza del muelle hace que se abra la válvula. La regulación de la presión de salida implica un constante abrir y cerrar de la válvula. Con el fin de que no se presenten fenómenos de vibración, se monta sobre el plato de la—válvula (6) un sistema de amortiguación por aire o por resorte (5). La presión de salida, igual a la presión de trabajo, es indicada por un manómetro. Se distinguen dos clases de reguladores, con o sin orificio de escape. Si se baja la presión secundaria
24
accionando el tornillo de ajuste, debe aparecer en el regulador sin escape un consumo por parte del secundario con el fin de que se rebaje la presión más alta ya establecida. En el regulador con escape, la presión más alta establecida de antemano es purgada al exterior a través del orificio destinado a este fin hasta que se alcanza la presión secundaria ajustada. En este tipo no se precisa ningún consumo en el secundario. La figura 15 representa un regulador con orificio de escape. El engrasador tiene la misión de suministrar a los aparatos neumáticos el lubricante suficiente. La niebla oleosa debe ser lo suficientemente fina para que en los equipos grandes no se precipite en los primeros puntos de engrase o en las reducciones de sección. El aire que circula a través del engrasador produce una diferencia de presión (principio de Venturi) en función de las distintas seccior:es de las tuberías; de esta manera el aceite contenido en el depósito de alimentación es aspirado y pulverizado al entrar en contacto con la corriente de aire. El engrasador empieza a funcionar cuando existe una corriente de circulación suficientemente grande; con una toma de aire demasiado pequeña, la velocidad de circulación en la tobera no es suficiente para aspirar el aceite. Ha de prestarse un cuidado especial en observar los valores de circulación mínimos indicados por el fabricante para el engrasador y emplear los aceites recomendados. En la tabla 3 se indican los márgenes de caudal para engrasadores de distintos valores de conexión. Estos valores sólo son válidos para una marca determinada, pero también pueden considerarse como valores empíricos. La figura 16 representa la sección de un engrasador, siendo el sentido de la corriente acia P,. Una válvula reguladora H de aire de p¡ h— hace que una parte del aire circule a través de la tobera e hacia E en el depósito de aceite; en este último, el aire se satura de aceite y, por la acción de la sobrepresión en el depósito E y el efecto de aspiración (por la baja presión) en e, el aire circula desde el depósito E a través del tubo de plástico L y aparece en el recinto D en forma de goteo. Mediante el tornillo de ajuste K existe la posibilidad d~ ajustar las gotas de aceite por unidad de tiempo. Con la salida F se consigue una desviación del aire saturado de aceite por lo que las gotas gruesas caen en el depósito E y la niebla oleosa pasa a la corriente de aire a través de G hacia P,; aquí se metc1a con el aire circulante en una proporción que es función de la fuerza del resorte de la válvula de regulación y
TABLA 3.
Funcionamiento del engrasador en función del caudal; sólo válido para determinados modelos (valores orientativos) (FESTO-Pneumatic, Berkheim)
Presión de trabajo establecida P2
6 kp/cm 2
S kp/cm 2
Caida de Hasta Hasta presión Ll P 1 kp /cm' 1 kp/cm' Diámetro de conexión l/S" 114" 3/S" 112" 3/'f liS" 1/4" 3 IS" 112" 3/4'
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D Funcionamiento del engrasador
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F
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Medido con un aceite 3,2°E a 20 oC
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40 Σ;;!:
45 ~
50 ~ 120
de la diferencia de presión entre PI y P 2 • Según el tipo del engrasador sólo puede reponerse el aceite con el aire comprimido desconectado, pero en los tipos más recientes puede hacerse también con el aire circulando.
"" "" 63
160
Para los engrasadores sólo deben emplearse aceites minerales muy fluidos. Valores orientativos: 2-5 °E (20 oC), 10-50 e St o bien SAE 10.
25
FIGURA 16. Sección de un engrasador (principio del pulverizador). Las partes designadas con letras están explicadas en el texto.
0 - ---++
e K
e
Símbolo
Con el fin de conseguir una unidad de mantenimiento completa, el filtro, el regulador y el engrasador se agrupan en un conjunto uniéndolos mediante dos manguitos dobles. En los diseños nuevos, el filtro y el regulador se combinan en una carcasa única a la que sólo hay que añadir el engrasador, pero pudiéndose agrupar la unidad de mantenimiento en una carcasa combinada (fig. 17). En toda unidad de mantenimiento deben observarse los valores dados por el fabricante para los caudales de aire y para las presiones de servicio; por lo que la selección de una unidad de mantenimiento debe hacerse de acuerdo con estos dos valores. La tabla 4 contiene una serie de valores orientativos referidos a las gamas de caudales y de presiones en la que pueden emplearse las unidades de mantenimiento. Además de las aquí citadas, también se ofrecen otras series para presiones de hasta 2,5 kp/cm', 4 kp/cm' , 20 kp/cm'. En el caso normal en Neumática son suficientes las presiones de hasta 10 kp/cm' . Las carcasas de plástico transparentes empleadas para los filtros y engrasadores sólo pueden utilizarse hasta una presión de 10 kp/cm' y una temperatura
26
TABLA 4. Margen de utilización de las unidades de mantenimiento en función de los diámetroS de las conexiones; siendo estos diámetros suficientes para la neumática (FESTO-Pneumatic, Berkheim)
R"
Margen de potencia caudal Nl/min
Contenido del depósito de aceite cm 3
Margen de presión kp/cm 2
1/8 1/4 3/8 1/2
50-80 50-400 100-1000 150-2000
16 42 137 137
0-7 O-lO O-lO O-lO
Conexión
ambiente de aproximadamente 50° C; debiendo emplearse carcasas de metal para valores superiores. La unidad de mantenimiento no debe estar montada a una distancia superior a los 5 m del último consumidor. Es preferible una distancia menor porque en las tuberías largas la niebla de aceite puede precipitarse antes de llegar a los consumidores de aire comprimido propiamente considerados. Las bifurcaciones y las curvaturas en las tuberías aceleran est~ proceso de precipitación de la niebla aceite.
Manómetro
Tornillo regulador de la niebla
Tornillo regulador de presión (regulador constante)
Engrasador
... Regulador
filtro
t
t
Sentido del flulO
Símbolo
FIGURA 17.
Representación simplificada
Unidad de mantenimiento combinada en una misma carcasa (FESTO-Pneumatic).
27
4.
Elementos de trabajo y mando
El diseilo de un sistema neumático presupone el conocimiento de la estructura y función de los compoJlentes posibles que pueden intervenir en un equipo. Para el técnico neumático, el punto principal lo constituye la función de un elemento; la estructura del mismo está condicionada por la construcción y por
4.1.
CILINDROS
El éilindro de aire comprimido es por regla general el elemento productor de trabajo (órgano motor) en un equipo neumático. Su misión es la de generar un movimiento rectilíneo, subdividido en carrera de avance y carrera de retroceso (a diferencia del motor de aire comprimido, que produce un movimiento de rotación, ver Ap. 4.3), Y de este modo transforma la energía estática en trabajo mecánico (fuerzas de movimiento y esfuerzos de compresión). El cilindro también puede ejercer misiones de regulación y mando dentro de sus funciones de trabajo, pudiendo realizar ambas de manera simultánea según su aplicación.
8
9
/
\.
"5
3
4
6
7
FIGURA \. Definiciones de un cilindro neumático. \. Conexión para la salida (toma de aire comprimido en la tapa posterior). 2. Conexión para la entrada (toma de aire comprimido en la tapa anterior). 3. Cara del fondo. 4. Cara de la cubierta. 5. Area del émbolo. 6. Area anular. 7. Area del vástago. 8. Fondo. 9. Cubierta.
28
esta razón puede variar en alguoos detaUes según el fabricante. Por lo tanto, el tamailo de la conexión es en general un valor muy característico para el mando y sólo debe variarse dentro de pequeilos límites cuando lo imponga la forma de construcción de los modelos.
El cilindro de aire comprimido es un dispositivo motor en el que la energía estática (energía neumática del aire comprimido) se transforma en trabajo mecánico mediante la reduccióJ! de la sobrepresión hasta la presión atmosférica exterior. Las definiciones características de un cilindro de aire comprimido, sus componentes y demás designaciones están normalizadas. En la figura 1 están representadas estas definiciones y denominaciones, de las que sólo se mantendrán las definiciones básicas; introduciéndose nuevas definiciones con las distinas formas constructivas.
4.1.1.
Cilindros de simple efecto
El cilindro de aire comprimido de simple efecto sólo puede producir trabajo en una sola dirección del movimiento. Existen varios tipos de construcción básicos para los cilindros de simple efecto. Uno de los más sencillos es el de cilindro de membrana (fig. 2). En este tipo, se tensa una membrana de goma dura (ebonita), de plástico o de metal entre dos láminas metálicas abombadas. El vástago del émbolo está fijado al centro de la membrana. En alguno's cilindros de membrana el vástago puede adoptar la forma plana (fig. 3), Y formar de este modo una superficie de sujeción. Con los cilindros de membrana sólo pueden conseguirse carreras cortas, desde álgunos milí-
, P= toma de aire comprimido Símbolo
~I
FIGURA 2. Sección de un cilindro de membrana con muelle recuperador. Vástago
metros hasta un máKimo de aproximadamente 50 mm. Este tipo es particularmente apto para emplearlo en procesos de sujeción. La carrera de retomo se realiza mediante un resorte antagonista o para carreras muy cortas por la misma tensión de la membrana. Los cilindros de membrana arroUable (fig. 4) presentan una estructura semejante al anterior. Como el nombre indica, en este tipo también se emplea una membrana que al entrar el aire comprimido se desliza hacia la cara interior del cilindro y empuja al vástago hacia el exterior. Así pueden conseguirse carreras mayores que con los cilindros de membra-' na normales (por término medio de 50 a 80 mm aproximadamente). Normalmente no se prevé ninguna guía especial para el vástago ya que por regla general el elemento motriz no puede desplazarse fuera de unos límites fijos. La membrana arrollable compensa esta~ desviaciones sin pérdidas. Los ma-
teriales empleados hoy para las membranas arrollables aseguran una larga duración en condiciones normales de trabajo. Pero en todo caso, aún los más pequeños cortes o fisuras de la membrana producen en general una rápida avería debido a que se ejercen sobre el material elástico grandes cargas por extensión en cada carrera. Por esta razón debe prestarse una gran atención a las aristas y cantos agudos cuando sea preciso un desmontaje por cualquier motivo. Los cilindros de émbolo, a diferencia de los cilindros de membrana, son los' más empleados en la Neumática. Cada cilindro está constituido por los siguientes elementos básicos: tubo del cilindro, tapas de cierre anterior y posterior, émbolo y vástago. A todas estas partes deben añadirse los elementos de Símbolo
. FIGURA 3. Cilindro de membrana, el vástago está conformado como superficie de sujeción. Carrera de retroceso por tensión interna de la membrana. (FESTO-Pneumatic.)
P
p
Símbolo
FIGURA 4. Esquema de un cilindro de membrana arrollable.
29
enlace y juntas, así como también una guía para el vástago del émbolo. El tubo del cilindro se fabrica por lo general de tubos de acero estirados sin soldadura, y a las superficies interiores de deslizamiento se les da un acabado de precisión o un rectificado (bruñ.ido). Para las tapas de cierre se emplean con preferencia materiales de fundición (fundición de aluminio o fundición maleable). Los componentes individuales son en su constitución muy semejantes, pero presentan algunas diferencias según el fabricante de las mismas. También puede fabricarse un cilindro de simple efecto con fundición (metal ligero), formando entonces la cubierta de cierre posterior una unidad con el tubo del cilindro (fig. 5).
2
3
4
6
5
Símbolo
FIGURA
5.
Cilindro de simple efecto, en material de fundición ligera. 1. Cuerpo del cilindro. 2. Pistón en forma de vaso. 3. Vástago. 4. Muelle recuperador. 5. Guía del vástago. 6. Tapa anterior. P Toma de aire comprimido.
En los cilindros de simple efecto, el aire comprimido sólo actúa sobre una de las caras del émbolo, por lo que sólo puede producir trabajo en un sentido. Según el montaje del equipo neumático, el cilindro de simple efecto puede aplicarse para ejercer tracción (posición de partida con el vástago desplazado; trabaja al recoger el vástago), o para presionar (posición de partida con el vástago recogido; trabaja al extraer el vástago del émbolo). La carrera de retorno , que en este caso es siempre el recorrido en vacío, se lleva a cabo mediante un re-
30
sorte recuperador incorporado o mediante fuerzas exteriores que actúan sobre el vástago del émbolo. La fuerza de los resortes recuperadores está calculada de tal manera que el émbolo es repuesto en su posición de partida con la velocidad suficiente. Normalmente, la fuerza del resorte vale un 10-15 % de la fuerza del émbolo a 6 kpfcm 2 , siendo decisivo el rozamiento entre el émbolo y el tubo del cilindro. Los cilindros de aire comprimido de simple efecto sólo producen trabaj'o en un sentido, por lo que no debe montarse ningún elemento pesado que deba ser movido por la carrera de retroceso del émbolo . Son excepciones, por ejemplo, las placas de sujeción simples, ligeras, sin guías. Mediante el resorte antagonista o recuperador incorporado queda limitada la longitud de los cílindros de simple efecto; por regla general no excede de lOO mm la longitud de la carrera. No obstante, debido a que el cilindro de simple efecto puede emplearse con un consumo de aire muy económico, existe la posibilidad de utilizar el simple efecto también con largas carreras; para ello se monta un cilindro de doble efecto dentro de un equipo de tal manera que sólo se dispone de la totalidad de la energía neumática en la toma precisa para la dirección de trabajo y la toma contraria recibe una presión bastante más reducida; por ejemplo, para la dirección de trabajo una presión de 6 kpfcm2 y para la dirección contraria una presión de l kpfcm2 ¸ Otra posibilidad consiste en hacer que el émbolo del cilindro sea devuelto por un volumen de aire comprimido a reducida presión; pero debe prestarse mucha atención a que la presión de este volumen de aire ascienda cuando aumente la carrera y que se anule su efecto en la dirección de trabajo. Esta última posibilidad no es apta para objetivos de sujeción. En la figura 6 están representadas esquemáticamente estas posibilidades. Los cilindros de simple efecto para una fase de trabajo sólo necesitan la mitad del aire que sería necesario si el cilindro fuese de doble efecto.
4.1.2.
Cilindros de doble efecto
El cilindro de aire comprimido de doble efecto se construye siempre en forma de cilindro de émbolo y posee dos tomas para el aire comprimido situadas a ambos lados del émbolo.
FIGURA
p
6. Representación simbólica de cilindros de simple efecto para distintas aplicaciones.
1'111==~ p 2
P = Toma de aire comprimido.
1.- Acción de fuerza al salir el vástago, carrera de retroceso por fuerza exterior. 2.-AcCión de fuerza al salir el vástago, trabajo de compresión. Carrera de retroceso por muelle recuperador incorporado.
p
3
3.-Acción de fuerza al entrar el vástago, trabajo de tracción. Carrera de avance por muelle recuperador incorporado. 2 a Posibilidad
Acción de fuerza por muelle incorporado, carrera de retroceso por aire comprimido, p. ej. cilindrofreno en un freno neumático para camiones (de seguridad). 4.- Toda la energía neumática en la toma P (p. ej . presión 6 kp/cm2 ). Toma contraria conectada con una válvula reductora de presión (regulador) separada con orificio de purga con una presión de 0,5 a 1,0 kp/cm2 ¸ La presión superior que se produce al salir el vástago es anulada por el escape del regulador. 5.- El vástago sale contra una pequeña presión de — aire continua, de p. ej. 0,5 kp/cm2 ¸ Para que la contrapresión no pueda anularse bruscamente, se necesita un volumen del acumulador cerrado igual a un múltiplo del volumen del cilindro; debiendo ser compensadas las pérdidas por fugas.
El cilindro de doble efecto puede producir trabajo en los dos sentidos del movimiento. La figura 7 representa en sección dos ejecuciones distintas de un cilindro de doble efecto. De ella puede deducirse la constitución de un cilindro. En el apartado 4.1.1. ya se citaron algunos componentes de un cilindro de émbolo, pero el cilindro de doble efecto tiene además algunas peculiaridades. El tubo del cilindro (1) se fabrica por lo general a base de tubo de acero estirado sin soldadura, que en casos particulares puede ser de aluminio, latón, o bronce especial. Para evitar una intensa abrasión del émbolo elástico, a la superficie deslizante del tubo del cilindro se le da un acabado de precisión o un rectificado, y para aplicaciones especiales recibe un cromado duro complementario. El fondo (2) y la cubierta (3) son con preferencia piezas de fundición
4
p= 0.5 kp/cm 2
5
(de metal ligero o maleable). La fijación del fondo y de la cubierta al tubo del cilindro puede realizarse mediante varillas tirantes, roscas o bridas (tal como en la fig. 7). La opción entre estas posibilidades depende del tamaño del cilindro y puede estar también condicionada por el fabricante. En la cubierta se utiliza un collarín (5) para la estanqueidad del vástago del émbolo (4). El casquillo del cojinete (6) sirve como guía del vástago. Con el fin de que no pueda penetrar ninguna suciedad del exterior en el recinto del cilindro, ni siquiera por adherencia en el vástago, se monta un anillo exterior de barrido (7) (junta rascadora). Para emplazamientos donde haya gran cantidad de suciedad, se prevé, en sustitución del anillo de barrido, un fuelle, que protege la parte saliente del vástago en todo su recorrido. El émbolo (8) está formado en el ejemplo dibujado por un ~mbolo interior doble. La mitad inferior de la sección reproduce un ci-
31
N
w
2
I~
p
re2ulable
Sin amortiguaci6n Con amortiguación
Símbolos L-'u.'_ _.....J
------
11 10
P 3
11
1. Tu bo del cilindro. Tapa de fondo . Tapa de cubierta. Vástago. Junta obturadora.
2. 3. 4. 5.
I
lJ
I
FIGURA 7. Sección de un cilindro neumático de doble efecto, la mitad superior con amortiguación regulable; la mitad inferior sin amortiguación.
8
6. 7. 8. 9. 10. 11.
7
Cojinete. Junta de rascador. Embolo. Pistón de amortiguación. Volumen de amortiguación. Válvula de estrangulación ajustable. (FESTO-Pneumatic)
6
FIGURA 8. Posibilidades de fijación de cilindros neumáticos. que varían según el tamaño y el fabricante.
Ejecución básica
Horizontal, pies
-r--
-1-Brida delantera
Brida trasera
Giratorio
Con rosca delantera o trasera
Giratorio
lindro nonnal de doble efecto, y la mitad superior representa uno con amortiguación regulable. Si se han de frenar grandes masas con el cilindro, una amortiguación de este tipo es necesaria; no obstante, esto sólo puede conseguirse en la posición extrema del émbolo, debiendo realizarse también en las restantes posiciones intermedias mediante un dispositivo exterior adicional. En la amortiguación, la salida nonnal del aire es bloqueada por un émbolo de amortiguación (9) antes del final de la carrera. De este modo, el aire es comprimido de nuevo en el recinto amortiguador (10) debido a que sólo puede salir al exterior lentamente, según el ajuste del estrangulador (1 1). Al invertir la marcha del émbolo, el aire entra libremente en el recinto del cilindro, y el émbolo 3.-NEUMAT
(
Giratorio ajustable en la carrera
avanza o retrocede con fuerza y velocidad plena. Las partes marcadas de azul claro en la figura 7 son opcionales y representán las posibilidades de fijación de un cilindro que, según el fabricante, pueden ser , otras, con pequeñas variaciones . La figura 8 muestra algunas de las posibilidades de fijación semejantes, que no son válidas en principio para todos los cilindros de doble o simple efecto, dependiendo del fabricante y del tamaño del cilindro. Debido a que desde hace poco tiempo existen recomendaciones o normas sobre algunas dimensiones de los cilindros, los fabricantes han desarrollado el programa estándar correspondiente. Los diámetros estándar de los cilindros (en realidad siempre se hace referencia al diámetro del émbolo) son bástante similares para todos los fabricantes. En la tabla 1
33
se indica en la primera columna la serie de diámetros de un determinado fabricante. Salvo algunas exce~ciones, los diámetros se suceden ,en este orden, de manera qué la fuerza de émbolo indicada para un diámetro se duplica o se reduce a la mitad respecto al diámetro más próximo, según sea el diámetro inmediato superior o el inmediato inferior, con una presión del aire de 6 kpfcm2 (columna 2 de la tabla 1). Las longitudes de las carreras son también por lo general estándar para la gama de un fabricante (columna 3 de la tabla 1); es decir, determin'ldos diámetros de cilindros pueden producirse como elementos en serie para distintas longitudes de carrera. Naturalmente, todas las longitudes intermedias también se fabrican bajo pedido, hasta las longitudes máximas posibles o que estén comprendidas en las carreras previstas por el fabricante (véase columna 4, de la tabla 1). Las longitudes máximas de las carreras para los cilindros están delimitadas, debido a que para grandes diámetros del cilindro y carreras largas se precisa un elevado consumo de aire, anüeconómico; y en los diámetros pequeños con carreras largas las sobrecargas mecánicas del vástago y' del cojinete guía se hacen muy grandes; en general, debe preverse el efecto de pandeo del vástago . (Véase apartado 4.1.4.) TABLA 1.
Cilindros especiales
En la industria existen ejecuciones especiales de los cilindros normales y cilindros específicos, que tienen denominación propia de acuerdo con su función. En primer lugar se tratarán los tipos especiales. Estos también son distintos según los fabricantes, y así lo que para unos es un tipo especial para otros es una ejecución estándar. Relacionados con los cilindros de doble efecto mencionados, pueden considerarse como ejecuciones especiales las formas re,presentadas en la figura 9. Naturalmente, son posibles variantes de muchas clases; pero las ejecuciones especiales se refieren al programa de fabricación estándar y no al cambio de alguna pieza particular del cilindro. En los cilindros especiales ya citados, la cuestión es bien distinta. En los cilindros tandem (fig. 10) se reúnen en un mismo tubo dos cilindros de doble efecto colocados en serie de tal modo que se suman las fuerzas producidas por ambos. Mediante esta disposición se duplica aproximadamente la fuerza del cilindro, ya que el producto de la presión del aire por la superficie de los dos émbolos se transmite al vástago en 'su avance. Los cilindros tandem se emplean en aquellos casos en que se. precisa un diáme-
Tamaños normalizados de cilindros y longitudes de carreras; margen de fabricación desde las longitudes de carrera mínimas hasta las carreras máximas
Diámetro del émbolo [mm]
Fuerza a la presión de 6 kp/cm 2 [kp]
Longitudes de carrera normalizadas [mm]
Longitudes de carrera mínimasfmá,ximas [mm]
1,2
lO, 25, 40, 80
10-
12
6
10, 25, 40, 80, 140,200
10- 200
16
12
10, 25, 40, 80, 140, 200, 300
10- 400
25
24
25, 40, 80, 140, 200, 300
10- 500
35
52
70, 140, 200, 300
10-2000
40
72
40, 80, 140, 200, 300
10-2000
50
106
70, 140, 200,200
10-2000
70
208
70, 140, 200, 300
10-2000
6
80
100
424
70, 140, 200, 300
10-2000
140
832
70, 140, 200, 300
10-2000
200
1700
70, 140, 200, 300
10-1100
250
2600
70, 140, 200, 300
10-1100
(FESTO-Pneumatic, Berkheim)
34
4.1.3.
dar, empleándose también en la práctica cilindros de hasta 12 posiciones. Al grup— o de los cilindros especiales pertenecen también el cilindro rotativo (fig. 12) o más propiamente cilindro de rotación. El movimiento de vaivén rectilíneo del émbolo se transmite a una rueda dentada a través de una cremallera situada en el vástago del émbolo, y puede tomarse como un movimiento de πrotación∫ . La rotación máxima puede llegar a ser de 360° como máximo, pero generalmente es menor, por ejemplo 180° ó 290°. En todos los cilindros rotativos se indica el ángulo de rotación además de las características neumáticas.
2
3
4
U§]j§
5
tp
tp tp
tp
tp
ttp
t
FIGURA
10.
6
7
FIGURA
9.
Símbolo
Ejecuciones especiales de cilindros de doble efecto.
Con vástago reforzado. Con vástago saliente en ambos lados (doble vástago). Con vástago resistente a los ácidos. Con superficies de deslizamiento del cilindro de cromo duro. 5. Con juntas resistentes al calor, hasta 200 2 C. 6. Con tubo del cilindro de latón. 7. Con recubrimiento exterior de plástico y vástago resistente a los ácidos. Las ejecuciones particulares pueden estar reunidas y combinadas en un cilindro.
1. 2. 3. 4.
tro pequeño y una fuerza superior a la de su diámetro correspondiente. El cilindro de múltiples posiciones es asimismo una combinación de al menos dos cilindros neumáticos de doble efecto, dispuestos con las tapas posteriores encaradas (fig. 11); obteniéndose así un cilindro de cuatro posiciones. El cilindro multiposicional se caracteriza por el hecho de que son posibles más de dos posiciones definidas de maniobra. En teoría siempre es posible combinar entre sí varios cilindros para obtener un cilindro de seis o de ocho posiciones. Los cilindros de cuatro posiciones se suministran como unidades constructivas están-
Cilindro tandem; los dos émbolos actúan sobre un solo vástago.
El cilindro de impacto (fig. 13), recibe este nombre debido a su elevada velocidad de avance, que se produce porque en el cilindro existe una precámara en la que el aire se acumula hasta una determinada presión; al alcanzarse ésta, pasa a actuar bruscamente sobre la parte posterior del émbolo, estando la anterior al valor atmosférico. El efecto de impacto sólo actúa en un sentido y la carrera de retroceso se efectúa como en los cilindros normales. Para el cilindro de impacto se presentan buenas posibilidades de aplicación en la técnica de conformación, por ejemplo para taladrar, remachar, rebordear, estampar y perforar. Las velocidades de émbolo que se pueden conseguir se sitúan alrededor de los 6 m/seg (360 m/min) según la presión del aire, y la energía cinética alrededor de los 50 kpm. Pueden obtenerse otros tipos de cilindros especiaun conjunto les si se combinan, por ejemplo, en — único cilindros y válvulas que normalmente también se emplean por separado. En la sección 4.5 pueden encontrarse ejemplos de este tipo.
35
6:, 1II tp
II
-f
p p
P
tt
t
,n
11. Cilindro de varias posiciones; la figura un cilindro de cuatro posiciones y sus posiciones de maniobra.
FIGURA
Posiciones de maniobra 2
3
4
[ [[ I
t p
p
tp
p
tP
tp
t
[lOO]
p
tp
tp
tp
tp
=ifl
tt pp Símbolo
I
t
[DI]
p
tp
-~
:
11III ¡ I
I
1
1 1
1
2 34
FIGURA 12. Cilindro giratorio, el movimiento lineal del pistón es transformado en un movimiento de rotación mediante cremalleras y piñones.
R
Sección de un cilindro de impacto. El pistón permanece en su posición final trasera Gunta estanca cerrando la precámara) hasta que el producto de P por la superficie A es mayor que el producto de la presión decreFIGURA 13.
36
ciente R por la superficie B. La velocidad de purga es controlada por una válvula de estrangulación conectada a continuación (Martonair Druckluftsteuerungen GmbH).
4.1.4.
Características técnicas para los cilindros neumáticos
Los valores indicados en las tablas se refieren a un mismo fabricante. En las ejecuciones de otros fabricantes condicionadas por la construcción, son posibles pequeñas variaciones de algunos de estos valores en más o en menos. Esto es válido en particular para el rozamiento en el cilindro, que de este modo condiciona la velocidad alcanzable por el émbolo,' y también para el πespacio muerto∫ en el cilindro. Los valores correspondientes indicados pueden considerarse como valores medios orientativos.
Símbolos empleados: D = diámetro del émbolo (cm) d = diámetro del vástago (cm) A = área del émbolo (cm2 ) f = fuerza del muelle (kp) F = fuerza de presión (kp) p = presión de trabajo (kp(cm2 ) . Los cilindros neumáticos son seguros ante las sobrecargas, pudiendo ser cargados hasta el máximo de su potencia; en caso de sobrecargas simplemente se paran.
Fuerza del cilindro La fuerza generada en el cilindro, es función del diámetro (superficie) del émbolo, de la presión del aire comprimido ( = presión de trabajo) y de la resistencia de rozamiento (o fricción). Como la fuerza de presión se mide en estado de reposo (estático), la resistencia de rozamiento (a la que en adelante se designará como rozamiento) corresponde al momento de arranque del émbolo. En el caso más favorable de movimiento (caso ideal) el rozamiento es nulo hasta el estado de reposo. La fuerza de presión del cilindro puede calcularse por la siguiente fórmula : Fuerza de presión = Superficie del émbolo x Presión F = A . P (cm2 ¸ kp(cm2 ).
Consumo de aire La energía del aire comprimido que alimenta los cilindros se consume transformándose en trabajo. El aire comprimido ya utilizado afluye a la atmósfera por el escape durante la carrera de retroceso del émbolo. A continuación se explica el modo de calcular el consumo de aire para una presión de trabajo, diámetro del émbolo y una carrera determinados: Relación de compresión x Area émbolo x carrera La relación de compresión (referida a la presión normal al nivel del mar) se calcula por:
Para los cilindros de simple efecto.
F = D 2 -¡'p -
1,033
f
=
Carrera de retroceso: F R
D 2 .!!... P 4
=
2
1,033
Para los cilindros de doble efecto, Carrera de avance: FA
+ presión de trabajo en kp(cm
(D 2 -
d'}.!!... · p 4
En los cilindros de simple efecto debe reducirse la fuerza del muelle recuperador, y en los cilindros de doble efecto debe deducirse en la carrera de retroceso el área del vástago del área total del émbolo. Para el rozamiento o bien para el momento de arranque se descuenta de un 3 a un 10 % de la fuerza calculada. En la tabla 2 pueden verse las fuerzas de presión para distintos tamaños de cilindros y presiones de trabajo comprendidas entre I y 15 kp(cm 2 ¸
Para una estimación sencilla y rápida del consumo de aire, en la tabla 3 se han reunido los valores representativos del consumo de aire por cm de carrera para las presiones y diámetros de cilindros normales en la Neumática. El consumo de aire se indica siempre en litros de aire aspirado para obtener valores uniformes referidos a la potencia del compresor. Se calcula por las fórmulas siguientes: Cilindros de simple efecto Consumo de aire Q = s.n.q en NI/min.
Cilindros de doble efecto. Consumó de aire: Q = 2(s.n.q) en NI/min.
37
00
...,
0,2 I 2 4 8 12 17 34 70 138 283 433
0,4 2 4 9 17 24 35 69 141 277 566 866
2
3 0,6 3 6 13 26 36 53 104 212 416 850 1300
I
0,0005 0,002 0,004 0,010 0,019 0,025 0,039 0,076 0,155 0,303 0,618 0,966
6 12 16 25 35 40 50 70 100 140 200 250
0
0,8 4 8 17 35 48 71 139 283 555 1133 1733
1,0 5 10 21 43 60 88 173 353 693 1416 2166
1,2 6 12 24 52 72 106 208 424 832 1700 2600
6* 1,4 7 14 30 61 84 124 243 495 971 1983 3033
7 1,6 8 16 34 70 96 142 278 566 1110 2266 3466
8 1,8 9 18 38 78 108 159 312 636 1248 2550 3800
9
Presión de trabajo en kp/cm'
2,0 10 20 42 86 120 176 346 706 1386 2832 4332
10 2,2 11 22 46 95 132 194 381 777 1525 3116 4766
II
2,4 12 24 50 104 144 212 416 848 1664 3400 5200
12 2,6 13 26 55 113 156 230 451 919 1803 3683 5633
13 2,8 14 28 60 122 168 248 486 990 1942 3966 6066
14
0,0008 0,003 0,006 0,014 0,028 0,037 0,059 0,113 0,231 0,452 0,923 1,441
2
0,0011 0,004 0,008 0,019 0,038 0,049 0,077 0,150 0,307 0,601 1,227 1,916
3 0,0014 0,006 0,010 0,024 0,047 0,061 0,096 0,187 0,383 0,750 1,531 2,392
4
6
Presión de trabajo en kp/cm' 8 9 7
10
-0,0016 0,007 0,011 0,029 0,056 0,073 0,115 0,225 0,459 0,899 1,835 2,867 0,0019 0,008 0,014 0,033 0,066 0,085 0,134 0,262 0,535 1,048 2,139 3,342
0,0022 0,009 0,016 0,038 0,075 0,097 0,153 0,299 0,61l 1,197 2,443 3,817
0,.0025 0,010 0,018 0,043 0,084 0,110 0,172 0,335 0,687 1,346 2,747 4,292
0,0027 0,011 0,020 0,048 0,093 0,122 0,191 0,374 0,763 1,495 3,052 4,768
0,135 0,210 0,41l 0,839 1,644 3,356 5,243
0,IQ3
0,0030 0,012 0,022 0,052
II
0,0033 0,013 0,024 0,057 0,112 0,146 0,229 0,448 0,915 1,793 3,660 5,718
Consumo de aire en NI por cm de carrera del cilindro
5
Consumo de aire para cilindros neumáticos
0,0036 0,014 0,026 0,062 0,121 0,157 0,248 0,485 0,991 1,942 3,964 6,193
12
0,0038 0,015 0,028 0,067 0,131 0,171 0,267 0,523 1,067 2,091 4,268 6,668
J3
0,0041 0,016 0,029 0,071 0,140 0,183 0,286 0,560 1,143 2,240 4,572 7,144
14
15
3 15 30 63 129 180 264 519 1059 2079 4248 6498
15
0,0044 0,018 0,032 0,076 0,149 0,195 0,305 0,597 1,219 2,389 4,876 7,619
Consumo de aire de los cilindros neumáticos por cm de carrera en función del diámetro del pistón y. de la presión de trabajo
pistón mm
TABLA 3.
4
Fuerza en kp
¸ Presión de trabajo normal en neumática.
6 12 16 25 35 40 50 — 70 100 140 200 250
1
5
Fuerza de presión conocidos el diámetro del pistón y la presión de trabajo, sin considerar la fuerza del muelle (cilindros de simple efecto) yel área del vástago (carrera de retorno de cilindros de doble efecto); el coeficiente de rozamiento sí que se ha considerado
Tamaño del cilindro 0 pistón, mm
TABLA 2.
Significado de los símbolos empleados Q = consumo total de aire en NI/min. q = consumo de aire por cm de carrera s = carrera en cm n = ciclos por minuto.
En los cilindros de doble efecto no se ha tenido en cuenta el volumen del vástago, que puede despreciarse debido a otras imprecisiones en las tuberías y válvulas. El consumo de aire de un cilindro se expresa en Nl/min, puesto que debe ser conocido el número de ciclos por unidad de tiempo.
TABLA 4. Espacio muerto para los cilindros de doble efecto de un determinado fabricante. En este punto pueden presentarse grandes diferencias en comparación con otros fabricantes (FESTOPneumatic, Berkheim)
Ciclo = Fase de trabajo desde la posición de partida de un aparato hasta que vuelve de nuevo a la misma. En los cilindros neumáticos 1 ciclo comprende dos carreras (avance y retroceso).
En el consumo total de aire de un cilindro figura también el llenado con aire comprimido de πlos espacios muertos∫, ya que estos últimos pueden alcanzar hasta un 20% del consumo de aire de trabajo propiamente considerado. Espacios muertos de un cilindro son, por ejemplo, las tuberías de alimentación del aire comprimido al propio cilindro, así como los espacios en las posiciones finales del émbolo no utilizables para la carrera (véase también la fig. 7, apartado 4.12). La tabla 4 contiene un cuadro sinóptico del espacio muerto para los cilindros de doble efecto de un fabricante.
12
I
0,5
16
I
1,2
25
5
6
35
10
13
50
16
19
70
27
31
100
80
88
140
128
150
200
425
448
250
2005
2337
1000 cm"
0
~mbolo
Diámetro nominal mm
1 litro
Carga en
O
20
40
% 60
80
Velocidad del pistón eh mm/seg
~mbolo
La velocidad media del émbolo en los cilindros estándar está comprendida entre 0,1 y 1,5 m /seg (6,0 a 90 m/min). En los cilindros especiales, la velocidad puede hacerse mayor. La velocidad del émbolo es función de la presión del aire, de la fuerza antagonista, de las secciones de las tuberías, de la longitud de las tuberías entre la válvula de mando y el cilindro y también del diámetro nominal de la válvula de mando. Además la velocidad del émbolo también puede ser afectada por válvulas de estrangulación o válvulas de escape rápido. En la tabla 5 se han resumido los valores de las velocidades medias en función de las fuerzas externas que actúan sobre el émbolo y del diámetro nominal de la conexión.
=
TABLA 5. Velocidad media del émbolo de los cilindros neumáticos con carga parcial y una presión de trabajo de 6 kp/cm2
' mm
Velocidad del
Lado del fondo en cm"
Lado de la cubierta en cm"
Diámetro del émbolo mm"
25 35 50 70 70 100 100 140 140 200 200 200 250
4 7 7 7 9 7 9 9 12 9 12 19 19
580 530 980 885 480 440 230 215 530 470 120 110 260 230 130 120 300 260 60 65 145 130 330 300 240 220
450 785 400 200 425 90 205 110 230 55 120 280 ¡ 185
380 300 690 600 360 320 180 150 380 310 80 60 180 130 90 70 200 170 40 50 105 85 250 215 165 115
39
TABLA 5a. Diagrama de velocidades para pistón sin carga, en función del diámetro del émbolo, con una presión de trabajo de 6 kp/cm 2
"'9
10
. .
~ e
~
E
.i.
- - - - - - Diámetro del émbolo (mm)
TABLA 6. Longitud maxlma del vástago para la carga máxima posible de un cilindro neumático (riesgo de pandeo). Ejecución normal y reforzada de los vástagos. Factor de seguridad = 5
JO
émbolo en mm
vástago normal en mm
Carrera máxima normal en mm
0
JO
vástago reforzado en mm
Carrera máxima reforzado en mm
35 50 70 100 140 200 250
12 12 16 22 25 32 40
500 320 400 600 500 550 700
22 25 25 32 40 40 60
1000 1200 900 1100 1200 950 950
40
.
FIGURA
15. Cilindros neumáticos.
1. Cilindro neumático de simple efecto (membrana).
2. Cilindro de simple efecto (ejecución de fundición ligera). 3. Cilindro de simple efecto (ejecución de fundición ligera). 4. Microcilindro de doble efecto. 5. Cilindro de doble efecto sin pieza de fijación. 6. Cilindro de doble efecto con fijación por pie. 7. Cilindro de doble efecto con fijación oscilante. 8. Cilindro de doble efecto con fijación por brida delantera. 9. Cilindro de doble efecto con fijación por brida trasera. 10. Cilindro de doble efecto con vástago continuo saliente en ambos lados. 11: Cilindro tándem. 12. Cilindro de cuatro posiciones. 13. Cilindro de accionamiento giratorio.
8
IJ
13
41
FIGURA 14. Criterios para la resistencia al pandeo del vástago o del cilindro L t = longitud total para el cálculo según la fórmula II de Euler, válido para fijación oscilante o brida trasera. L" = longitud de apoyo en el cilindro.
Carga de pandeo del vástago
En las carreras largas ha de tenerse siempre muy presente la carga de pandeo del vástago. Los fabricantes construyen sus cilindros teniendo en cuenta ya este aspecto, y para la generalidad de los cilindros puede escogerse en lugar del vástago normal uno de mayor sección. Este problema se acentúa particularmente en los cilindros con sujeción oscilante o con brida trasera para los que se consideran las longitudes totales del cilindro y del vástago extraído. En este caso debe prestarse mucha atención a la longitud de apoyo La; por consiguiente, es re-
4.2.
Cuanto mayor sea la carrera del cilindro tanto mayor debe ser la longitud de apoyo; tómese como valor orientativo un 20 % de la longitud de la carrera.
VALVULAS
Según la norma DIN 24300, la definición de válvula es: πVálvulas son dispositivos para controlar o regular el arranque, parada y sentido así como la presión o el flujo del medio de presión, impulsado por una bomba hidraúlica, un compresor, una bomba de vacío o acumulado en un depósito. La denominación de válvula es de significado superior --correspondiendo al uso internacional del idioma- para todas las formas de construcción tales como válvulas de compuerta, válvulas de bola, válvulas de plato, grifos, etcétera∫ La forma de construcción de una válvula es de una significación secundaria dentro de un equipo neumático; en él sólo importa la función que puede obtenerse de ella, la forma de accionamiento y el
42
comendable escoger una longitud de cilindro mayor que la necesaria para la carrera de trabajo. Para el cálculo de la carga por pandeo permitida debe tomarse por base la fórmula 11 de Euler. El peligro de rotura por pandeo se reduce considerablemente en los vástagos con guía adicional fuera del cilindro.
tamaño de la rosca de conexión; con esta última característica queda determinado el paso correspondiente. Las válvulas empleadas en Neumática sirven principalmente para controlar un proceso actuando sobre las magnitudes que intervienen en él. Para poder controlar, se necesita una energía de control con la que debe intentarse conseguir el mayor efecto posible con el gasto mínimo. La energía de control viene determinada por la forma de accionamiento de una válvula y puede conseguirse manualmente o por medios mecánicos, eléctricos, hidraúlicos o neumáticos. De acuerdo con la función que realizan, las válvulas neumáticas s~ clasifican en los ~iguientes grupos principales: Válvulas distribuidoras o de vías. Válvulas antirretorno o de bloqueo. Válvulas reguladoras de presión. Válvulas reguladoras de flujo o de velocidad.
16. Esquema del funcionamiento de una válvula de dos vías (llave de paso) en la que el paso puede ser en los dos sentidos.
FIGURA
4.2.1. Válvulas distribuidoras Estas válvulas influyen en el camino del aire comprimido (de manera preferente arranque, parada y sentido de paso). Según el número de vías controladas se le llama válvula de dos vías, de tres vías, de cuatro vías o de múltiples vías. Como vías se consideran: la conexión de entrada de aire comprimido, conexion(es) de alimentación para el consumidor y orificios de purga (escape). Los orificios de salida se consideran siempre como una sola vía controlada, aún cuando la válvula tenga varios de ellos. Los orificios de purga de una válvula neumática de vías se consideran siempre como una vía única controlada. Características de las válvulas según la función Al grupo de las válvulas de dos vías pertenecen todas las llaves de paso, ya que éstas poseen un oficio de entrada (I. a vía) y otro de salida (2." vía). En ellas, si la válvula está abierta, el aire comprimido puede circular libremente de izquierda a derecha o viceversa (fig. 16). La conexión del aire comprimido (alimentación) se designa con la letra p. Las tuberías de trabajo con letras mayúsculas en la secuencia A, R, e, ... Los orificios de purga con R, S, T, ... Las tuberías de controlo accionamiento con Z, Y,X, ...
Otras construcciones, de las que se emplean muchas en los equipos, sólo tienen un sentido de paso
Símbolo
rrm
Representación J'../L ....--...
lLl..iJ simplificada
establecido (fig. 17), distinguiéndose entre πabierto∫ y πcerrado∫. La válvula πcerrada∫ es una válvula de vía que no permite el paso en la posición de reposo y que en accionamiento permite circular al aire comprimido; (fig. 17). La válvula πabierta∫ es justamente lo contrario, en reposo el paso está libre y en accionamiento está cerrada (fig. 18). En las. válvulas con reposición incorporada (por ejemplo con resorte) se llama posición de reposo a la que adopta el elemento móvil de la válvula cuando ésta está en reposo y no es acciom'da (definición según la norma DIN 24.300). Las válvulas de dos vías sólo figuran en aquellas partes de los equipos neumáticos donde no es precisa ninguna purga de un aparato conectado a continuación a trayés de esa válvula; es decir, como válvulas de paso. Todos los cilindros deben purgarse (dar salida al aire) después de realizar el trabajo con el fin de que pueda comenzar una nueva fase. Por consiguiente, se precisa una válvula de tres vías para accionar las tres tomas siguientes: I. a Vía: toma de la red (P) = alimentación 2. a Vía: conducción al consumidor (A) = utilización 3." Vía: purga (R) = escape
En la figura 19 se representa en dos posiciones de maniobra el funcionamiento de una válvula de tres vías para πabierta∫ y πcerrada∫. En la posición de purga, la alimentación de la red (P) está cerrada y la tubería de utilización (A) está unida con la atmósfera exterior a través del escape (R). El aire comprimido ya utilizado sale del consumidor hacia el exterior. Una válvula de tres vías es el elemento básico
43
• •_ -+ A
p+
P~
Símbolo
FIGURA 17. Esquema del funcionamiento de una válvula de asiento de bola de dos vías. El aire comprimido sólo puede circular en un sentido. Función de la válvula: apertura.
__+ A
p-+ A
Símbolo
~I
FIGURA 18. Esquema del funcionamiento de una válvula de dos vías. Función de la, válvula: cierre.
p
Sírnbolo
Símbolo
~I
~I
FIGURA 19. Esquema del funcionamiento de una válvula de tres vías. Arriba: función de apertura, abajo: función de cierre.
44
2
Esquema del funcionamiento de una válvula de cuatro vías. a) Con un orificio de purga común. b) Con dos orificios de purga.
La flecha roja [C] sólo sirve como orientación para el accionamiento, correspondiendo a las posiciones de maniobra I y 2 en las figuras 20a y b.
para el accionamiento de un cilindro de simple efecto. Un cilindro de doble efecto puede accionarse, por ejemplo, con dos válvulas de tres vías o también con una válvula de cuatro vías (fig. 20). En esta válvula se accionan alternativamente dos tuberías hacia el consumidor (A y B), Y como también intervienen la toma de la red (P) y el escape (R y S), se tienen ahora cuatro vías para controlar. Aunque hay dos
orificios de purga en la válvula, sólo cuentan como una vía controlada. Si en la representación simbólica debe figurar la posición accionada o bien la segunda posición de una válvula, esta posición se realiza desplazando los campos hasta que las tuberías coinciden con las tomas . Aplicando lo anterior a la figura 20 a se obtiene la figura 20 b. La flecha roja sólo sirve como indicación del accionamiento.
FIGURA
20.
45
En la representación simbólica, las conexiones (alimentaciones y escapes) se refieren a la posición de reposo, o, si no hay ninguna posición preferente se refieren a la posición de partida. En Neumática no son usuales las válvulas con más de cuatro vías, las de 5 y de 6 vías se utilizan más en Hidraúlica.
Además de la clasificación según el ,'úmero de las vías controladas, las válvulas distribuidoras también se caracterizan por el número de las posiciones de maniobra posibles. En las figuras 16 a 20 existen siempre dos posiciones de maniobra que son πválvula en funcionamiento∫ y πválvula en posición de reposo o de partida∫. Dicho de otra manera más sencilla πmarcha - paro∫. A las válvulas de este tipo se las designa corno válvulas de dos posiciones.
ABe
IIXI~lflll p'~R
FIGURA 21. Representación simbólica de una válvula de 6 vías con tres posiciones de maniobra.
La figura 21 representa una válvula de 6 vías. Para aplicaciones específicas y para aparatos especiales existen válvulas con más de cuatro vías, que por regla general se obtienen de la combinación de válvulas normales de dos, tres y cuatro vías que se montan formando un bloque. En la figura 22 se muestra una válvula de esta clase, formada por la combinación de dos válvulas de cuatro vías. Esta válvula ha sido desarrollada especialmente para el control de un dispositivo alimentador de prensa. De acuerdo con la definición antes citada, ésta es una válvula de siete vías en la que pueden controlarse las siguientes conexiones (vías). l." Vía = l." torna de red (P 1) 2." Vía = 2. a torna de red (P 2) 3. a Vía = La línea hacia el consumidor (A) 4." Vía = 2." línea hacia el consumidor (E) 5.a Vía = 3. a línea hacia el consumidor (C) 6." Vía = 4." línea hacia el consumidor (D) 7." Vía = Escapes (R, S) La torna Z es una línea de control que no se considera corno una vía. Determinados fabricantes la ofrecen corno una válvula de 8 vías para aplicaciones especiales. Se llama posición de partida a aquella posición de maniobra que tornan las partes móviles de una válvula tras incluirla en un equipo y establecer la presión de la red (o dado el caso, también la tensión eléctrica) y con la que se inicia el programa de trabajo previsto (definición según DIN 24 300).
46
FIGURA 22. Combinación en un bloque de dos válvulas de cuatro vías - válvula de ocho vías (FESTO-Pneumatic).
De acuerdo con el número de las posiciones de maniobra posibles de una válvula deben preverse en la representación simbólica el mismo número de rectángulos para eUa (fig. 23). Las posiciones de maniobra se designan con letras minúsculas a,o,b (fig. 23 a); en caso de existir posición de reposo se le designa con la letra o (fig. 23 b).
I
Para determinadas funciones no son suficientes las válvulas de dos posiciones; por ejemplo, si se debe ejecutar con una válvula las siguientes funciones: πadelante - paro - atrás∫. El πparo∫ también debe ser posible durante el avance o el retroceso. Para este objetivo se necesita una válvula de tres posiciones en la que en la posición media estén bloqueadas todas las vías (fig. 24 a). En otra ejecución, en la posición media se purgan todas las tornas de los consumidores (fig. 24 b).
Una válvula distribuidora se selecciona y se designa al mismo tiempo por el número de las vías controladas y por las posiciones de partida. En una válvula de cuatro vías con dos posiciones queda. claramente expresadas la función y con ello las posibles aplicaciones. En la terminología normalizada se la designa como válvula de 4/2 vías (válvula de 4 vías, 2 posiciones). Sobre la forma de la construcción aún no se ha dicho nada.
a
a
b
a
b
a
O
a
O b
ITJ
e
b ~ 23. El número de las posiciones de maniobra de una válvula es representado por un número correspondiente de cuadrados.
FIGURA
Las válvulas de vía se designan según el número de las vías controladas y el de las posiciones de maniobra posibles. Por ejemplo, válvula de 2/2 vías, válvula de 3/2 vías, válvula de 4/2 vías, válvula de 4/3 vías. Las válvulas distribuidoras con más de tres posiciones de maniobra sólo se emplean en Neumática con construcciones especiales, obteniéndose en general por la combinación en un bloque de válvulas normales de dos vías. Un ejemplo d'~1I0 es la válvula de cuatro posiciones representada en la figura 25, en la que se han combinado en una única válvula dos válvulas de 3/2 vías. El accionamiento es eléctrico (véase el apartado 4.2.1.1. Accionamiento de las válvulas). Con esta válvula de 4/4 vías son posibles las siguientes funciones (posiciones de maniobra). I .a posición: Ningún accionamiento. A y B purgado .sobre R y S. 2." posición: Electroimán de la derecha excitado. A unido con P, el aire comprimido afluye de P a A. B purgado sobre S. 3." posición: Electroimán de la izquierda excitado. B unido con P, el aire comprimido afluye de P a B. A purgado sobre R. 4." posición: Los dos electroimanes excitados. A y B unidos con P, el aire comprimido afluye desde P hacia A y B. No hay purga.
a) Sin posición de reposo prefijada. b) Con posición de reposo prefijada.
muy corto e incluso ya con una pequeña elevación del cierre queda libre toda la sección de la válvula. Las válvulas de asiento son poco sensibles a la suciedad, poseen buena estanqueidad y tienen pocas piezas sometidas a desgaste. Las válvulas de asiento de bola son muy económicas debido a su sencilla construcción; pero debido a que no siempre está garantizada una junta perfecta, estas válvulas sólo se utilizan para funciones secundarias. Este tipo de válvula se fabrica principalmente como válvula de 2/2 vías o también como de 3/2 vías con purga a través de la leva (fig. 26). Se origina en la válvula una coincidencia con el escape si durante el proceso de conmutación el aire que entra (toma de red P) puede pasar directamente hacia el escape (R) y de este modo salir al exterior (fig. 27). Esta clase de válvulas tienen pérdidas por fugas elevadas y no deben emplearse en los equipos neumáticos.
AB
a
1&1;:11 I1 PR
Características de las válvulas según el tipo de construcción Según el tipo de construcción, las válvulas de vías se clasifican principalmente en válvulas de asiento y válvulas de corredera. En las ejecuciones de asiento, el paso es abierto o cerrado mediante placas, platos, bolas o conos, La estanqueidad del asiento de la válvula se realiza casi siempre con juntas elásticas. El tiempo de respuesta de las válvulas de asiento es
AB
b
[X$] PR
FIGURA
24.
Válvula de 4/3 vías.
a) En posición central todas las vías cerradas. b) En posición media, la alim~ntación P cerrada, las res-
tantes tuberías puestas al escape.
47
Símbolo para esta válvula
p-+
Las 4 posiciones de maniobra posibles de esta válvula de 5/4 vías
1.' posición de maniobra (posición cero). Las dos salidas hacia el cilindro purgadas, el
!
pistón puede moverse libremente.
L _ ._ J
r. '- ' - '-,— A
R4
i
P--1
I
st--JL I
1
8
3. ' posición de maniobra. p ~ B, entrada de aire comprimido, el pistón avanza, A purgado porR
¡
2.' posición de maniobra. p ~ A, entrada de aire comprimido, el pistón retrocede, B purgado por S.
1
p-l
I
S
4
L.._ ._ .J
, -' - ' ,
A
R~
I
P--1
i
S ~
18
L __ ....1
4. a posición de man io-
bra. p ~ A Y B entrada de aire comprimido. El pist ón está sujetado entre dos cámaras de aire; no hay purga.
t
Símbolo para las posiciones de maniobra
FIGURA 25.
48
Válvula de 5/4 vías como combinación de dos válvulas de 3/2 vías y sus posiciones de maniobra (FESTO-Pneumatic).
R
<4 FIGURA 26. Válvulas de 2/2 y 3/2 vías, ejecución de asiento de bola.
FIGURA 27. Coincidencia con el escape en el momento de la inversión en una válvula de 3/2 vías. A
t
t p
p
Válvula de 2/2 vías
~
Válvulas de 3/2 vías p
~
Las válvulas de asiento de disco pueden estar construidas como ejecuciones de 2/2, 3(2 vías (lig. 28) Y de 4(2 vías (lig. 29). Las válvulas de este tipo no presentan coincidencia con el escape. por lo que no producen ninguna molestia por los ruidos al afluir bruscamente al exterior el aire de la alimentación y
no tienen pérdidas de aire. En caso de sobrecarga del asiento con suspención, np puede producirse ningún daño en el cierre de la válvula ni en el disco de la misma. Sin accionamiento, estas válvulas adoptan la posición de reposo provocada por el muelle de retroceso.
De apertura, normalnemte cerrada
R
R A
p
Posición de maniobra
Posición intermedia
Posición de reposo
De cierre, normalmente abierto
R
R
R
A
p
FIGURA 28. 4.-NEUMAT
Válvula de 3/2 vías según el principio de asiento de disco, exenta de coincidencia con el escape (FESTOPneumatic).
49
I:l
t -' B
A=C>
a
tP
R
B
t
AB
Símbolo
5
~ PR
FIGURA 29. Válvula de 4/2 vías de asiento de disco, formada por un elemento de apertura y otro de cierre; está dibujada en la posición de reposo; al accionarla invierte y entonces tiene lugar paso de P hacia A y la purga de B por R (FESTO-Pneumatic).
b
P
R
5
B
A
t
~.
5
P B
A
t
.g, d
t
.g, R
FIGURA 30.
Esquema de las válvulas de corredera y s u principio de estanqueidad.
a) Metal contra metal mediante un mecanizado de pre-
cisión.
b) Juntas tóricas en el pistón.
e) Juntas tóricas en el cuerpo de la válvula. ti) Retenes labiales en el pistón.
50
P
• AB
Símbolo
.5
1.' posición de maniobra
2.' posición de maniobra
l uW FIGURA 31.
Símbolo
r4l 1
Válvula de distribuidor de cursor axial de 4/2 en las dos posicibnes de maniobra (FESTO-Pneumatic).
Hay varias ejecuciones de las válvulas de corredera: Válvulas de distribuidor axial, corredera Válvula de cursor plano axial Válvula de disco Las más empleadas son las válvulas de distribuidor axial (fig. 30). Como elemento de control poseen un émbolo que carga con aire comprimido y purga las tomas del éilindro mediante un movimiento a lo largo del eje. En estas válvulas es muy-dificil la estanqueidad de la corredera, condicionado por la forma geométrica del mismo y del taladro de la carcasa. La obturación empleada en la Hidráulica a base de metal sobre metal (fig. 30 a) requiere un ajuste exacto de la corredera en el taladro de la carcasa. La anchura del intersticio comprendido entre la corredera y el taladro no debe ser mayor de 0,002-0,004 mm para las válvulas neumáticas, pues de lo contrario las pérdidas por fugas serían muy grandes. Con el fin de sóslayar estos caros trabaj~s de ajuste se hace estanco o bien el émbolo (fig. 30 b) o el taladro de la carcasa (fig. 30 e) con juntas tóricaso En otra ejecución, como elementos de junta se emplean pequeños retenes interiores dobles (fig. 30 d) . Para evitar que se dañen los elementos obturadores, deben distribuirse pequeños orificios hasta lograr la superficie total de paso. En la figura 30 d se indica este particular.
Las válvulas de cursor plano axial poseen un émbolo para la inversión de la válvula, pero las tomas son controladas por el distribuidor plano adicional (fig. 31). En ella se compensa automáticamente el desgaste en el distribuidor y en la superficie del mismo, ya que el cursor plano es presionado además por el aire comprimido y de modo adicional por un muelle sobre la superficie de apoyo. La junta estanca a base de juntas tóricas en el émbolo no cruza ninguna tubería de las tomas. Las válvulas de disco distribuidor, se fabrican por lo general sólo en forma de válvulas de accionamiento manual o por pedal, debido a que se precisa un giro para la inversión de la válvula. Estas válvulas se fabrican de modo preferente como de 3/3 vías o de 4/3 vías. En la posición media están cerradas todas las tuberías (fig. 32), por lo que el vástago del émbolo de un cilindro puede llevarse al reposo en cada posición de su carrera. De todos modos es dificil realizar una parada intermedia exacta debido a varios factores: compresibilidad, carga, diferente sección del émbolo, etc. Existen otras ejecuciones con la posición intermedia a escape, para realizar un ajuste con el vástago libre. Otra característica de las válvulas distribuidoras es la clase de accionamiento.
51
FIGURA 32. Válvula de 4/3 vías con distribuidor de disco (FESTO-Pneumatic).
Posición I
Sección
'01
e-o
Símbolo
~ Posición cero
AS
~;;IXI¡ ti
r Posición I
4.2.1.1. A'Ccionamiento de las válvulas Una característica importante de toda válvula es su clase de accionamiento, debido a que, de acuerdo con elló, dentro de la cadena de mando de un equipo 'neumático se la empleará como elemento emisor de seftal, órgano de controlo de regulación. En los equipos sencillos la válvula puede ser simultáneamente elemento emisor de seftales, órgano de control y órgano de regulación. La clase de accionamiento de una válvula de vías no depende de su función ni de su forma constructiva, sino que el dispositivo accionamiento se agrega a la válvula básica (fig. 33). El mismo accionamiento puede ser montado opcionalmente en una válvula de 2, 3, 4 vías con dos o tres posiciones de maniobra según
52
pR
Posición II
la clase. En casos excepcionales, una determinada forma de accionamiento va unida por razones técnicas a un determinado tipo de válvulas. Los órganos de accionamiento de la válvu!a pueden designarse con las letras minúsculas a,b,c, ... : de acuerdo con la correspondiente posición de maniobra (véase fig. 35). La primera clasificación se establece entre accionamiento directo y accionamiento a distancia (o telemando). En el accionamiento directo, el órgano de mando está directamente sobre la válvula, por ejemplo todas las clases de accionamiento manuales
Accionamiento directo Accionamiento muscular
r-JI~
.---fTlvv
o--dl~
~
I ~
oJl~
9'=ri
~ I
~
¡JI~
pcd I I
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..,
PR
FIGURA
~
ITIvv ~
-
I
J
Accionamiento a distancia Accionamiento neumático
+ITJvv ~J
~
Accionamiento eléctrico
cziTIvv 1/1) 1/1)
I I I I
34.
tJ
1<111
33. Posibilidades de accionamiento de las válvulas distribuidoras.
y mecánicas. Entre las musculares figuran todas las
accionadas con la mano o con el pie. En el ejemplo de la figura 34 -una válvula de corredera de 3/3 montada directamente en la tuberŸa-las dos posiciones de maniobra son accesibles mediante ajuste manual. Esta válvula carece de posición de reposo definida; sólo tiene una posición de partida. El sŸmbolo asignado al accionamiento de la válvula es de validez general para el accionamiento manual la figura 35 a es una válvula 3/2 con posición de reposo automática, la válvula sólo está abierta en tanto esté oprimido el pulsador. La figura 35 b es una válvula de 4/2 en la que el accionamiento se realiza mediante una palanca manual y en la que la posición de maniobra se mantiene hasta que la palanca se lleve a la otra posición. En el accionamiento por pedal (fig. ~5 e) la válvula permanece invertida en tanto que el pie pise el pedal. En ausencia de accionamiento, la válvula y el pedal pasan a la posición de repo-
Válvula de corredera manual; accionada por fuerza muscular por ambos laCios.
so. En el ejemplo de la figura 35 d, ocurre de distinta manera y al pisar el pedal, la válvula pasa de una posición de maniobra a la otra (de a a b, de b a a). El elemento fijador dibujado en el órgano de accionamiento simboliza el efecto de retención de la posición de maniobra. Al soltar el pedal, éste pasa a su posición de reposo y la válvula permanece en la posición de maniobra hasta que se pisa de nuevo el pedal. Los accionamientos mecánicos son necesarios en todas aquellas partes en las que la válvula deba ser accionada por un órgano mecánico del equipo, por ejemplo, levas en el vástago de un cilindro, discos de levas, carros de las máquinas, etc. La figura 36 con-
~
~ FIGURA
~
Accionamiento mecánico
a
"tJ
,~ d
Pulsador
Palanca
Pedal
~ Pedal con ~enclavamiento
~
~
1#1 TI~Wv
wm I
'-FIGURA 35.
Ejemplos de accionamientos musculares.
53
Leva
a
Rodillo
e
Rodillo escamoteab~
FIGURA
36.
Ejemplos de accionamientos mecánicos.
tiene algunos ejemplos de accionamientos mecánicos para válvulas de vías. La de la figura 36 a, es comparable con el accionamiento manual de la figura 35 a, solo que aquŸ(fig. 36 a) es un órgano mecánico el que acciona la leva (pulsador o palpador). El accionamiento con rodillo (fig. 36 b) es necesario allí donde la válvula debe ser accionada con un carril de levas o con un disco de levas. El accionamiento por rodillo escamoteable es muy semejante al anterior y en él la válvula sólo es accionada si la leva incide sobre la válvula en el sentido de derecha a izquierda (en el ejemplo dibujado según el sentido de la flecha roja horizontal). Si se actúa sobre la válvula en sentido contrario (según la flecha blanca)
r--t>- ~-<)--...,
I I I
I
I
:
.
Organo de mando
I I I
I
I
b
I
~ 4~ 54
el rodillo se abate y no se realiza el accionamiento de la válvula; según el sentido de montaje, una válvula de esta clase es accionada sólo al incidir sobre ella desde la derecha o desde la izquierda. En el mando a distancia de una válvula de vía, está separado de ella (en otro lugar) el órgano accionador (emisor de señales), por lo que en Neumática son usuales los mandos a distancia neumáticos y eléctricos (fig. 37). El accionamiento neumático distingue entre el accionamiento positivo y el negativo (conocidos también pilotaje positivo y pilotaje negativo) según que la inversión de la válvula se efectúe por un impulso de presión (positivo: el aire comprimido alimentado invierte la válvula) o por una reducción de la presión (negativo: el equilibrio de presión establecido en la válvula se altera por dar salida aliado de la inversión). Las válvulas accionadas por medios neumáticos con posición de reposo automática emplean exclusivamente pilotaje positivo, debido a que debe ser vencida la fuerza del resorte. La figura 38 reproduce una válvula de 3/2 de. accionamiento neumático en la posición de reposo y posición invertida mediante pilotaje positivo en Z. En un accionamiento de acuerdo con la figura 38, se dice que es un contacto permanente y la inversión de la válvula perdura en tanto dure la presión en Z. A diferencia de las anteriores, en las válvulas de impulsos, de inversión positiva, o negativa y en las que es suficiente una señal momentánea (de duración mínima establecida) para efectuar la inversión, permaneciendo la válvula en la posición de maniobra adoptada hasta que se presenta un impulso contrario. En la figura 39 se representa en los esquemas de funcionamiento la diferencia entre la inversión positiva o negativa de una válvula. Las tuberías de mando en las válvulas de accionamiento neumático no deben ser demasiado largas, pues en caso contrario se hacen demasiado largos los tiempos de inversión (llenado y purga de las tuberías de control desde el emisor de señal hasta el órgano de mando) y el consumo de aire también se hace demasiado grande.
FIGURA
Emisor de señales
37. Accionamiento a distancia de válvulas distribuidoras.
a) Neumático. b) Eléctrico.
b
FIGURA 38. Accionamiento neumático de una válvula de asiento de disco 3/2 por impulso positivo de presión en Z. a) En posición de reposo. b) Invertida por señal permanente.
(FESTO-Pneumatic)
FIGURA 39. Accionamiento neumático de una válvula de cursor plano 4/2 por impulsos en Z e Y. a) Pilotaje positivo por impulso de presión. b) Pilotaje negativo por depresión (purga).
y
Pi lotaje por impulso positivo
-~
~ p. R
Símbolo <)-
Pilotaje por impulso negativo
-
AS ~ p. R
~-
55
lí=' ~ --:;- '--l
i I
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I
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1:
1 : 1
,. A B:I ~
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' 1
:
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•
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Posición de reposo
í r--=---=--~ '-
I
1
I
~ !
I ' ~
FIGURA
Servoválvula
i ~l l Válvula principal ~ l~_: JJ
!
_it-
40.
Electroválvula 4/2 servopilotada.
a) La válvula principal es accionada por
la servoválvula.
b) Representación simbólica de una elec-
troválvula 4/2 de servomando de acuerdo con a); la inversión se realiza por pilotaje positivo. e) La inversión se realiza por pilotaje negativo.
In vert i da
c~
b
o
En el pilotaje negativo la longitud de la tubería (línea de mando) no debe ser mayor de 3 m. Una desventaja del pilotaje negativo es que la rotura de una tubería de mando o una fuga del emisor de señales puede producir una inversión del órgano de mando. Por el contrario, el pilotaje negativo tiene la ventaja de que como emisores de señales sólo deben emplearse válvulas 2/2. En el accionamiento eléctrico de una válvula (fig. 37) la longitud de la línea de mando es independiente de la completa eficiencia de funcionamiento, pudiendo preverse líneas de mando de varios centenares de metros. Los tiempos de mando son muy cortos. Como emis<'res de señales se emplean preferentemente interruptores de final de carrera, pudiendo servir además como emisores de señales todos los dispositivos eléctricos que entregan una señal eléctrica. En ambientes con peligro de explosión, todos los componentes eléctricos deben tener una protección adecuada. La inversión de la válvula se efectúa mediante un electroimán por lo que se les designa también como válvulas magnéticas, o eletroválvulas. Accionamiento directo
El accionamiento se efectúa sobre la válvula misma, el órgano de accionamiento forma una unidad con la válvula. Lo contrario es el accionamiento a distancia. Mando directo (Accionamiento directo). En una válvula de mando directo (válvula accionada directamente) es provocada la inversión por el elemento de mando o emisor de señales sin la conexión intermedia de otro órgano. Lo contrario es mando indirecto (válvula accionada indirectamente = válvula de mando previo).
56
Los ejemplos representados hasta ahora de accionamiento de válvulas (figs. 34 a 39 incl.), directo y a distancia, son todos de válvulas accionadas directamente en el sentido de la provocación de la inversión. Puesto que aquí se emplea la misma notación para dos conceptos distintos, debería darse una definición unívoca. Por desgracia esto no es posible; en el segundo caso para la diferenciación también puede utilizarse la designación válvula accionada directamente pero también se habla de una válvula de mando previo.
Una válvula de mando previo, también llamada válvula servopilotada, está formada por dos válvulas montadas formando una unidad. La primera válvula sirve exclusivamente para la inversión de la segunda, que es la válvula principal. En vez de dibujar dos válvulas en el esquema (fig. 40 a), en la representación simplificada se dibuja la primera válvula (válvula de mando) incluida en el accionamiento de la válvula principal (fig. 40 b). En el accionamiento (eléctrico en el ejemplo) se adopta un nuevo accionamiento neumático, que según la función también puede ser negativo (fig. 40 e). Para diámetros nominales grandes se construyen y se emplean casi exclusivamente válvulas de servomando, debido a que en estas válvulas (aprox. a partir de 6 mm) sería demasiado considerable la fuerza de accionamiento; esto es válido especialmente para las electroválvulas. La figura 41 muestra el funcionamiento de una electroválvula con servomando. La fuerza de accionamiento eléctrica para la inversión de la válvula piloto puede ser así muy pequeña y la inversión propiamente considerada de la válvula principal se realiza por la presión de trabajo procedente del sistema neumático. Además de las válvulas magnéticas, también pueden actuar otros accionamientos (p. ej . manuales y mecánicos) sobre la válvula prin-
de reposo. El esquema de funcionamiento (lig. 42) muestra una válvula retardadora que trabaja como πcerrada∫ , siendo también posible la .ejecución de abierta en reposo (lig. 43).
Servoválvula
Válvula principal
Símbolo
~I
Símbolo
FIGURA 41. Esquema del funcionamiento de una electroválvula 3/2 con servomando (FESTO-Pneumatic).
cipal a través de un mando previo (véase también la lig. 33). En el accionamiento neumático esto no es necesario por regla general, debido a que normalmente se realiza la inversión con la presión del dire. Como una particularidad en el accionamiento de las válvulas, debe presentarse una válvula accionada neumáticamente cuyo órgano de accionamiento permite simultáneamente una función de tiempo (lig. 42). En la línea de mando Z entra aire comprimido a través de una válvula de estrangulación (1) en un acumulador. De acuerdo con el ajuste del tornillo, afluye más o menos aire en un intervalo de tiempo al acumulador en el que, al cabo de un cierto tiempo, alcanza una presión determinada. La inversión de la válvula sólo se efectúa si se ha alcanzado la presión de mando necesaria. El tiem!,o ajustable necesario para el llenado del acumulador es el de retardo entre la entrada de la señal y la inversión de la válvula. Para la reposición de la válvula debe purgarse la línea de mando. El aire del acumulador escapa rápidamente a través de la retención en la válvula de bloqueo, y la válvula pasa a su posición
FIGURA 42. Esquema de funcionamiento de un temporizador 3/2 que funciona en apertura (normalmente cerrado). l. Estrangulación graduable. 2. Espacio de acumulación. 3. Pistón de mando. el tiempo de retardo entre la emisión de la señal y la inversión es regulable entre 1 y 30 segundos (FESTOPneumatic)
Σ--4fi A
Simbolo
i ~~ i
I
: I
L,__ ...-J
.
Z
l
'
PA
FIGURA 43. Representación simbólica de un temporizador 3/2, que funciona en cierre normalmente abierto.
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2
3
4 6
7
5
1,
B
PR
9
FIGURA 44. Sistema formado por la válvula base l y las piezas complementarias correspondientes. Accionamiento de la válvula por: 2) pulsador; 3) palanca de rodillo; 4) palanca de rodillo escamoteable; 5) contacto permanente positivo (neumático); 6) cabezal neumático divisor binario; 7) pulsador de panel, rasante; 8) pulsador de panel, saliente; 9) selector. Las ejecuciones 7, 8 Y 9 están proyectadas para su montaje en cuadros de mando (FESTO-Pneumatic).
58
3
6
FIGURA 45 . Selección de válvulas de vías: 1) válvula 3/2 con palanca de pulsador; 2) válvula 4/2 con palanca manual; 3) válvula 3/2 con pulsador fungiforme; 4) válvula 4/3 con pedal de pie; 5)'válvula 4/2 con pedal de pie con retén fijador; 6) válvula de leva 4/2; 7) válvula 3/2 de palanca de rodillo .
59
9
10
12 14 13
FIGURA 45 a. 8) válvula 4/2 de palanca de rodillo escamoteable; 9) válvula 3/2 para señal permanente neumática; JO) válvula 4/2 por impulsos; 11) válvula 3/2 de retardo a la conexión; 12) electroválvula 3/2 de mando directo; 13) electroválvula 4/2 con servopilotaje; 14) válvula de impulsos eléctricos 4/2 con servopilotaje (FESTO-Pneumatic).
4.2.2.
Válvulas de bloqueo
Las válvulas de bloqueo cortan el paso del aire comprimido, y de aquí se deriva su nombre. En ellas siempre se bloquea un solo sentido de paso; el otro está libre. Las válvulas de bloqueo están construidas de manera que el aire comprimido actúa sobre la pieza de bloqueo y así refuerza el efecto de cierre. Válvulas de bloqueo
Son aquellas que impiden el paso del aire en un sentido y lo dejan libre en el contrario (según DIN 24300). (También se les conoce como válvulas antirretorno.)
60
Dentro del grupo de las válvulas de bloqueo, las empleadas de manera preferente en los equipos neumáticos son las siguientes: Válvula de retención. Válvula selectora (o de doble retención). Válvula estranguladora de retención. Válvula de purga rápida. Válvula de simultaneidad. La válvula de bloqueo más sencilla es la de retención (lig. 46), que cierra por completo el paso del aire en un sentido y lo deja libre en el sentido opuesto con la pérdida de presión más pequeña posible. Tan pronto como la presión de entrada en el sentido de paso aplica una fuerza superior a la del resorte incorporado, abre el elemento de cierre del asiento de la válvula. El bloqueo también puede levantarse
Paso de aire libre . .
... Sentido del bloqueo
[/~ Ir~;~~~~ R
Símbolo
FIGURA
46.
P
S
--<'o Iiv-
Esquema de funcionamiento de una válvula antirretomo.
por medios mecánicos; por ejemplo, en la base de un enchufe rápido (véase el apartado 3.2.2, fig. 13) hay montada una válvula de retención, cuyo bloqueo es levantado por el conector introducido. Como elemento de bloqueo puede incorporarse una bola, un cono (fig. 46), un disco o una membrana. Las válvulas de retención se incluyen allí donde deben agruparse distintos elementos sin que ninguno influya sobre los otros (fig. 47) o también dónde, por motivos de seguridad, un elemento sólo pueda ser circulado forzosamente en un sentido (fig. 48). En este caso, la resistencia interna en el sentido libre de la válvula de retención debe ser menor que la resistencia en el elemento. La vlilvula selectora (antes conocida como válvula de doble mando o de doble retención) tiene dos entradas y una salida. El efecto de bloqueo actúa siempre en el sentido de la entrada purgada, por lo que queda libre el paso desde la otra entrada hacia la salida (fig. 49). Una válvula selectora puede emplearse, por ejemplo, allí donde un elemento motriz (cilindro) o un elemento de mando debe ser accionado desde dos puntos por separado y distantes también entre sí en su emplazamiento. El ejemplo de
FIGURA 47.
Empleo de las válvulas antirretomo para evitar la influencia mutua.
la figura 50 muestra el mando de un cilindro de simple efecto, opcionalmente a través de una válvula manual o a través de una válvula de pedal, siendo naturalmente posibles otras combinaciones. En los equipos especiales ocurre también que un órgano de mando debe ser accionado desde varios puntos. En este caso se precisan varias válvulas selectoras, siem-
Empleo de una válvula antirretorno para puentear un aparato en un sentido de circulación.
FIGURA 48 .
pre una menos que el número de los puntos de accionamiento. El elemento de bloqueo de la válvula selectora permanece en su posición y por tanto en efecto de bloqueo, hasta que esta entrada es introducida de nuevo.
Símbolo FIGURA 49.
Esquema de funcionamiento de una válvula selectora.
61
Estrangulación ajustable
Paso libre . . .
~~....v~""'...,......,...-1...._......J
[
~ Sentido de
estrangulación
Símbolo
FIGURA
50. Mando de un cilindro mediante una válvula selectora desde dos puntos de accionamiento (a mano o por pedal).
FIGURA
Las válvulas estranguladoras, con retención, conocidas también en Neumática corno vlilvulas reguladoras de velocidad, son híbridas. Desde el punto de vista de la estrangulación son válvulas de flujo y corno tales se las emplea en los equipos neumáticos. La función de retención les hace ser al mismo tiempo una válvula de bloqueo. En la norma DIN 24 300, a las válvulas estranguladoras de retención se las incluye en la clasificación de válvulas de bloqueo, y por esta razón figuran también aquí bajo esta denominación.
comprimido con las válvulas estranguladoras de retención, se distingue entre estrangulación de entrada y estrangulación de salida.
Las válvulas estranguladoras de retención (válvulas reguladoras de velocidad) se emplean también en los equipos neumáticos corno válvulas de flujo. Por regla general, el punto de estrangulación es regulable en las válvulas reguladoras de retención, ajustándose así el flujo circulante. El efecto de estrangulación sólo actúa en un sentido de circulación, siendo libre el paso en el sentido opuesto a través de la válvula de retención (fig. 52). En la regulación de la velocidad de los cilindros de aire
FIGURA
52. Esquema de funcionamiento de una válvula antirretorno con estrangulación.
53. Esquema de la estrangulación de la alimentación.
Estrangulación de entrada
En este caso (véase fig. 53) el aire de entrada es estrangulado hacia el cilindro y el aire de salida puede circular libremente a través de la válvula de retención. En este estrangulamiento el émbolo no está fijo entre un volumen de aire comprimido. Esto prod1,lce grandes diferencias en la velocidad de avance. U na carga en el sentido del movimiento del émbolo acelera a éste por encima del valor ajustado. La estrangulación de entrada sólo se emplea en casos excepcionales, por ejemplo en los cilindros de simple efecto y de poco volumen. Para la regulación de )a velocidad de un cilindro de simple efecto sólo es .posible la estrangulación de entrada. Estrangulación de salida
FIGURA 51. Accionamiento de un órgano de mando mediante tres válvulas selectoras desde cuatro puntos.
62
En la estrangulación de salida (fig. 54) el aire circula libremente hacia el cilindro sobre la válvula de retención y el aire de salida es estrangulado; aquí el émbolo es fijado entre un volumen de aire com-
FIGURA 54.
Esquema de la estrangulación del escape.
De apertura
De cierre
t Paso libre'" ~
FIGURA 55. Esquema de funcionamiento de una válvula antirretorno con estrangulación mecánica graduable con ajuste previo de la velocidad base (FESTO-Pneumatic).
Sentido de estrangulación . . .
primido. Esta configuración de la válvula contribuye sensiblemente a la mejora del comportamiento del avance. En los cilindros de doble efecto debe emplearse siempre la estrangulación de salida. En los cilindros pequeños es a veces recomendable estrangular el aire de entrada y el de salida a causa de la pequeña cantidad de aire, lo que se lleva a cabo con una válvula de estrangulación (véase válvulas de flujo). Además de las válvulas estranguladoras con retención ajustables manualmente, que sólo permiten una velocidad determinada a lo largo de toda la carrera de un cilindro, hay también válvulas estranguladoras de retención regulables mecánicamente con las que puede variarse la velocidad durante la carrera (fig . .55). Según la posición de la palanca del rodillo, que opcionalmente puede estar montada hacia la izquierda o hacia la derecha, este tipo de válvula regulable mecánicamente funciona en el sentido de πabrir∫ o πcerrar∫ y la sección de estrangulación se abre más o bien se cierra más . Para el ajuste de la velocidad básica se regula de acuerdo
con ella la leva de mando y según que la velocidad rápida o la de trabajo deba ser constante, se hace funcionar la ' válvula para πabrir∫ o para πcerrar∫ (fig. 56). En ellas debe procurarse siempre la estrangulación de salida. La figura 57 presenta algunos ejemplos de aplicación de una válvula estranguladora de regulación mecánica. Las válvulas de purga rápida sirven para aumentlir la velocidad del émbolo de un cilindro. Siguiendo el esquema de la figura 58 puede comprenderse el funcionamiento. La figura a muestra el proceso en el momento de conectar presión (impulso de presión de la válvula hacia el cilindro). La presión de aire que se forma en P comprime el retén obturador contra la superficie estanca del orificio de purga R. El aire comprimido afluye hacia la toma del cilindro A pasando por los labios flexibles de obturación del retén. El retén obtura la toma R hasta que es invertido el cilindro. Tan pronto como la línea de alimentación de la válvula de mando es purgada (fig. 58 b), el aire que sale de A hacia P 'comprime los labios obturadores del retén y oprime este último
a
D.
VE = constante
b VA = constante
VA = ajustable por accionamiento
V E = ajustable por
,:~,:~~'''''''~ ~ -
FIGURA 56. Empleo de una válvula antirretorno con estrangulación mecánica graduable: a) De cierre. b) De apertura.
~
I
:'-' 1 I
l'
1I
I
MandeΣ Rrevlo por ltornillo
De cierre
I~' ,"~o'~"~ 'm"
IIINIttit t(seg)
VE = velocidad avance rápido
accio~amiento
... ::
I~ l
Mando previo por tornillo
regulacion fina, actúa sobre VA
V A = velocidad de trabajo
63
b
a Las dos válvulas
c'l Ilt
- '/
d
c
1 )(
II
II
I I
::
'--+-:+-~p:..J :: " .' '
-;rwmm
-V~
o. . . .
57. Ejemplos de empleo para la válvula antirretorno con estrangulación mecánica graduable.
FIGURA
a) Avance rápido de mando previo, avance de trabajo
mandado por leva, retroceso rápido libre.
b) Avance de trabajo de mando previo amortiguado en
ambos extremos de la carrera; retroceso rápido libre para cilindros largos. e) Avance de trabajo de mando previo con recorrido rápido intermedio; retroceso rápido intermeclio. ti) Avance de trabajo de mando previo y por leva en avance y retroceso.
R
a
p
b
FIGURA
58.
Esquema de funcionamiento de una válvula de escape rápido.
a) Acción de la presión P hacia A Símbolo
64
~ desde la válvula de mando hacia el cilindro. b) La purga de la línea de mando P provoca el escape de A hacia R al exterior.
Orificio hacia la atmósfera
Presión del sistema . . .
A
Símbolo
FIGURA
59.
L
p¡ -fil--1}- P2
Esquema de funcionamiento de una válvula de simultaneidad.
contra la abertura P, que de esta manera queda taponada. El aire de salida fluye ahora de A hada R en la válvula de purga rápida y así directamente al exterior. El aire de escape no debe recorrer el camino de vuelta por la línea de mando de la válvula de control propiamente considerada, por 10 que es conveniente montar una válvula de purga rápida directamente en la toma del cilindro. Las válvulas de simultaneidad se utilizan con preferencia para los equipos de enclavamiento y para los equipos de control. Una válvula de este tipo tiene dos entradas PI y P2 Y una salida A (fig. 59). La señal de salida sólo está presente si lo están las dos señales de entrada. En caso de una diferencia en el tiempo de las señales de entrada pasa a la salida la de presión más baja. Así pues, en el funcionamiento de una válvula de simultaneidad siempre hay una entrada bloqueada. Puesto que las dos señales de entrada deben estar presentes para que se produzca una señal de salida, la válvula permanece en la posición de purga con lo que se bloquea la entrada de aire.
4.2.3.
Símbolo
FIGURA
60.
Esquema de funcionamiento de una válvula ]imitadora de presión.
presión sirve para seguridad, puesto que al sobrepasarse la presión máxima permitida en el sistema abre hacia la atmósfera libre un orificio y escapa el exceso de presión hasta el valor nominal; cerrándose el orificio de escape por la fuerza de un resorte cuando se alcanza aquel valor nominal.
La fuerza del resorte en las válvulas limitadoras de presión y en las válvulas de acoplamiento se corresponde con la presión media máxima permisible o deseada; por regla general, esta fuerza es ajustable y de este modo también lo es la presión máxima (valor nominal). La válvula de secuencia (fig. 61) es completamente similar en su funcionamiento a una válvula limitadora de presión, diferenciándose únicamente en la
A
t Orificio hacia el consumidor
Válvulas de presión
A diferencia de la Hidráulica, en la Neumática se emplean poco las válvulas de presión. Las válvulas de presión influyen sobre la presión del aire comprimido en circulación. La válvula !imitadora de presión (fig. 60) impide la elevación de la presión máxima admisible en un sistema. Es un componente de todo equipo productor de aire comprimido, pero apenas se emplea en los equipos neumáticos. La válvula limitadora de 5.-NEUMAT
Símbolo
FIGURA
61.
Esquema de funcionamiento de una válvula de secuencia.
6S
Presión secundaria Presión
primaria
p-+
Símbolo
Símbolo
FIGURA 62.
Esquema de funcionamiento de una válvula reguladora de presión.
aplicación. La salida A de una válvula de secuencia permanece bloqueada hasta que se alcanza la presión seleccionada; sólo entonces la válvula se abre y permite circular al aire comprimido desde P hacia A. En los equipos neumáticos, las válvulas de secuencia se prevén en donde deba garantizarse una presión mínima determinada para el funcionamiento y por lo tanto deba evitarse el proceso de la maniobra con una presión inferior. Además, se emplean también donde deben conectarse consumidores con preferencia y los restantes consumidores sólo deban alimentarse cuando hay suficiente presión. En el apartado 3.3 ya fue tratada la válvula reguladora de presi6n o válvula reductora de presi6n (fig. 62), debido a que esta válvula reductora de presión pertenece a toda unidad de mantenimiento de aire comprimido. Las válvulas reductoras regulan la presión de trabajo deseada o presión secundaria a un valor constante, que debe ser independiente de la presión primaria y del consumidor. La válvula se abre o se cierra por una membrana, por lo que la regulación de la presión se efectúa a través del movimiento de la membrana.
4.2.4.
Válvulas de flujo
La válvula de flujo se designaba anteriormente válvula de caudal, pudiendo deducirse unívocamente de esta denominación anterior la función de una válvula de esta clase.
--m-
D;.'",m.
-l
-E-Estrechamiento
FIGURA 63.
66
ES
2
A
pé~
3
o
p-E9-p
A
4
CJ A
P-1I:!:I~P 5
~ -m-
J
Estrangulación constante (tubería).
FIGURA 64. Esquema de funcionamiento de una válvula de estrangulación que actúa en los dos sentidos (regulador bidireccional).
en
una
línea
FIGURA 65. Válvulas de bloqueo: I válvula de escape rápido, 2 válvula selectora, 3 válvula de simultaneidad, 4 válvula antirretorno, 5 válvula antirretorno con estrangulación, 6 válvula antirretorno con estrangulación mecánica ajustable (FEST()-Pneumatic).
FIGURA 66. Válvulas de presión y de caudal. l. Válvula reguladora de presión con manómetro. 2. Válvula de secuencia. Válvula de caudal. 3. Válvula de estrangulación (FESTO-Pneumatic).
1.
Las válvulas de flujo actúan de modo preferente sobre el caudal. La acción sobre el caudal (flujo). se limita exclusivamente al caudal circulante. En Neumática sólo se emplea para esta finalidad un único representante de esta clase de válvulas, la válvula de estrangula-
2.
ción.
Las válvulas de estrangulación pueden tener estrechamientos constantes (fig. 63) o ajustables. En la práctica sólo se emplean las de esta clase de estrechamiento regulable (estrangulación). La posibilidad de ajuste viene indicada en el símbolo por la flecha. El efecto de estrangulación es el mismo en los dos sentidos de circulación (fig. 64). La regulación de una válvula de estrangulación en Neumática sólo se realiza manualmente. En Neumática se emplean también las válvulas estranguladoras de retención (ver apartado 4.2.2) como válvulas de flujo para la regulación del caudal.
4.3.
MOTORES DE AIRE COMPRIMIDO
Cuando normalmente se habla de un motor, se hace referencia al motor de combustión o al motor eléctrico . En los dos casos se trata de una rotación, aún cuando en el primero de ellos ésta sólo sea posible con la ayuda de órganos de transmisión, biela articulada y cigüeñal, mediante los cuales el movimiento rectilíneo del émbolo es transformado en un movimiento de rotación. Para un mecanismo que genera un movimiento de vaivén apenas se emplea el concepto de πmotor∫ a pesar de que esta designación define a una máquina que transforma energía en trabajo mecánico. Así pues, en Neumática sólo se habla de un motor si es generado o im'partido un movimiento de rotación.
Los motores de aire comprimido generan un movimiento de rotación que puede transmitirse desde un eje giratorio, igual que en los otros tipos de motores. En el motor de aire comprimido se transforma energía neumática en trabajo mecánico. al igual que en el cilindro de aire comprimido. El proceso se desarrolla de modo inverso al de la compresión. Los tipos de motores de aire comprimido se corresponden en principio con el de los compresores, aunque en otras dimensiones y formas. En Neumática se
67
FIGURA 67. Sección de un motor de pistón radial: 1. Eje de cigüeñal. 2. Válvula distribuidora rotativa de aire comprimido. 3. Tornillos de rellenado de aceite y de purga. 4. Cojinete. 5. Baño de aceite. 6. Flujo de aceite centrífugo para engrasado de la biela. 7. Cojinetes del eje motriz (3 cojinetes a bolas) (Deutsche Gardner Denver GmbH).
6
5
emplean principalmente motores de aire comprimido del tipo de émbolo, de aletas y de rueda dentada. Motores del tipo de émbolo los hay en los modelos de émbolo radial y émbolo axial. Los motores de émbolo radial (fig. 63) se limitan principalmente a las máquinas de grandes potencias debido a que por principio deben construirse ejecuciones de varios cilindros a causa de una marcha más regular. La figura 68 representa el diagrama de fuerzas de un motor de émbolo radial con cinco cilindros. Los motores de émbolo axial (fig. 69) se construyen siempre con cinco o más émbolos (número impar). Los
émbolos dispuestos en sentido axial generan el movimiento de rotación mediante un disco oscilante. Para fines de mando neumático se instalan preferentemente motores de aletas (fig. 70). Estos motores de presión son de construcción análoga a la de los compresores a rotación. La presión expande su energía bajo el suministro y produce la rotación con un par motor determinado y la correspondiente expansión en la atmósfera. El rotor está igualmente montado excéntricamente en la carcasa. Los motores de presión de tipo de aletas se construyen para potencias comprendidas entre O, l Y
Cilindro núm. 1
Cilindro núm. 5
Cilindro núm.2
FIGURA 68. Diagrama de las coincidencias (acción de fuerza) de un motor de pistón radial de 5 cilindros (Deutsche Gardner Denver GmbH).
68
69. Sección de un motor de pistón axial con 5 cilindros. (Deutsche Gardner Denver GmbH.)
FIGURA
70. Motor de láminas en despiece. (Deutsche Gardner Denver GmbH.)
FIGURA
Motor de láminas, con engranajes. (Deutsche Gardner Denver GmbH .)
FIGURA 71.
69
TABLA 7.
Características de los motores de pistón radial, sin transmisión, no reversibles
Potencia máxima a 6,3 kpjcm 3 CV revjmin- 1
Revoluciones en vacío rev/min- 1
Par de arranque mkp
Par de sobrecarga mkp
Consumo de aire en Nm3 jmin a plena carga
1,8
1850
3700
0,6
1,2
1,7
3,2
1300
2600
1,8
3,3
2,5
5,5
1520
3040
2,0
4,7
4,7
6,5
1250
2500
2,6
6,7
4,7
12,1
975
1950
10,0
16,1
8,5
15,2
1070
2140
11,3
19,0
9,8
TABLA 8.
Características de los motores de pistón axial, sin transmisión, no reversibles
0,6
2360
4800
0,2
0,3
0,59
0,9
2150
4200
0,5
0,7
1,13
1,9
1820
3500
1,1
1,5
1,75
2,7
1300
2600
1,9
2,6
2,35
TABLA 9. Características de los motores de láminas sin transmisión, los tres primeros tipos no son reversibles 0,125
9000
20000
0,02
0,18
0,33
8500
17000
0,06
0,42
0,65
7500
15000
0,15
0,55
1,17
8500
17000
0,26
0,35
1,53
3,21
6000
11 000
0,63
0,99
3,5
5,55
5700
10 500
1,2 —
1,64
4,85
7,72
5500
10200
1,7
2,33
6,0
Reversible
TABLA 10.
Características de los motores de pistón radial, no reversibles de acuerdo con las transmisiones, con una potencia de 5,5 CV Transmisión
70
5,5
1520
3040
2,0
4,7
4,7
5,5
270
540
11,2
26,6
4,1
5,6:1
5,4
135
270
22,7
53,7
4,3
11,3:1
5,4
75
150
41,0
96,9
4,7
20,4:1
-
20 CV. El número de revoluciones de marcha en vacío se halla comprendido entre 1000 y 50 000 rpm:
descendiendo con plena carga admisible aproximadamente a la mitad de las revoluciones en vacío. La colocación de un engranaje para la reducción del número de revoluciones es normal y posible en amplios márgenes. La regulación del número de revoluciones es muy fácil de realizar mediante una válvula estranguladora, siendo también posible el montaje de reguladores automáticos por fuerza centrífuga. El motor de aletas, además de su empleo como motor motriz puro, se emplea también de manera preferente en las herramientas manuales de aire comprimido tales como esmeriladoras, troceadoras de chapa, taladradoras, y atornilladoras. La relación entre el peso del motor y su potencia es muy favorable; por ejemplo, el peso de un motor de aletas sin engranajes es de l kg aproximadamente con una potencia de 0,5 CV. Los pequeños diámetros permiten montar varios de estos motores en un volumen mínimo. En las tablas 7, 8 y 9 pueden verse las distintas características de los motores de émbolo radial y de émbolo axial así como las de los motores de aletas. Con el fin de obtener valores comparables, estas indicaciones se refieren a motores de aire comprimido no reversibles y que trabajan sin transmisión. Con la correspondiente transmisión, que las hay opcionalmente en varios escalones, varía el número de revoluciones y también el par de arranque y el par de desconexión por sobrecarga. Al descender el número de revoluciones. aumenta el momento de giro; por ejemplo. para el motor de émbolo radial
4.4.
de 5,5 CV de potencia, de la tabla 7, se obtienen los valores contenidos en la tabla 10. En los motores de émbolo axial y en los de aletas, los desplazamientos de los valores particulares que se obtienen son semejantes. Las características exactas de cada motor en particular pueden tomarse de las hojas de características del fabricante, ya Que aquellas varían de acuerdo con la transmisión correspondiente. Los motores de rueda dentada accionados por aire comprimido se dividen en los tipos de dentado recto y de dentado inclinado o angular. Los motores de rueda dentada se construyen preferentemente con grandes potencias hasta los 60 CV aproximadamente, por lo Que se montan directamente en las máquinas principalmente para la minería. En el motor con dentado recto el aire comprimido no se expande; en los de dentado angular se aprovecha en parte la expansión. A diferencia de los tipos anteriormente tratados, el momento de giro permanece prácticamente casi constante en toda la gama de los números de revoluciones. Para las pequeñas potencias y elevados números de revoluciones pueden emplearse también motores de circulación accionados p0r aire comprimido. llamados turbomotores. En ellos se aprovecha la energía cinética del aire comprimido. La potencia se obtiene mediante el aprovechamiento de la velocidad de circulación. Los números de revoluciones pueden alcanzar hasta las 350000 rpm. En la Neumática industrial se emplea muy raramente el turbomotor de aire. un ejemplo típico de aplicación es el turbotaladro de los dentistas.
DISPOSITIVOS HIDRONEUMATICOS
La desventaja siempre aducida en la Neumática, a saber la compresibilidad del aire comprimido, repercute como tal desventaja en mayor o menor grado sólo en los avances lentos. Si en un avance neumático puro el aire es estrangulado con demasiada intensidad a causa de un avance particularmente lento, el émbolo se mueve a sacudidas en el cilindro porque siempre debe establecerse la presión para el movimiento del émbolo; tan pronto como el rozamiento de los elementos obturadores elásticos es mayor que la fuerza del émbolo, el cilindro se para hasta que la presión se establece de nuevo. El πtirón∫ del émbolo puede medir menos de un milímetro pero también varios centímetros. Como consecuencia de la compresibilidad del aire, no puede conservarse una velocidad de avance desde el principio hasta el final de la carrera. Ambos casos pue-
den corregirse con ayuda de la Hidráulica. La Neumática y la Hidráulica se complementan, distinguiéndose tres sistemas distintos: convertidor oleoneumático, cilindro de freno de aceite y transformador de presión. En el convertidor oleoneumático. una presión de aire es transformada en una presión igual de aceite (fig. 72). En un cilindro (sin vástago) se mueve un émbolo que separa herméticamente el recinto del aire del recinto del aceite. Si se hace actuar aire comprimido sobre el lado neumático, el émbolo se mueve de acuerdo con la figura 72 hacia la derecha y desplaza el volumen equivalente de aceite con una presión resultante de multiplicar la presión del aire por la superficie del émbolo. El aceite es poco compresible (prácticamente nada) por lo que es apto para avances lentos y regulaciones de velocidad
71
p-+
-+p
Aire comprimido a 6 kpfcm'
Aceite a 6 kpfcm'
@I
Símbolo
FIGURA 72. Esquema de funcionamiento de un transformador de medio de presión (convertidor oleoneumático).
constante. Las posibilidades de un equipo combinado neumático-hidráulico (también llamado oleoneumático) con un convertidor están representadas en los ejemplos de la figura 73. En ellos debe tenerse presente que sólo pueden emplearse para los aparatos que también sean aptos para aceite. Un punto de fuga en los componentes hidráulicos se hace visible de manera desagradable debido a que, además de la pérdida de potencia, las gotas o charcos de aceite formados por las fugas a
b
ensucian la instalación, o incluso pueden ser causa de accidentes. El aceite perdido debe reponerse en la cantidad correspondiente al convertidor oleoneumático, ya que se trata de un circuito cerrado de aceite. (La expresión ciclo de aceite no sería totalmente correcta en este caso, pues no se realiza ningún ciclo como, por ejemplo, en un mecanismo hidráulico.) También hay que tener presente que se deben remediar en seguida las fugas en los puntos de contacto entre aire y aceite, ya que de lo contrario se forman burbujas de aire en el aceite, que hacen imposible una exacta regulación del flujo. Todo convertidor a
b
c
FIGURA 74. Esquema de un cilindro freno de aceite. El circuito cerrado de aceite es regulado por una válvula antirretorno con estrangulación incorporada.
a) Estrangulación del flujo de aceite en la carrera de
avance. Carrera de retroceso por la función antirretorno.
b) Estrangulación del flujo de aceite en la carrera de
retroceso. Carrera de avance por la función antirretorno.
e) Estrangulación del flujo de aceite posible en los dos
sentidos.
c
oleoneumático posee un orificio de purga, por donde puede evacuarse del sistema el aire introducido en el depósito de aceite. En las nuevas construcciones la purga del aire se efectúa automáticamente.
FIGURA 73.
Ejemplos de mandos con convertidores oleoneumáticos.
a) Carrera de avance regulada por válvula hidráulica
antirretorno con estrangulación, el avance depende en gran manera de la carga; carrera de retroceso por aire comprimido. b) Avance neumático, flujo de aceite regulado por válvula antirretorno con estrangulación, el avance no depende tanto como el anterior de la carga; carrera de retroceso libre con aceite. e) Carreras de avance y retroceso regulados por válvulas antirretorno con estrangulación, movimiento del pistón uniforme, menos dependiente de la carga por la tensión del aceite. (Las zonas de color rojo sirven para una mejor identificación visual, en los planos esto no es corriente.)
72
El convertidor oleoneumático transforma la presión de un medio en una presión equivalente de otro medio; por ejemplo, transforma la presión de"aire en una presión equivalente de aceite, sin tener en cuenta el rendimiento. Los volúmenes geométricos de los dos medios son iguales. Las ventajas de un sentido de movimiento con mejor regulación según las figuras 73 a y 73 b pueden también conseguirse empleando un cilindro freno de aceite (fig. 74). Este cilindro freno tiene también un circuito cerrado de aceite que puede regularse entre las dos cámaras mediante una válvula estranguladora de retención; de acuerdo con el montaje de esta válvula (efecto de bloqueo) el frenado máximo se realiza en el sentido de entrada del vástago del pistón o en el sentido de salida del mismo. El movimiento propiamente considerado debe procurarlo el cilindro neumático que está unido con
b
¡S t:::;S p
p
p
p
d
FIGURA
75.
Ejemplos para la utilización de los cilindros frenos de aceite.
constructivas compactas (véase el apartado 4.5. Dispositivos combinados). El cilindro de freno de aceite no tiene ninguna función propia en el sentido de una potencia de trabajo. La potencia debe ser aportada por un cilindro de aire comprimido acoplado. Los dos dispositivos citados no varían la presión de trabajo; únicamente la velocidad puede regularse mejor para avances lentos y uniformes respecto a un accionamiento puro por aire comprimido. En los multiplicadores de presión, tal como su nombre ya indica, se transforma una presión existente en otra superior. Normalmente, una presión de aire determinada es transformada en una presión superíor de aceite. El multiplicador de presión está formado por dos cámaras de presión de distinta área y volumen
a) Ejecución para tracción: el flujo de aceite es estrangula-
do al salir el vástago del freno de aceite. b) Ejecución para comprensión: el flujo de aceite es estrangulado a! entrar el vástago del freno de aceite. e) Disposición centra! del freno de aceite entre dos cilindros neumáticos. d) Las carreras de avance y retroceso del cilindro neumático pueden ser reguladas en la velocidad por un freno de aceite para cada carrera. En general, en los planos el aceite es indicado por un rayado como en el ejemplo a).
Carrera (mm)
el cilindro de freno de aceite a través de un yugo. Existen múltiples posibilidades de montaje que deben seleccionarse según la finalidad del servicio. La figura 75 muestra unos ejemplos. Los cilindros de freno de aceite se construyen para longitudes de carrera de hasta unos 650 mm. El aceite no puede ponerse en contacto con el aire comprimido debido a que el cilindro neumático sólo está unido con el cilindro de freno a través de un yugo, formando cada uno en sí una unidad propia. Las pérdidas por fugas en el freno de aceite que normalmente tiene una unidad cerrada con la válvula estranguladora de retención, son muy pequeñas y sólo se observan en forma de una película de aceite sobre el vástago del émbolo del cilindro freno. Con el fin de poder tener en un sentido de movimiento dos velocidades se precisa un mando según la figura 76. El accionamiento de la válvula 2/2 viene determinado por el del mando general y es de libre elección. Así pueden ejecutarse por ejemplo un avance rápido y un avance de trabajo en una carrera. Una unidad de esta clase puede construirse siempre a base de un cilindro hidráulico y las válvulas necesarias. La industria ofrece también unidades
.
76. Ejemplo de mando de un cilindro freno de aceite. Mediante el puenteado del punto de estrangulación con una válvula 2/2 se pueden tomar varias velocidades en un sentido del movimiento en el retroceso del vástago (en la disposición para compresión es en el avance del cilindro neumático); lo que puede aplicarse para avance rápido y de trabajo. Tan pronto como es accionada la válvula 2/2, fluye a ella el aceite y se obtiene la velocidad rápida. En el sentido contrario, la marcha rápida se obtiene por la válvula antirretorno. FIGURA
(fig. 77). Lo importante en ellos es sólo la diferencia de áreas entre el émbolo neumático y el émbolo hidraúlico. La diferencia de volumen condicionada por ella es más bien una desventaja, pero debe aceptarse como tal, ya que el producto de la parte neumática es igual al producto de la parte hicráulica. El rendimiento también debe tenerse presente puesto que existe una pérdida de fuerza por el rozamiento de ambos émbolos en los cilindros. El multiplicador de presión puede explicarse mejor con un ejemplo:
73
Símbolo
y Aire comprimido a 10 kp/cm'
Fuerza de presión = D~ : p = 1800 kp Parte hidráulica: (La fuerza de presión de 1800 kp se divide por el área del émbolo de 60 mm diámetro. sin considerar el rendimiento.) D ~ . ..l!.. . p = 1800, sustituyendo D y despejando p, p = 63,7 kp/cm 2 ¸
La presión de trabajo en el aceite asciende en este ejemplo a unos 63 kp/cm 2 , lo que corresponde aproximadamente a una relación de 1:10. Los multiplicadores (transformadores) de presión se construyen con las relaciones de transformación desde 1:4 hasta 1:80. En la tabla II figuran las presiones de aceite alcanzables en función de la relación de transformación y de la presión del aire. Cuanto mayor es la relación de transformación, tanto menor se hace el volumen de aceite. En los multiplicadores de presión, la carrera en la parte neumática es tan grande como en la parte hidráulica debido a que los dos émbolos están unidos entre sí. El empleo de los multiplicadores de presión es adecuado para la consecución de una determinada potencia o bien una presión determinada en el volumen mínimo . El multiplicador de presión está formado por dos cámaras de presión diferentes x e y . La presión en la cámara x se multiplica en la cámara y siguiendo la relación de transformación.
74
Aceite a
60 kp/cm'
Parte neumática: Diámetro del émbolo: 200 mm. Presión de trabajo: 6 kp/cm2 (aire). Parte hidráulica: Diámetro del émbolo: 60 mm. Presión de trabajo de aceite: Desconocida. Parte neumática:
4
-+p
~I
FIGURA 77. Esquema de funcionamiento de un multiplicador de presión; la relación de transformación debe ser indicada; p. ej. 1:6.
Un multiplicador de presión también podría convertir, por ejemplo, una presión de aire en la cámara x en una presión de aire superior en la cámara y, pero la relación de transformación sólo es válida para el volumen geométrico de la cámara y . En una transformación aire-aire deben considerarse también los volúmenes de las líneas y los de los dispositivos conectados a la cámara y hasta el órgano de trabajo. El aire es muy compresible, pero en la transformación aire-aceite esto no influye mucho debido a que el aceite no lo es. Las posibilidades de empleo del multiplicador de presión (lig. 78) son semejantes a las del convertidor oleoneumático (o convertidor de medio de presión), en las que se dispone de fuerzas mayores o bien dispositivos menores, para la misma fuerza en el órgano motriz. El multiplicador de presión hace posible obtener, al mismo tiempo que mayor fuerza por unidad de área, una exacta regulación del desarrollo del avance en la transformación aire-aceite. A consecuencia del limitado volumen de aceite en el transformador de presión y también en el convertidor oleoneumático, no es posible emplear éstos para equipos de distinto tamaño. Para cada aplicación debe calcularse el volumen de aceite necesario correspondiente y, de acuerdo con el resultado, escoger el dispositivo oleoneumático del tamaño correspondiente. Los multiplicadores de presión y los convertidores oleoneumáticos no deben instalarse directamente en el lugar de trabajo , sino que se deben preferir otros espacios no utilizados, de modo que se pueda tener acceso a ellos. No obstante, es recomendable el mantener entre el dispositivo oleoneumático y el órgano de trabajo las distancias más cortas posibles, pues también aquí tiene validez el hecho de que cuanto más larga es una línea, tanto más aumentan las posibilidades de pérdidas.
FIGURA 78. Ejemplos de mandos con multiplicadores de presión. a) Avance del órgano de trabajo con alta presión, retroceso por aire comprimido sin producción de trabajo. b) Carrera de avance del órgano de trabajo con alta presión, carrera de retroceso por aceite de un convertidor de presión. e) Carreras de avance y retroceso con alta presión, regulándose el desarrollo de los movimientos con válvula antirretorno con estrangulación incorporada. La exactitud de los movimientos con la estrangulación del flujo de retorno es menos dependiente de la carga y puede mantenerse mejor.
b
Los convertidores oleoneumáticos y los multiplicadores de presión tienen un volumen de aceite exactamente limitado en cada caso. Debe calcularse el volumen de aceite necesario para el órgano de trabajo y. de acuerdo con el resultado, seleccionarse el tamaño del dispositivo oleoneumático. TABLA 11.
El cilindro de freno de aceite debe estar adaptado en su longitud de carrera a la longitud de la carrera del cilindro o bien a la longitud de la carrera de trabajo, para la que debe realizarse la regulación del movimiento uniformemente lento mediante el cilindro de freno de aceite.
Presión de aceite alcanzable con un multiplicador de —presiónen función de la relación de multiplicación y de la presión del aire
Multiplicación
I :4
Presión del aire
4 5,1 6,3 8
I :8
I : 16
I : 32
I : 50
125 160 200 250
200 250 320 400
Presión del aceite en kp/cm 2
16 20 25 32
32 40 50 63
63 80 lOO 125 2
3
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-"" =-.::-?"
FIGURA 79. Aparatos oleoneumáticos: I convertidor oLeoneumático; 2 cilindro freno de aceite con válvulas antirretorno a estrangulación para uno y para los dos sentidos del movimiento; 3 multiplicador de presión (1 y 3: Hydaira AG - 2: FESTO-Pneumatic).
75
FIGURA 80. Unidades modulares para órganos de mando: l bloque de mando bimanual para obtener, en función del tiempo, una salida de dos señales de entrada; 2 bloque de mando neumático con válvula principal 5/2, dos válvulas de estrangulación, dos válvulas 2/2 de purga (impulsos negativos), dos silenciadores y dos conexiones de mando complementarias; 3 programador neumático con eje de levas; 4 programador neumático con cinta de levas (FESTO-Pneumatic).
2
FIGURA 81. Unidades neumáticas de avance: l cilindro de simple efecto con válvula antirretomo con estrangulación y válvula 3/2 de accionamiento eléctrico; 2 cilindro de doble efecto con válvula antirretorno con estrangulación y válvula 3/2 de accionamiento eléctrico; 3 unidad de avance para accionamiento continuo formada por cilindro neumático de doble efecto y bloque neumático de mando (FESTOPneumatic).
76
4.5.
DISPOSITIVOS COMBINADOS (UNIDADES MODULARES)
El conjunto básico de un dispositivo combinado puede.estar formado tanto por elementos de mando, con preferencia válvulas, como por elementos de trabajo, con preferencia cilindros. En la mayoría de las veces, los dispositivos combinados constituyen una unidad modular a base de elementos de mando y de trabajo.
Tope regulable para marcha rápida
Carga de aceite
Módulos para órganos de mando (fig. SO)
El bloque de mando a dos manos (bimanual) es una unidad modu.\ar formada por una válvula de simultaneidad y una de 3/2 y recibe su nombre de una aplicación particular. La figura 80/1 muestra un dispositivo de mando a dos manos en su forma ex-
Tornillos de llenado y purga respectivamente
Válvula para regulación de velocidad
Cilind ro freno de aceite
Cilindro neumático
-
Avance
C arrera
Bloque neumático de mando para avance
con movimiento
oscilante
Tope final I para retroceso
ai re comprimido
Silenciador para el ai re de escape
FIGURA 82. Unidades oleoneumáticas de avance: 1 para accionamiento lineal continuo; 2 ejecución de carrera larga, con dos cilindros neumáticos y freno de aceite en posición central con ellos; 3 unidad para accionamiento giratorio hasta 290—máx. con cilindro giratorio neumático, freno de aceite y bloque de mando.
77
terior, y la figura 83 muestra su función en representación simbólica. Las dos señales de presión deben estar presentes simultáneamente en las entradas PI y P2 de la válvula de simultaneidad (se admite una separación máxima de 0.5 segundos entre PI y P2) para que se produzca la señal de salida; por ejemplo, las señales de entrada pueden preceder de una válvula de pulsadores 3/2 de accionamiento manual. La señal de salida acciona la válvula 2/2 y de este modo dirige el flujo hacia A . Ahora puede afluir aire comprimido desde P hacia A y dar presión a un órgano de trabajo. Este dispositivo de mando se emplea con preferencia dentro de los equipos neumáticos allí donde por razones de seguridad deban emplearse las dos manos para el accionamiento con
FIGURA 83. Representación simbólica de un bloque de mando bimanual (dentro de la línea de punto y trazo) con dos emisores 3/2 de accionamiento manual.
el fin de evitar accidentes. La ausencia de una de las señales PI o P2, aún incluso estando circulando aire de P hacia A , interrumpe en el acto la posición de maniobra y se inicia el escape. En la técnica de prensado se solicitan muchos equipos neumáticos con estas prescripciones de seguridad. Otro ejemplo de dispositivos de mando combinados es el bloque distribuidor de aire, cuya válvula principal 5/2 es de accionamiento neumático por impulsos negativos. De la representación simbólica de la figura 84 se deduce que los emisores de señales son válvulas de 2/2 de accionamiento mecánico incorporadas en el bloque. El bloque ditribuidor contiene además dos válvulas estranguladoras y dos amortiguadores de sonido (silenciadores) para el aire de salida. Además de los emisores de señales de accionamiento mecánico, también puede entrar una señal de inversión en las tomas normalmente cerradas Z e Y. Las conexiones de mando Z e Y están previstas para el mando a distancia, mientras que las válvulas 2/2 (accionamiento mecánico) lo están para el accionamiento directo, que puede realizarse,
78
por ejemplo por un vástago de mando solidario con el cilindro. Para un equipo neumático de mando que puede ser dependiente del tiempo y que debe realizarse a partir de un punto central, todos los órganos de mando individuales pueden reunirse en un mecanismo programador o más brevemente, programador (fig. 80/3). Unidades modulares de esta clase pueden contener según su tamaño hasta 20 válvulas neumáticas, que son accionadas por un árbol de programa a través de discos de levas. Las válvulas empleadas son las 3/2 de palanca de rodillo y pueden utilizarse para πconectar∫ o para πdesconectar∫, para lo que basta girar 180 0 la palanca de rodillo. En sustitución de dos válvulas de 3/2, pueden emplearse también las válvulas de 4/2 de manera que, por ejemplo, un programador de veinte válvulas 3/2 estaría equipado con diez válvulas 4/2. También es posible montar un final de carrera eléctrico en sustitución de una válvula de 3/2. Las posibilidades de combinación se dejan a la libre decisión. El accionamiento del árbol del programa puede realizarse por motores de velocidad fija, regulable o por accionamiento ajeno. Los discos de levas constan a su vez de dos levas que, mediante el desplazamiento mutuo, controlan el tiempo de reposo y de maniobra de las válvulas de acuerdo con el número de revoluciones del árbol del programa. Los tiempos de mando particulares son por tanto función del número de revoluciones del accionamiento. Con el fin de poder controlar tiempos largos de hasta 12 horas, se utiliza un programador de cinta de levas (fig. 80/4). La cinta contiene levas enchufables mediante las cuales es accionada la válvula colocada bajo aquéllas. El tiempo de reposo se origina por la omisión de las levas. La longitud de la cinta de levas y el número de revoluciones del mecanismo de accionamiento fijan los tiempos máximos de mando posibles . También puede alargarse y acortarse la cinta de levas de modo
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Representación simbólica de un bloque neumático de mando formado por una válvula 5/2, dos válvulas de purga 2/2, dos válvulas de estrangulación y dos silenciadores. FIGURA 84.
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I FIGURA
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Posibilidades de mando con mecanismos programadores.
a) Cilindro de simple efecto sobre válvula 3/2.
tal que son posibles tiempos de mando comprendidos entre 9 segundos y 12 horas. Cuando varios aparatos están reunidos formando una unidad, los símbolos individuales se recuadran mediante líneas de punto y raya. Todos los símbolos (aparatos, tuberías) comprendidos dentro del campo así delimitado constituyen el bloque o el grupo constructivo correspondiente. Debido a que las válvulas de palanca de rodillo con un diámetro nominal de 3,5 mm y un caudal máximo de 120 Nl/min son demasiado pequeñas para los diámetros de cilindros grandes, se recomienda elegir el mando indirecto a partir de los diámetros de émbolo de 50 mm. La figura 85 muestra ejemplos de cilindros de simple y doble efecto con mando directo e indirecto mediante una válvula de gran diámetro nominal de accionamiento neumático. Unidad neumática de avance (fig. 81) Las figuras 86 y 87 muestran dos unidades operatorias en las que el órgano de mando y el de accionamiento están combinados. En el primer caso se trata de un cilindro de aire comprimido de simple efecto con válvula antirretorno con estrangulamiento incorporada para la regulación de la alimenta-
b) Cilindro de doble efecto sobre válvula 4/2. e) Sobre válvula 3/2 a una válvula de diámetro nominal superior de accionamiento neumático (mando indirecto).
ción y una electroválvula 3/2 con accionamiento eléctrico. El cilindro de doble efecto (fig. 87) tiene dos válvulas antirretorno con estrangulamiento para la regulación del escape en los dos sentidos del movimiento y una electroválvula de mando 4/2. En
FIGURA 86. Representación simbólica de una unidad formada por cilindro de simple efecto, válvula antirretorno a estrangulación y electroválvula 3/2.
ambos casos, se trata de pequeñas unidades estándar que pueden incluirse fácil y rápidamente en un equipo electroneumático sencillo o complejo. Con ello se tiene la ventaja de que existen conducciones muy cortas entre la válvula de mando y el cilindro de trabajo. Este tipo de unidades se emplea también para funciones de mando allí donde el cilindro de aire comprimido no es órgano accionador sino órgano de mando y en donde son suficientes fuerzas de mando relativamente pequeñas. La figura 81/1 y 81/2 muestra la forma exterior de las unidades válvula-cilindro de este tipo.
79
La figura 88 representa un conjunto conocido bajo el nombre de unidad neumlitica de avance para accionamiento lineal; en la que también figura la combinación de cilindro de aire comprimido y válvula de mando. En este ejemplo, el cilindro puede escogerse entre los diámetros de 35-100 mm y la longitud de la carrera hasta un máximo de 500 mm. Un componente integrante fijo de toda unidad es el
1-- -
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I I
FIGURA 87. Representación simbólica de una unidad formada por cilindro de doble efecto, dos válvulas antirretorno con estrangulación y electroválvula 4/2.
bloque de mando neumático según la figura 84 así como también una biela de inversión solidaria con el vástago del émbolo a través de un yugo. Según la aplicación proyectada, se presentan las siguientes posibilidades de mando: l . Los dos sentidos de movimiento son iniciados por accionamiento manual sobre una pala nca manual incorporada. 2. El avance o el retroceso se inicia manualmente y la inversión en el sentido contrario se realiza por accionamiento mecánico a través de un tope final en la biela de inversión. 3. Movimientos oscilantes del vástago del émbolo mediante accionamiento mecánico sobre los topes finales en la biela. 4. Iniciación mecánica o manual opcional de la carrera de avance o d.e retroceso y la inversión en el sentido contrario mediante una señal a distancia en las líneas de mando X o Y. 5. Movimiento oscilante, accionamiento a distancia. De este modo puede lograrse cualquier carrera intermedia comprendida dentro de la longitud de la carrera total a través del accionamiento directo o a distancia. En el accionamiento mecánico sobré biela de inversión y topes regulables, la exactitud de la inversión es de ± 0,1 mm. La figura 89 muestra la representación funcional de esta unidad neumática de avance y el símbolo simplificado representa cilindros con accionamiento continuo, como el descrito en 3.
80
Se tiene un cilindro con accionamiento continuo, cuando tras conectar el aire comprimido y alcanzar una posición final del émbolo, se efectúa automáticamente la inversión del sentido del movimiento. En ellos, el movimiento alternativo se mantiene hasta que se desconecte el aire comprimido. El dimensionado constructivo de este componente permite su empleo en máquinas y equipos que trabajan en funcionamiento continuo. Los movimientos alternativos continuos, que pueden controlarse en función del tiempo o en funCión de la carrera, no sólo son necesarios para fases de trabajo propiamente dichas, sino que también 10 son para las fases auxiliares, como por ejemplo, función de entrega en un almacén. Otros ejemplos de las posibilidades de utilización son la alimentación o la retirada de piezas; avance de bandas de montaje en movimiento rítmico; separación de piezas en dos pistas o el movimiento de dispositivos de pintura al duco. La construcción compacta posibilita la inclusión en condiciones de espacio desfavorables, en particular allí donde ya no pueden alojarse las válvulas de mando para la limitación de la carrera. Unidad oleoneumlitica de avance (lig. 82) A partir de la unidad neumática de avance y mediante la adición complementaria de un cilindro-freno de aceite, se obtiene la unidad oleoneumlitica de avance. Todas las indicaciones dadas anteriormente son válidas también aquí, dado que no se varía nada en el accionamiento neumático, añadiéndose únicamente el freno de aceite mediante nuevas piezas de fijación. Con el fin de conseguir un movimiento uniforme, puede incluirse también un cilindro de aire comprimido con vástago doble, de manera que el freno de aceite realice su función reguladora por presión de su vástago. La utilización de una unidad oleoneumática de avance resulta allí donde se precise una velocidad de avance constante y el accionamiento neumático puro es demasiado rápido o demasiado desequilibrado . La gama de velocidades normales se halla comprendida entre 20 mm/min y 3 m/min . De este modo se alcanza un margen de avance por debajo del accionamiento neumático puro. La exigencia de avances más lentos que deben realizarse a velocidad constante, se presupone de antemano en la mecanización de metales con arranque de viruta; en este proceso es indiferente si es accionado la pieza o la herramienta. La figura 90 muestra el funcionamiento de una unidad oleoneumática de avance.
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para desconexión
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a distancia R = 1/8" (longitud máxi ma tuberías 2,5 m, diámetro nom inal 3-4 mm)
oscilante continuo)
avance con movimiento
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Yugo
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Símbolo simplificado
FIGURA
89.
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Representación simbólica de la función de una unidad neumática de avance.
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Unidad de avance con sistema de desatasco (fIg. 99)
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Símbolo simplificado
FIGURA
82
También pueden utilizarse en los dos sentidos del movimiento otras unidades con aquel freno, que entonces está equipado con dos válvulas antirretorno con estrangulación. Este caso se muestra en el ejemplo de la figura 91, donde el cilindro-freno de aceite está dispuesto en el centro entre dos cilindros de aire comprimido. Se trata de un órgano motriz puro para el que puede seleccionarse el mando de acuerdo con las exigencias, pudiendo escogerse también los componentes con distintos diámetros de cilindros y carreras. Las unidades con esta disposición son especialmente recomendables para grandes carreras. Todas las unidades tratadas hasta el momento son equipados exclusivamente para movimientos lineales; pero también es posible un cilindro giratorio en lugar del cilindro normal de aire comprimido. Resultan entonces accionamientos de avance que, por ejemplo, pueden engranar en el piñón para los controles de avance en las máquinas. Por lo tanto, estos accionamientos son apropiados para la automatización posterior de máquinas taladradoras existentes y de otras máquinas con condiciones de avance parecidas. El movimiento de giro está limitado naturalmente, tal como se indicó ya al tratar de los cilindros giratorios. Las unidades con accionamiento giratorio se construyen con accionamiento neumático puro así como con accionamiento hidráulico y freno de aceite (fig. 82/3), al igual que las unidades neumáticas y oleoneumáticas de avance.
90. Representación simbólica de la función de una unidad oleoneumática de avance.
Un perfeccionamiento de las unidades giratorias u oscilantes lo constituye la unidad oleoneumAtica giratoria con sistema de desatasco, así llamada porque esta unidad se emplea para el avance en las máquinas taladradoras para los taladros profundos (fig. 92). El mando es graduable de modo que es realizable el funcionamiento de acuerdo con la figura 92. En esta unidad el avance se subdivide en un avance rápido y otro de trabajo. La herramienta accionada por esta unidad recorre el camino hasta la pieza en la marcha rápida hasta poco antes del ataque y acto seguido se inicia el avance de trabajo hasta una profundidad ajustada previamente. En esta posición la herramienta retrocede en la marcha rápida (desatasco) y a continuación en avance rápido hasta poco antes de la profundidad antes alcanzada, en donde se conecta automáticamente el siguiente avance de trabajo. El número de desatascos es función de la profundidad del taladro y de la velocidad de avance y puede ajustarse con un temporizador. Cuando se alcanza la profundidad final, una válvula 3/2 dependiente del recorrido conecta el
retorno hasta la posición final. Además de las unidades con sistema de desatasco y accionamiento giratorio, las hay también para accionamiento lineal. Las unidades presentadas hasta ahora están formadas en mayor o menor proporción por partes que por sí solas también poseen una capacidad de funcionamiento y que en la unidad representan un módulo individual. Las unidades neumáticas pueden construirse, 10 mismo que en un sistema de subunidades modulares, a base de componentes individuales normalizados (cilindros y válvulas) unidos con los elementos de enlace correspondientes según el objetivo de la utilización. Al mismo tiempo, existe una serie de componentes, que derivan su función propia a partir de las funciones básicas de los cilindros y válvulas, pero que no están formados en estas unidades por elementos normalizados; los cilindros y válvulas son componentes constructivos de las mismas. Unidad de avance rítmico (lig. 100) En la alimentación de materiales y piezas, además del avance de un cilindro particular cuya carrera se corresponde con el recorrido de trabajo total, deben producirse en determinados casos avances o carreras que se repiten de modo discrecional. La carrera de un cilindro corresponde en estos casos al paso parcial de un recorrido de trabajo; lo que es equivalente a decir que el recorrido total se subdivide en ciclos rítmicos. La cadencia (o ritmo) determina la máquina base. Un ejemplo de este tipo lo constituye la alimentación de cintas de longitud arbitraria de aporte de material, que no debe ser trabajado de una sola vez, sino a intervalos aislados de la misma magnitud. Con el dispositivo de avance rítmico (fig. 93) pueden alimentarse cintas, barras y bandas paso a paso a una máquina operadora, en la que la señal de arranque es dada por la propia máquina operadora de acuerdo con su ritmo de trabajo. Esta señal de arranque acciona una válvula de 7 a 8 vías (véase apartado 4.3.1) que a su vez actúa sobre el alimentador rítmico. El cuerpo básico del alimentador de avance rítmico está formado por un cilindro de aire comprimido de doble efecto, cuya carrera se delimita mediante topes regulables. Para la observancia de determinados valores, relacionados con el material a transportar, la tolerancia en la carrera asciende a unos 0,02-0,05 mm. La anchura del material puede
FIGURA 91. Representación simbólica de la fUllción de una unidad oleoneumática de avance, formada por dos cilindros neumáticos y un freno de aceite con dos válvulas antirretorno a estrangulación, para regular en el lado del aceite las carreras de avance y de retroceso.
ascender hasta 200 mm de acuerdo con el tamaño del alimentador. Con el fin de que el material sea transportado de acuerdo con la carrera establecida, en el carro de transporte (pinza móvil) y en el cuerpo base (pinza fija) se montan sendos cilindros de membrana que comprimen y abren de modo alterno. Un ciclo se desarrolla de la siguiente manera: l. Sujeción del material en el carro de transporte, el cilindro de fijación de las pinzas sujetadoras está abierto. 2. Avance del carro, el material sujetado es transportado de acuerdo con la carrera establecida. 3. Se alcanza el final del avance, el cilindro de membrana de las pinzas sujetadoras aprieta el material; el cilindro en el carro abre. 4. El carro retorna a la posición de salida. 5. El cilindro en el carro comprime y el cilindro en las pinzas sujetadoras abre (como en 1). Con esto comienza una nueva secuencia de trabajo. Las pinzas. que desempeñan una misión contraria a la sujeción (fig. 93), pueden tener una forma geométrica de acuerdo con la del material a transportar, pudiéndose transportar secuencialmente perfiles (fig. 94). La alimentación secuencial de piezas individuales se realiza con preferencia mediante construcciones especiales de alimentadores o mediante mesas o platos circulares de distribución. En particular, los platos circulares se emplean en la construcción de máquinas especiales como elemento base, alrededor de la cual están dispuestas las estaciones de mecanizado. La mesa neumática circular de distribución contiene cilindros y válvulas, que son componentes de esta unidad. La figura 95 muestra el mando de una mesa circular, en la que el círculo completo (360°) puede alcanzarse en varios pasos parciales a elegir. La división se realiza de acuerdo con el número de estaciones de mecanizado dispuestas alrededor de la mesa. El tamaño de .una mesa neumática circular de
83
~
Regu lación de la velocidad para el freno de aceite (Marcha adelanteVelocidad de trabajo)
Ranura fronta
en esta oposici6n final
0
+15 para ajustar el cojinete
Llenado de aceite
P-B2-Z2-Y2-Z1-B1-V5
ti
1
[i
I[
~
JI
,i
—1
.1
I
¡fl
L
~I
. _ ............ , . -=---:--:-_---=---=:::::-.
c;:::::..,:...-=..:...-~~--;-~....:. . =-:/
~
Posici6n opuesta del eje de traslaci6n
FIGURA 92. Unidad oleoneumática de giro limitado ()lláx . 290") con mando de desatasco para taladros profundos (FESTO-Pneumatic).
.
·~~ · I
Leva para ajustar la profund idad del taladro
tX~c:~J
Tope desplazable para marcha atrás
:=D=
Símbolo
Conexiones para conectarlas
con caja de acoplamiento al aparato de mando,
00 VI
FIGURA 93.
Ranura guía
Cubierta de protección
Placa de sujeción
't- Pinza móvil
Aparato neumático de avance para alimentación rítmica de bandas y perfiles (FESTO-Pneumatic).
Taladros de paso
JI
FIGURA 94. Diversas formas geométricas de las pinzas sujetadoras de un alimentador según el perfil del material.
Emisión del impulso de arranque por válvula 3/2 con accionamiento
a elegir
distribución viene indicado, por regla general, por el diámetro del plato, por lo que puede escogerse entre distintos tamailos según la finalidad a que se destine. En general, casi todos los elementos y unidades neumáticas pueden montarse e instalarse con independencia de la posición, siendo válido para todas las unidades aquí tratadas. La figura 96 muestra tres ejemplos esquemáticos de la aplicación de las mesas circulares con independencia de la posición. El funcionamiento de una mesa circular de distribución de acuerdo con la figura 95, se desarrolla como sigue:
B2
Unidad taladradora de avance (fig_ 101) D1
Escape B1 ----bW;~W.~
B3 --t~~.~:;:tJ~
-+'74-I7L'11- D2
E
Cilindro
de retención
Plato recam biable para 4-6-8-12
Constitución
divisiones
División 24 sin plato Plato divisor
Trinquete
Tope Tope recambiable Emisor de señales para la inversión _.i.------¡~~~~n
de la válvula 4/2 de impulsos
FIGURA 95.
86
Un compendio más extenso de funciones dentro de una unidad se presenta en las taladradoras. Estas unidades pueden estar construidas por el sistema de módulos; por ejemplo, una taladradora eléctrica o neumática combinada con una unidad de avance neumática o neumática-hidráulica, o bien todos los elementos individuales son componentes constructivos de una unidad. La figura 97 muestra en sección una taladradora de avance.
C
Esquema de mando de una mesa circular de división.
La carcasa principal (1) contiene el motor de láminas de aire comprimido (2) con movimiento axial y la carcasa del motor con dentado longitudinales para la salida del aire. En la carcasa del motor , además del motor de aire comprimido figuran el engranaje planetario de una o varias etapas y el eje motriz. En el grupo de avance, con el émbolo de marcha adelante (4) y el de retroceso (5), están separadas las cámaras de los cilindros para los dos émbolos (marcha adelante y retroceso) por la pared intermedia (7). El tornillo de parada (9) que sobresale del grupo de avance está unido directamente con el émbolo de retroceso. Sobre el tornillo de parada hay dos tuercas (10), Y por último la palanca de inversión situada entre las dos tuercas para el ajuste de la profundidad del taladro y para el cambio de la marcha adelante al retroceso. Sobre el tornillo de parad~ hay también un casquillo (12) con un tornillo regulable (13) para la limitación del retroceso y ajuste de la longitud del taladro.
b
96. Disposición de la situación de las unidades modulares neumáticas en el ejemplo de una mesa circular de división.
FIGURA
Las líneas dibujadas en azul están bajo presión y el émbolo D2 está en la posición posterior. La mesa está parada por el cilindro de bloqueo (E) sometido a la acción del muelle A través de (por medio de)
Válvula 3/2 vías
Acdonamiento de
A Tiempo de impulso 0,3 seg aprox.
A la válvula
B
Líneas/cilindros en bajo escape presión
B,-D
B2 -DL eB, -E-B, F
C
B
Acción resultante
A, (corto tiempo B,-B,-E
Cilindro de bloqueo se somete a presión
B,D,
Carrera de avance del émbolo D 2 para que accione la válvula en la dirección G hasta la siguiente muesca del disco
B2 -B,
Salida de aire por C
C, (corto tiempo)
Cilindro de bloqueo E y el lado D, en escape
B,-D
Carrera de retroceso del émbolo D2 ; escaPe a través de J; biela de conmutación hace girar a la mesa en la dirección H; trinquete de bloqueo vence la fuerza del muelle de E por medio del disco citado
El trinquete empuja al vástago del émbolo del cilindro E en la válvula B. El émbolo de mando queda por tanto bloqueado. De este modo se impide la acción de los impulsos de arranque durante el ciclo
87
FIGURA 97. Sección de una unidad taladradora neumática, en las funciones de avance y retroceso .
a) Protección. b) Casquillo-guía de las brocas.
_---13 _ _ _ 12
~~
e) Cabezal.
ti) Mandril portabrocas.
11
Las explicaciones de los números figuran en el texto (Deutsche Gardner Denver GmbH).
21
22
~
__- - - 5
7
4
2 17 :DIllIPtJtil1Itt-- -
3
d
b
88
Función de avance La unidad taladradora de avance de aire comprimido es accionada con aire comprimido preparado bien a través de un bloque distribuidor de aire (16) o bien a través de racores de admisión de aire por una válvula anexa de 4 vías. El aire comprimido que se hace pasar por la unidad empuja hacia delante al émbolo de avance y la carcasa del motor. Una parte del aire comprimido es derivado a través de orificios en el pistón de avance para hacer girar el motor. El aire sin presión (a la presión normal) afluye refrigerando la broca a través del escape de la cápsula del motor. El pistón de retroceso expulsa durante el avance el aire de la cámara inferior del cilindro sobre la válvula antirretorno con estrangulamiento (19) montada en el bloque distribuidor de aire. La velocidad de avance se regula de modo continuo ajustando el estrangulamiento mediante el tornillo de regulación del avance (20). Función inversión y retroceso: En las unidades con bloque distribuidor de aire, el impulso de inversión y parada del motor es emitido al mismo tiempo que el impulso de retroceso por una válvula de 4 vías— exterior a la unidad (en las unidades con racores de admisión de aire y válvula de 4 vías acoplada y montada en la unidad). De este modo se corta la entrada de aire al motor y al mismo tiempo se invierte el paso del pistón de avance al de retroceso (retorno rápido). Ajuste de la profundidad del taladro: La profundidad del taladro puede ajustarse mediante la palanca de inversión y también por la válvula de inversión (21), resultando de este modo muchas posibilidades para la profundidad del taladro que en cada caso está limitada por la presencia de la palanca de inversión, que avanza solidaria sobre la válvula de inversión fijada. Cuando se exige una profundidad del taladro con precisión micrométrica, deben escogerse unidades con bloque distribuidor en las que la tuerca graduada inferior corra sobre el tope en la tapa de
cierre (22) de la carcasa principal y de este modo limite con precisión el avance. Además de estas unidades de avance taladradoras puramente neumáticas, hay otras con frenado hidráulico de la velocidad de avance. En estas últimas hay montado un freno de aceite sobre el cilindro de aire comprimido en el interior de la carcasa principal, correspondiendo el funcionamiento del cilindre freno al descrito en el apartado 4.4. El frenado del aceite sólo se presenta en el avance y el retroceso se efectúa sin limitación, debido a que el aceite puede fluir libremente a través de una válvula antirretorno. Las unidades para roscar presentan una estructura similar, trabajan con un husillo patrón y pueden equiparse para roscar a derecha o a izquierda. Estas unidades también pueden montarse con plena independencia de la posición (fig. 98), por lo que esta ventaja trae consigo otras mejoras en la construcción de máquinas especiales. Por ejemplo, la pieza conserva su posición durante todo el mecanizado y las unidades taladradoras y las de roscar se disponen de acuerdo con la forma geométrica de la pieza a mecanizar y con su ángulo de trabajo. La tabla 12 contiene un resumen sobre las características de potencia de las unidades de avance taladradoras. T ABL;\ 12. Margen de potencias de las unidades taladradoras neumáticas más usuales con av:mce puramente neumático oleoneumático (características particulares dependientes del tamaño máquina! tipo) Potencia del motor
0,3-1,5 CV
Número de revoluciones en vaCŸo según el engranaje escogido
15000-300 rev!minJ
Potencia de taladro en St 37 (diámetro del taladro) en función del número de revoluciones en vaCŸo
1,5-25 mm
Longitud de). avance
30-150 mm
Consumo de aire
0,4-1,3 Nm'jmin
89
l:JfitlJlJo 11 En oposición
En ángulo
FIGURA 98.
90
Paralelas
Disposición independiente de la posición de los husillos en unidades taladradoras y roscadoras neumáticas.
FIGURA 99.
Unidades oleoneumáticas de avance con dispositivo de desatasco.
1. Unidad para accionamiento lineal. 2. Unidad para accionamiento oscilante (FESTO-Pneumatic). Rodillo guía
Cubierta de protección
Sujetador
Pinzas de
sujeción
Tope para ajuste fi no de la carrera
Tope para ajuste aproximado de la carrera
FIGURA 100/ 1.
Carro
Conexión cilindro Conexión cilindro de transporte de sujeción
Alimentador, aparato de avance rítmico para bandas y perfiles (cadencia lineal).
91
Plato divisor recambiable
---
--'(§)
Eje central _ _ _-:---.Σ;-__ hueco
Selector para divisiones
100/2. Unidades para avance, mesa circular de para el avance rítmico (secuencia cirCular) de piezas (FESTO-Pneumatic).
FIGURA 101. Unidades taladradoras: 1 unidad montada según el sistema de módulos (FESTO-Pneumatic); 2 unidades completas. a) unidad taladradora neumática; b) unidad taladradora oleoneumática; e) unidad roscadora (Deutsche Gardner Denver GmbH).
92
2
FIGURA 102. Accesorios: 1) silenciador; 2) montaje de válvulas sobre placas de conexión; 3) montaje en batería de hasta 4 válvulas en bloque de distribución.
4.6.
ACCESORIOS
No siempre es fácil dilucidar con exactitud si una pieza es complementaria o es un objeto indispensable del equipo. En Neumática pueden ser las dos cosas. Una pieza puede ser complementaria y también puede ser imprescindible en el equipo o en la instalación. Normalmente son considerados como accesorios todas las piezas que no están comprendidas en el grupo de los elementos de trabajo y de mando, pudiendo pertenecer por tanto al grupo de accesorios piezas sin las cuales un equipo no estaría en condiciones de funcionamiento. Si se divide la Neumática en los grupos principales de producción del aire comprimido, distribución, mando y trabajo, cada grupo posee sus accesorios propios pero también determinados en este grupo. La red de tuberías no es ningún accesorio, tampoco lo son las piezas de uIiión, especialmente en la distribución del aire por el interior de un equipo. En este apartado no se profundizará sobre este tipo de accesorios, que ya fueron tratados en los apartados 3.2 y 3.3. El accesorio más conocido de este grupo es la unidad de mantenimiento. Al grupo de mando pertenecen sólo unos cuantos accesorios, debido a que todas las piezas que pueden estar incluidas en la válvula con el fin de hacer posible una función o de influir en ella, no son accesorios para los equipos neumáticos de mando, sino que a lo sumo son piezas suplementarias de la válvula. Accesorios propiamente considerados son
las placas de montaje sueltas y en batería (figs. 102/2 Y 102/3). Una placa de montaje se coloca allí donde deba montarse y desmontarse una válvula sin desconectar las tuberías de aire comprimido, por ejemplo en las reparaciones. La placa de montaje posee las
a
b
FIGURA 103. Distribución de orificios para las placas de conexión: a) según normas (NOMA∫; b) según normas πCETOP∫.
93
a
FIGURA
140 Aviones a reacción
130
C;
------
120
Martillete de remachar ------
c: .2 110 c:
'o"
100 90
Gi
..
80
Ruido de motores
"
70
en servicio
c:
60
"
.;Σ;
~
c:
'0
..E
'ü
a. E
~
~
104.
a) Diagrama de dismi-
Oficina
ov
'"
"
nución del ruido del aire comprimido de escape en los cilindros neumáticos (FESTOPneumatic). b) Diagrama de ruido de un motor neumático de 2 CV con y sin silenciador en la salida del escape (FMAPokorny).
C;
~
cr:"
----~ - -
c:
50 40
Hablar suave 114"
112 "
3/8"
3/4"
1"
Diámetro nominal
b
90
Espectro de frecuencias de ruido Normal
5 80
8 9
5
2 21
(dB170
7
6- --j-
mIl
Con silenciador 1--
5
60
6
5 50 30
63
125
250
5 500 (Hzl 1000
tomas necesarias para la alimentación de aire comprimido P, para las tuberías de los cilindros A y B. para los escapes R y S, Y en caso de necesidad también para las tuberías de mando Z e Y. El esquema de distribución de la placa debe coincidir con el de la válvula. Se han establecido esquemas de las tomas en las piezas distribuidoras con el fin de que en los equipos neumáticos de mando sea posible el recambio de válvulas con independencia de fabricante y forma de construcción; pero existen aún diferencias
94
2000
4000
8000
15000
entre las normas alemanas πVDMA∫ y las normas europeas CETOP (fig. 103). Estas piezas de distribución todavía no han sido definidas por las normas DIN (está prevista una normalización en DIN n. o 24341). El empleo de válvulas sobre placas de montaje presupone el empleo de válvula y pieza de un determinado fabricante o solo de aquellas válvulas cuyo esquema de distribución se adapte a la forma de la pieza definida por las normas VDMA o CETOP.
Los bloques de distribución son prácticamente piezas distribuidoras sobre las que pueden montarse más de una válvula aprovechando las mismas ventajas. Estos bloques de distribución son aptos para colocarlos en aquellos lugares donde deben ir varias válvulas del mismo tipo (en batería). El gasto en tubería es muy reducido. ya que todas las válvulas de un bloque de distribución son alimentadas a través de una única tubería P. Otro accesorio para válvulas es el silenciador o amortiguador de ruidos (fig. 102/1). que normalmente se enrosca en los orificios de escape de las válvulas de manera que el aire purgado no afluye directamente al exterior sino que lo hace a través del silenciador. El aire comprimido que sale de un cilindro a través de una válvula lo hace por lo general con una gran velocidad y. en consecuencia, produce un molesto ruido de alta frecuencia, haciéndose perceptible de una manera desagradable en las válvulas de purga rápidas. El amortiguador de ruidos reduce la velocidad de salida del aire al aumentar la sección de salida. El aire de escape de la válvula pasa por una envuelta cilíndrica porosa y afluye al exterior a través de toda la superficie externa, consiguiéndose una considerable reducción de los ruidos con el em. pleo de los amortiguadores (fig. 104). Entre los accesorios que pertenecen al grupo de πtrabajo∫ figuran las piezas de fijación de los cilindros y en las unidades los elementos y piezas de unión que ya se mencionaron en aquel apartado. Como accesorio propiamente son considerados sólo
FIGURA 105.
Sección de un acoplamiento flexible.
aquella pieza o elemento que opcionalmente puede emplearse de manera complementaria en un tipo de fijación existente. Los elementos de fijación de montaje fijo en el cilindro son partes integrantes del mismo. Entre los accesorios merece destacarse el acopIamiento flexible por rótula, que se enrosca en el vástago y establece la unión entre el eje y las partes mecánicas del órgano a accionar. Debido a unos suplementos elásticos, la rótula (fig. 105) sirve para la compensación de desviaciones radiales y angulares. La compensación radial puede ser de 0,5 a I mm según el tamaño, y la desviación angular Ø4°. De este modo quedan sensiblemente atenuados o incluso eliminados por completo los componentes laterales de la desviación que con el tiempo pueden dañar los casquillos-guía del vástago del pistón. Los acoplamientos flexibles deben seleccionarse de acuerdo con el diámetro del vástago del pistón.
95
5.
Mandos
En el concepto de πequipo neumático∫ quedan comprendidos la totalidad de los elementos neumáticos de mando y de trabajo unidos entre sí por tuberías, por lo que el equipo neumático puede estar constituido por una o varias cadenas de mando empleadas para la resolución de un determinado problema. La subdivisión en equipo neumático puro y electroneumático es de importancia secundaria puesto que en muchos casos es posible una solución del problema con los dos subgrupos. Elementos de mando
=
Elementos de trabajo
=
Procesadores de la información. Transformadores de la energía.
En un equipo, una magnitud es influida por otra; por tanto, en un sistema abierto el efecto o línea de acción recorre una cadena, llamada cadena de mando. El circuito de regulación tiene la línea de acción cerrada sobre sí misma (lig. 1), a diferencia del anterior. En la Neumática figuran circuitos de regulación y cadenas de mando. pero los circuitos neumáticos de regulación constituyen una minoría numérica absoluta comparados con los equipos neumáticos de mando. Cadena de mando: Sistema de influencia de las magnitudes con desarrollo del efecto en forma de cadena abierto. Circuito de regulación:
Elemento de trabajo
Sistema de influencia de las magnitudes con desarrollo del efecto en línea cerrada.
Como ya se mencionó en la definición de válvulas, mando es el efecto de la magnitud piloto (influencia) sobre una función o una magnitud con el fin de provocarla. Para poder mandar se precisa una energía de mando, pudiendo accionarse por medios manuales, mecánicos, eléctricos, hidráulicos, neumáticos o fluídicos. Una cadena de mando neumática puede estar formada por válvulas de vías y cilindros (fig. 2 a), y en ella la válvula reúne todas las funciones de un órgano emisor de señales, de mando y regulador. Si deben ejecutarse varias funciones dependientes en una cadena de mando, se forman a este fin cadenas integradas por órganos reguladores, órganos de mando y emisores de señales independientes entre sí. Debido a las subordinaciones existentes en un equipo neumático grande, éste se divide en elemento de información, elemento de controlo mando, constituido por los órganos emisores de señales y órganos de mando, y en el elemento de trabajo o sea el elemento energ~tico integrado por el órgano regulador y el de trabajo. En los grandes equipos de mando el elemento de información puede trabajar con bajas presiones, lo que equivale a energía de mando reducida en el elemento de trabajo; la pequeña energía de mando es amplificada hasta la energía de trabajo. La amplificación tiene lugar en el órgano regulador, en el que (p. ej., según la fig. 2 b) un impulso positivo de presión reducida controla la energía de trabajo con 6 kp/cm2 ¸ En los equipos pequeños y sencillos no es rentable el gasto de dos redes de comprimido con distintas presiones. En estos casos puede llegarse a una solución de compromiso, teniéndose sólo una red de aire comprimido y rebajándose la presión de la misma mediante válvulas reductoras de presión. Para el elemento de informa-
~ ~
Unidad de I Elementos de mando
regulación-=--
I
L_ _
El, 1
Magnitud de mando ~ ~ Cadena de mando
96
Circuito regulador
FIGURA \.
Cadena de mando y circuito regulador.
a
~~~3JJ
b Organo motriz
Organo
Organo de regulaci6n
Elemento de mando
PLLll-1f-.o!I Emisor de señales
motriz ~~~3JJ
Organo de
regulación r~ I
l .
FIGURA
2.
Cadenas de mando.
a) Cadena de mando sencilla en la que una válvula dis-
tribuidora es una misma unidad el órgano de regulación, elemento. de mando y emisor de señales. b) Cadena de mando con división de las funciones .
ción debe justificarse el valor de la válvula reductora de presión que se incorpora. El elemento de información (órganos emisores de señales y órganos de mando) puede estar lejos del elemento de trabajo (órgano regulador y órgano
5.1.
Elemento r;r:-, de mando ;--~--l
-4-----1
I I
I
I
,m''"' ~~4 motriz). La distancia entre el órgano regulador y 61 motriz debe ser la menor posible con el fin de reducir los costes energéticos y posibilitar un elevado número de maniobras.
INDICACIONES GENERALES PARA EL DISEÑO
Independientemente del tipo de accionamiento escogido y de la envergadura de un equipo neumático , el diseño de uno de estos equipos presupone el conocimiento de las posibilidades de la combinación de órgano regulador y órgano motriz. Es importante saber con qué válvulas de vías pueden mandarse los distintos cilindros o motores de aire comprimido. En los ejemplos el cilindro suple todos los accionamientos lineales en la Neumática, y las unidades de avance oleoneumáticas o accionamiento de taladradoras, en tanto que el motor de aire comprimido suple todos los accionamientos giratorios en las unidades taladradoras y otras herramientas de aire comprimido rotatorias. Los ejemplos de las figuras 3 hasta la 10 representan mandos de cilindros de simple efecto o bien de motores de aire comprimido con un sentido de giro . Es posible la regulación de la velocidad del émbolo de un cilindro de simple efecto a una velocidad lenta mediante una válvula antirretorno con estrangulamiento o bien con una válvula reguladora de caudal (fig. 4). Si la velocidad del émbolo debe ser máxima en el avance, es posible conseguirlo (dentro de már7.-NEUMAT
genes reducidos) con válvulas de gran diámetro; para el retroceso, donde no se produce trabajo , puede emplearse una válvula de purga rápida (fig. 5). La figura 6 muestra un e.iemplo para avance lento y retroceso rápido del émbolo con una válvula antirretorno con estrangulamiento y una válvula de purga rápida. En el apartado dedicado a las válvulas de bloqueo se describió un mando con el que puede
Posición de reposo
FIGURA
3.
Posición de maniobra
Mando de un cilinuro de simple efecto sobre una válvula 3/2 vías.
97
-+
Estrangulación de la alimentación
Estrangu lación del escape
FIGURA 4. Regulación de la velocidad del pistón de un cilindro de simple efecto reduciéndola en ambos sentidos con una válvula antirretomo a estrangulación regulable.
Estrangulación en los dos sentidos
FIGURA 5. Regulación de la velocidad del pistón de un cilindro de simple efecto aumentándola en el retroceso con una válvula de escape rápido.
FIGURA
8.
Mando indirecto de un cilindro de simple efecto de gran tamaño. Cilindro o motor neumático
FIGURA 6. Regulación de la velocidad del pistón de un cilindro de simple efecto, reduciéndola en el avance por estrangulación y aumentándola en el retorno con válvula de escape rápido.
FIGURA 9. Con una válvula 3/2 puede ser mandado un cilindro de simple efecto o un motor neumático con un sentido de circulación (marcha a derechas o a izquierdas).
7. Mando del avance de un cilindro de simple efecto desde dos puntos sobre una válvula selectora.
FIGURA lO. Regulación del número de revoluciones de un motor neumático con un sentido de circulación por medio de una válvula estranguladora.
FIGURA
98
P R Estrangulación de la alimentación
Estrangulación del escape
FIGURA 11. Mando de un cilindro de doble efecto con dos válvulas 3/2 y una 4/2. En el mando con dos válvulas 3/2 son posibles cuatro posiciones de maniobra, con una válvula 4/2 sólo hay dos.
FIGURA 12. Regulación de la velocidad del pistón de un cilindro de doble efecto; si ha de actuarse en los dos sentidos, es posible disponer dos válvulas antirretorno con estrangulación actuando en el escape.
accionarse un cilindro desde varias posIcIOnes. El ejemplo de la figura 7 representa el mando desde dos posicionnes de un cilindro de simple efecto, ' separadas entre sŸ.En los cilindros de gran volumen, el órgano regulador debe poseer también un diámetro grande con un paso adecuado. En estos casos. para poder accionar desde posiciones alejadas, se monta. por lo general. una válvula de pequeño diámetro en el lugar de acionamiento. que a su vez acciona la válvula de gran diámetro. emplazada lo más cerca posible del cilindro (fig. 8). De esta manera pueden ahorrarse grandes volúmenes de aire al prescindirse de largas y voluminosas líneas de mando y debido a que en las líneas de mando de pequeño diámetro el consumo de aire es pequeño. La figura 9 constituye un ejemplo de lo anterior. en el que a través de una válvula de 3/2 vías puede mandarse un cilindro de simple efecto o en su lugar un motor de aire comprimido con un sentido de circulación. Es posible la regulación del número de revoluciones mediante una válvula estranguladora (fig. 10). De acuerdo con las figuras 3 a lO, el mando de un motor de aire comprimido es sólo posible con los ejemplos representados en 7 a 10. Los restantes ejemplos sólo son válidos para cilindros de simple efecto.
FIGURA 13. Regulación de la velocidad del pistón de un cilindro de doble efecto; con reducción en el avance por válvula antirretomo a estrangulación y con aumento en el retroceso por válvula de escape rápido.
Un cilindro de simple efecto o un motor de aire comprimido con un sentido de circulación pueden ser mandados mediante una válvula de 3 vías como órgano regulador; en el mando con una válvula de 4 vías debe cerrarse una salida de consumidor. Los cilindros de doble efecto pueden ser mandados mediante dos válvulas de 3 vías o con una de 4 vías (fig: 11). En el mando con dos válvulas de
14. Mando de un cilindro de doble efecto sobre una válvula 4/3. En la posición central de la válvula están purgadas las dos líneas del cilindro y el pistón se mueve libremente.
FIGURA
3 vías se obtienen las ventajas de una d~ 4 vías, y por lo tanto, las dos caras del émbolo pueden purgarse o actuar la presión sobre ellas. La regulación de la velocidad del émbolo es posible mediante una estrangulación de la entrada del aire o del escape (fig. 12), pero es siempre aconsejable la estrangula-
99
Cilindro o motor neumático
FIGURA 15. Con una válvula 4/2 puede ser mandado un cilindro de doble efecto o un motor neumático con dos sentidos de circulación (marcha a derecha o izquierda).
~
16. Regulación del número de revoluciones de un motor neumático con dos sentidos de circulación sobre válvulas de estrangulación para marcha a derecha y a izquierda. FIGURA
ció n del escape porque así el émbolo está πsujetado∫ entre dos volúmenes de aire comprimido y por consiguiente puede conseguirse un movimiento más uniforme. El ejemplo de la figura 13 representa una regulación reductora en el avance y más rápida en el retroceso. En la figura 14 se representa el mando sobre una válvula de tres posiciones, en el que todas las líneas de utilización están puestas en la posición media durante escape. Las figuras 15 y 16 muestran dos mandos de motores de aire comprimido con dos
5.2.
Un cilindro de doble efecto o un motor de aire comprimido con dos sentidos de circulación puede ser mandado mediante dos válvulas de 3 vías o una de 4 vías como órgano regulador.
OPERACIONES LOGICAS
Todo sistema de mando debe estar estructurado de modo tal que la información impartida en la entrada recorra de manera consecutiva la cadena de mando y relacione entre sí cada elemento de la cadena. Según la aplicación, los elementos de mando relacionados dentro de la cadena sirven para la recogida de la información, para su proceso o para su transmisión. Debido a que cada elemento o aparato tiene su función determinada y, en consecuencia, sólo puede desarrollar esta función, los elementos dentro de la cadena de mando deben estar estructurados consecutivamente para el recorrido de la información. El recorrido de la información es lógico cuando una acción o causa provoca la reacción o efecto de la acción. Así, si en el principio de la cadena se introduce la información πuno∫, al final de aquélla debe llegar la información πuno∫. Los grandes equipos de mando neumáticos están formados a base de varias cadenas de mando, que también deben estar unidas entre sí lógicamente. La información πuno∫ introducida sólo puede llegar al final de la cadena de mando si todos los elementos o cadenas de mando interrelacionadas presentan una decisión lógica para permitir el paso de la información hasta el final. Si una parte del mando está averiada, queda bloqueado el transcurso de la información.
100
sentidos de circulación. La inversión del sentido de giro se realiza mediante la válvula de vías, siendo posible la regulación del número de revoluciones mediante válvulas de estrangulación.
En el apartado 5 se dijo que todo mando neumático está dividido en una parte de información y una parte de potencia (trabajo). La parte de información contiene todos los elementos necesarios para la recogida y el proceso de la información, siendo al mismo tiempo la parte de lógica (fig. 17). Puesto que sólo se requiere la totalidad de la potencia al final de la cadena en el órgano motriz, la parte de información puede trabajar con energía mínima dentro de un equipo neumático, es decir, trabajar con los diámetros nominales y más pequeños y presiones bajas. Este hecho condujo en Neumática a la miniaturización de los órganos emisores de señales y órganos de control y al mismo tiempo al desarrollo de los elementos fluídicos, que en un elemento hacen posible funciones lógicas, ya que con elementos neumáticos sólo son posibles aparatos compuestos. Por el momento, el empleo de los elementos fluídicos está limitado a los grandes equipos complejos de mando. De acuerdo con su función, las válvulas neumáticas también son aptas para la construcción de circuitos lógicos debido a que facilitan dos señales de salida en función de la señal de entrada, por ejemplo πsin presión∫, πcon presión∫; (πparo∫-<
FIGURA 17. División de un mando neumático en la parte de información y en la parte de potencia.
Información
--- l
í I
Emisor ele señales y órgano de mando
I
l
I I I
I Parte de I información
j T ransmisión de
la información
-l I
Organo regulador
Parte de
Transmisión de
L
[_
--T-ra-"-b-a-Σo----,
I
Organo motriz
--:a:¡ --
potencia
--~
Rendimiento
nunca pueden presentarse al mismo tiempo. Puesto que la afirmación πO∫ y π1∫ es bivalente, es una referencia binaria. A diferencia de las anteriores, las sellales analógicas pueden tomar cualquier valor intermedio dentro de un determinado márgen (fig. 18). Por ejemplo , en Neumática una seilal analógica puede ser la representación de la variación de la presión en el interior de un órgano, para una regulación. Los equipos neumáticos de mando trabajan normalmente sólo con seilales discretas. Mediante un circuito adecuado es posible la conversión de seilales analógicas en digitales y viceversa.
po neumático mediante la conexión en serie de dos válvulas de 3/2 vías; si falta una de las señales X d'! entrada en los n elementos, desaparece también '"_ el acto la señal de salida y. Con una válvula de simultaneidad (o por medio de una 3/2 vías) puede realizarse una función Y con dos entradas y una salida. Las funciones Y son preferentemente circuitos de seguridad primarias.
Funciones básicas
En la función 0, se tiene presente una seilal de salida y, si en la entrada está presente al menos una
Los trabajos realizados por Boole y posteriormente por Shannon constituyen los fundamentos de las interrelaciones lógicas deducidas por cálculo analítico en la técnica de la regulación. El álgebra de Boole sólo opera con dos números (valores) que son el O y el 1, a diferencia del álgebra general, que opera con infinitos números. Tomando como base el álgebra de Boole pueden calcularse analíticamente las funciones lógicas para luego realizarlas en la técnica de componentes (equipo neumático de mando). Las funciones básicas de este álgebra son las funciones Y, 0, NO_ La función Y produce una seilal de salida y cuando están presentes todas las seilales de entrada x (p. ej. XI y x 2) . Si falta una de las seilales de entrada x, no se produce ninguna señal de salida. La función Y puede extenderse (fig. 19) de acuerdo con las dependencias de la seilal y. Esta función Y, también llamada conjunción, puede realizarse en un equi-
Función Y (conjunción) XI
1\
X2 =
Y
(XI
1\
X 2 •..
1\ x "
=
y
S (señal)
-
a o~~
__________ __-. ~
t (tiempo) S (señal) b
t (tiempo) FIGURA
18. a) señal binaria; b) señal analógica.
101
---$
Xn
FIGURA 19. Función Y (conjunción)
:;=v-'
I
o
I
~--~; Xl---~
xl
X2
y
O
O
O O
O O
O
xl
¸
Mando neu mático
Símbolo lógico
1}'
Xl-~
Tabla de la función (tabla de verdad)
xl
X2
y
O
O
O
1
O
FIGURA 20. Función O (disyunción)
O
xl
FIGURA 21. Función NO (negación)
~ y
O
1
1
O
de las posibles seflales de entrada x (fig. 20). La función. O, también conocida como disyunción, igualmente puede ampliarse a n elementos (véase fig. 61, apartado 4.2.2). Esta función puede definirse como sigue: Es necesaria la presencia de la seflal de entrada Xl o X. (o varias al mismo tiempo) para que esté presente la seflal de salida y. Una función O puede realizarse de manera sencilla con las válvulas selectoras. Función O - (disyunción) Xl
V
X. =
Y
(Xl
V
X ....
V xn n = y)
En la función NO (inversión), la seflal de salida y está presente, cuando no están presentes ninguna de las seflales de entrada X (fig. 21). Esta función puede realizarse con una válvula de 3/2 vías normalmente abierta. Si no se halla presente ninguna seflal de entrada X (ningún accionamiento de la válvula), existe la seflal de salida y, el aire comprimido fluye a través de la válvula. La función NO se designa también como negación.
102
Función NO: x
=
y (negación)
(El signo - sobre la seflal indica la negación o inversión). La función NO se dice que es una inversión puesto que las condiciones X o y sólo se producen cuando una de ellas no se da; es decir si una condición es verdadera, la otra debe ser falsa. Cuando X no se da, está y presente, y viceversa; si está X presente, y no se produce. Funciones complementarias Un equipo de mando, y naturalmente también los neumáticos, deben tener en cuenta los componentes reguladores del tiempo, además de las funciones de maniobra que se desarrollan cronológicamente por su construcción. La regulación del tiempo tiene lugar con la colaboración de los retardadores (temporizadores) y de las memorias. El comportamiento dependiente del tiempo o la función temporal puede realizarse en los mandos neumáticos, dentro de de-
22. Retardos neumáticos (función dependiente del tiempo).
FIGURA
x:y (Función de t)
x:y (Función de t)
terminados límites con las válvulas retardadoras (véanse figs. 42 y 43 del apartado 4.2.1.1), con las que pueden realizarse varias formas de retardos, entre ellas: l. Con una sefial x dada, aparece retardada la sefial y (fig. 22 a). 2. Con una sefial x dada, la sefial y desaparece con retardo (fig. 22 b). La función temporal depende de la estrangulación y del volumen del almacenamiento, determinando el tiempo t por estos dos valores. Funciones dependientes del tiempo. l. x = y en flinción de t 2. x = ji en función de t
En un mando neumático, una válvula de impulsos equivale a la memoria independiente del tiempo (fig. 23), en la que la posición de maniobra correspondiente es mantenida hasta que aparece un impulso contrario. La función memoria, en los equipos neumáticos, es posible con válvulas de impulsos con accionamiento neumático o eléctrico; obteniéndose distintas funciones según se empleen válvulas de 3/2 o de 4/2 vías.
Función memoria (FLIP-FLOP): con válvula 3/2. XI fI .:\:2 = Y / XI fI x 2 = Y con válvula 4/2 XI
Un circuito independiente del tiempo se consigue con una memoria, pero a su vez su comportamiento depende de una función temporal. La función memoria se comporta como una función temporal independiente.
fI
.Y2
= YI / XI fI x 2 = Y2
Debe hacerse observar que en los equipos neumáticos de mando se emplean muy pocas válvulas de impulsos de 3/2 vías; pudiendo realizarse con una válvula de impulsos de 4/2 cerrando uno de las líneas de utilización (A o B).
XIII~=YI xIII X2-Y2
FIGURA 23.
I'unción de memoria.
103
Funciones combinadas
La función NO o inversión puede combinarse con la función Yo con la O en una nueva función , para lo que se conecta el elemento de la función NO con los elementos de las otras dos funciones. La función NO-Y (NAND) resulta por inversión de la función Y, caracterizándose porque la señal de salida y está presente cuando falta una o todas las señales de entrada x (fig. 24). En el mando neumático, para esta función se conectan dos válvulas de πcierre∫ 3/2 con una válvula selectora. Cuando la válvula de vías I o la 2 es accionada, la sei'lal de salida y está presente a través de la otra que no es accionada, pero si se accionan las dos válvulas, desaparece la señal de salida. La función NO-y puede ampliarse a N elementos; para lo— que las válvulas de vías se conectan en paralelo y uniéndose sus salidas entre sí a través de n-l válvulas selectoras de esta manera producen la sei'lal de salida y Función NO-Y (NAND) A X 2 = ji I x'¡ A X 2 ... A- x " = y
XI
La función NO-O (NOR) se obtiene conectando en serie dos válvulas de πcierre∫ 3/2 (fig. 25), pudiéndose ampliar también a n elementos. La función NO-O se caracteriza porque la sei'lal de salida y sólo está presente, cuando NINGUNA de las sei'lales de entrada XI' X 2 (o xn ... ) está presente.
Función NO-O (NOR) V X, = .v I XI V X 2 = Y
XI
Las funciones lógicas en los mandos neumáticos se originan frecuentemente de modo intuitivo durante el desarrollo de un esquema neumático. Cuando el mando se consigue con elementos normales, es un hecho que prueba la versatibilidad de la neumática, pero en los grandes mandos el coste en componentes neumáticos normales será muy grande y habrá que confiar en los componentes fluídicos . Estos son elementos de mando puros, siendo precisa una amplificación posterior, por ejemplo, a través de una válvula de impulsos, para accionar el órgano motriz. Los componentes fluídicos se ofrecen con preferencia como elementos lógicos, distinguiéndose entre ellos los tipos con partes mecánicas móviles (elementos de émbolo) y los tipos sin partes mecánicas móviles. Los elementos de émbolo son componentes neumáticos miniaturizados destinados a fines lógicos. Los mandos complejos pueden realizarse de manera simple cuando se confecciona un diagrama funcional (también conocido como diagrama espaciotiempo, véase apartado 5.3.2) de acuerdo con la
y
xn-~~
X,
I
:
X2-~
'~ x2
x,
y
X2
O
O
1
O
O
y O O O
x,-~ FIGURA
104
25.
Función NO-O (NOR).
oVl
-
b
B
A
Nr
bO
A+
s
A-
a, b,
aO
B+
c
A
FIGURA 26. Ejemplo de un esquema lógico y la transformación en un mando neumático: a) Diagrama de secuencias. b) Plano lógico. e) Esquema.
B-
Plano lóg ico de l esquema
Mando neumático de una máqu ina de serigrafía
B
ca (Neumática y lógica) y de Neumónica (Neumáti; 1 semejante a Electrónica), pero estos dos vocablc' van desapareciendo lentamente, aumentando el empleo de la palabra de procedencia inglesa πFluídica∫ , mando por fluidos
misión a realizar, y se confecciona un plano lógico según el diagrama antes citado. La figura 26 contiene un ejemplo de un plano lógico y la interpretación neumática correspondiente En diferentes ocasiones se ha hablado de Neulój!i-
Defmiciones y simbolos empleados Elemento
Función lógica
Denominación inglesa
Símbolo lógico
XI=D- y XIX2 ~t-Y
Elemento Y
Conjunción
AND
Elemento O
Disyunción
OR
Elemento NO
Negación
NOT
Elemento NO- y
Función NO-Y
NAND
Elemento NO-O
Función NO-O
NOR
Retardo
Función temporal
TIME
X-1 t-
Memoria
Función memoria
Flip-Flop
:~~
5.3.
X-o-y
11
V
~
X2XI=D-y XI2 b}-Y x
I ~Y
~~:
REALlZACION DE ESQUEMAS
La base de todo equipo neumático de mando realizado en la práctica es el plano o esquema . Al igual que el constructor determina en un dibujo la forma y el tamai'lo de una máquina, el técnico de mando determina en un esquema el πcontenido∫ de un equipo neumático de mando. En este plano no se consideran las longitudes de las líneas (tuberías) de unión ,
106
x2
Signo en ecuaciones
sino que se considera la interrelación mutua de los componentes individuales, funciones y magnitudes (diámetros nominales, diámetro del émbolo, carrera, potencia). Para la correcta realización de un plano deben observarse las normas DIN, VDMA o CETOP y VDI. (Las normas particulares en cada caso se mencionarán en el lugar correspondiente.)
5.3.1.
Símbolos
Para designar los signos o figuras tratadas hasta En la norma DIN 24300 hojas I a 8 están contenidos las designaciones y los símbolos, siendo válida en su caso la edición más moderna. La norma DIN 24300 comprende al mismo tiempo las recomendaciones del CETOP (Comité Européen des Transmissions Oléohydrauliques et Pneumatiques) del que son miembros las asociaciones para Oleo hidráulica y Neumática de casi todos los países europeos (AEFTOP para España), y por consiguiente un esquema neumático es de comprensión internacional sin otras explicaciones. Los símbolos están formados en general por uno o más símbolos básicos y por uno o varios signos de funciones, por ejemplo una válvula de vías se forma a base de dos o más cuadrados yuxtapuestos (símbolos básicos) de acuerdo con el número de posiciones de maniobra y de los sentidos de circulación o cierres (signos de función) según la posición de maniobra correspondiente. Los accionamientos colocados a izquierda o a derecha también hacen referencia a la función. El tamaño de los símbolos puede escogerse libremente; no obstante se ha fijado en una recomendación el tamaño comparativo de los aparatos. La figura 27 muestra un compendio de los símbolos neumáticos más usuales según DIN 24300, siendo al mismo tiempo un cuadro sinóptico de los símbolos empleados en este libro. el presente se emplea la palabra πsímbolos∫.
5.3.2.
Diagrama espacio/tiempo
El primer paso para la resolución de un problema para el que debe emplearse un equipo neumático lo constituye la definición del problema con la posibilidad técnica de realización; por ejemplo si son necesarios órganos motrices lineales o de rotación y si la misión ha de resolverse con medios neumáticos. Las funciones de los órganos motrices deben descomponerse en operaciones individuales en función del tiempo o bien de la secuencia de la máquina, como por ejemplo avance-retroceso, lento-rápida, fase única-funcionamiento continuo, marcha a izquierdas-marcha a derechas. De esta manera resulta el diagrama espacio/tiempo para cada órgano motriz necesario. La figura 28 muestra un ejemplo de un diagrama de este tipo para una unidad oleoneumática de avance, en marcha adelante rápida, carrera de trabajo lenta y retroceso rápido. En la figura 29 se representa un diagrama espacio/tiempo simplificado para siete órganos motrices (el esquema correspondiente es el de la figura 31). El diagrama espacio/tiempo de los órganos motri-
ces debe combinarse con los elementos de mando precisos, obteniéndose así el diagrama de movimiento o de funcionamiento. El transcurso del movimiento y los procesos de mando a él correspondientes se deben representar siguiendo la norma VDI 3260. La figura 30 contiene un diagrama de este tipo.
5.3.3.
Esquemas
En la norma VDI 3226 están reunidas todas las características que debe presentar un esquema neumático. En esencia se tomará como base el tamaño y la complejidad del mando neumático; por ejemplo, para un mando relativamente sencillo con dos o tres órganos motrices no se requiere el mismo gasto que para un mando complejo con muchos órganos motrices y muchas interdependencias, para el que serán necesarios muchos emisores de señales, elementos de mando y reguladores. Un mando neumático se subdivide en diferentes cadenas de mando que se representarán una al lado de otra en la secuencia del accionamiento si ello es posible. Un punto muy importante lo constituye la distribución en diferentes cadenas de mando que se colocarán en la sucesión del desarrollo del movimiento. La figura 31 muestra un esquema realizado (en técnica de mando negativa) de acuerdo con este criterio. Se trata de una máquina de montaje de ciclo giratorio cuyo diagrama espacio/tiempo de los órganos motrices se representa en la figura 29, apartado 5.3.2. En los equipos de mando electroneumáticos debe subdividirse el esquema en uno neumático y en otro eléctrico, debiéndose tener también presente la extensión y la claridad para la división. En el ejemplo de la figura 31 se han dibujado juntos los esquemas neumáticos y eléctricos debido a que así no se perjudica la claridad. La sucesión emisor de señalórgano de mando-elemento de potencia-órgano motriz va de abajo a arriba. En este caso todos los emisores de señales son puramente eléctricos, los órganos de mando son válvulas distribuidoras de accionamiento eléctrico y sólo los elementos de potencia o trabajo son neumáticos puros. Por lo tanto, todas las cadenas de mando están dibujadas desde abajo hacia arriba en el sentido del flujo de energía. Todas las cadenas de mando deben dibujarse desde abajo hacia arriba en el sentido del flujo de energía; en la parte inferior los emisores de señales y en la parte superior los órganos motrices.
107
FIGURA
27.
Resumen de los símbolos normales empleados en Neumática según DIN 24300
Transmisión de la energía
0-
Origen de la presión
---
linea de trabajo
---
Linea de mando
-----
Li!1ea de escape
Acoplamientos rotativos Con una vía
Con tres vías
-
Campo limitado por linea de trazos y puntos: Representación de una unidad o partes reunidas en un bloque
_o_--
JL
I
Acumulador (se representa horizontal generalmente)
Aparatos de mantenimiento
línea eléctrica
Lí nea f1exi ble
~
--L
Silenciador
+
Empalmes de líneas
Cruce de líneas sin empalme entre ellas
Puntos de escape Sin racor de conexión
~
V y -o/ -?
Acoplamientos rápidos
!
Acoplado, sin válvulas de retención
Acoplado. con válvula de retención
Desacoplado, línea abierta Desacoplado. línea cerrada por válvula de retención
108
Purgador automático
Filtro con purgador
Secador
-<>-
Tomas de presión
Con línea de conexión
Pu rgador manual
-V-
Con racor de conexión
Conexión ciega
Filtro
Engrasador
~
I
I
.
I
I
L _ .-=:._..J
.-
--{lli}-
*
Unidad de mantenimiento, formada por filtro, válvula reguladora de presión y engrasador. Campo limitado por línea de trazos y puntos: Representación de una unidad o partes reunidas en un bloque
Representación simplificada de una unidad de mantenimiento Refrigerador sin las tuberías para el líquido refrigerador Refrigerador, con las tuberías del líquido refrigerador
Clases de accionamiento
Transformación de la energía
Componentes mecánicos
Eje : a) con un sentido de giro b) con dos sentidos de giro
Enclavamiento: Introducido para man-
tener una determinada posición de maniobra de un aparato
[J
Retén: Introducido cuando un aparato es bloqueado en una posición y sentido
determinados
"
*
Símbolo del medio de accionamiento
f>=
rr
Compresor
Bomba de vacio
._ - - - - -
Motores neumáticos
0= 1
Con un sentido de giro
Con dos sentidos de giro \
'VI
Mecanismo de impulso breve: Cuando
/
el aparato salta a otra posición sobre un punto muerto
Con giro limitado
Empalmes articulados
Cilindros
Medios de accionamiento Accionamiento manual
F=[
General
1=[
Por pulsador
f=[
Por palanca
F[
Por pedal
Accionamiento eléctrico
[Z[ ~
Por electroimán
Por electroi mán y servoválvu la neumática
De simple efecto, retorno por fuerza exterior
Accionamiento mecánico
c=[
&::[ ~
ve
Leva Retroceso por muelle incorporado Por rodillo De doble efecto, con vástago en un lado
Por rodillo escamoteable
Por muelle
Ir===[=
Con vástago saliente en ambos lados
Accionamiento neumático
-~
Por impulsos de presión
-4(
Por depresión
=t==*It1
Con amortiguación regulable en los dos lados
Con accionamiento continuo
-C}J--
Por presión diferencial
109
Válvula selectora Unidad de avance con accionamiento continuo y cilindro freno de aceite
Válvula antirretorno con estrangulación regulable (válvula reguladora de velocidad)
Válvula de escape rápido
!.~
Multiplicador de presi6n
c::Ji!I 1, --t
Convertidor oleo neumático
I-t
A
p1H~
Válvula de simultaneidad
Válvulas de presión
Limitadora de presión
Válvula de secuencia
Regulador de presión sin escape
Mando y regulación de la energía Regulador de presión con escape
Válvulas distribuidoras
ITQ A
Válvula 2/2. En posición de reposo cerrado P ~ A
Válvulas de caudal
----Á
~
m A
Válvula de estrangulación Válvula 2/2 vías. en posición de reposo abierto p~ A Válvula de diafragma Válvula 3/2 vías. en posición de reposo cerrado P ~A
p R
Válvula de estrangulación regulable
~
Válvula 3/2 vías. en posición de reposo abierto P ~ A
I! ,,1~oISI
Válvula 3/3 vías, en posición , central todas las líneas cerradas
P R A
m P R
Válvula de cierre Válvula de
~/2
vi ..
p R B A
IZI!!I! .11
Válvula de 4/3 vías. en posición central todas las Ií neas cerradas
IXI}1lf 11
Válvula de 4/3 vías, en posición central las lineas de trabajo B. A purgadas, P cerrada
P R B A p
R
Válvulas de bloqueo
110
Válvula de estrangulación ajustable mecánicamente con rodillo y muelle recuperador
I
Representación simplificada
Denominación de las conexiones
Líneas de trabajo A,B,C Alimentación. toma de aire comprimido. P Escape, pu rga R, S, T Fuga . . . L Líneas de mando. Z, y, X
Unidad Elemento trabo
N.o
Movimiento Función
Denominaci6n
.tE .... 'S
Estado Posici6n
~
u~
« ~
Ade- 50 10 Cilindro de avance Avan netro. lante eso Marcha rápida
Atrás
2.0 Cilindro
de sujeción suΣ etarn
Cilindro de avance l O
FIGURA
28.
Adelante
20
Atrás
~
~
V
V
'\
V
\
Diagrama de operaciones para una unidad oleoneumática de avance y cilindro de sujeción.
El emen o de trabajo Diagrama recorrid%peraciones
Cili ndro 1
· 29. Diagrama simplificado recorrid%peraciones para una máquina de secuencia circular con siete órganos motrices.
FIGURA
Tiempo (seg)
~ E o'" :¡ ~ Recorrido
·
Ex pu lsor
2
Rebordear
J
Pegar
· ..
Mesa circul ar
Función
Ca r re ra Adelan. , Atrás
Descender
6
Estampar Dist ribuir
Normalmente, al dibujar los esquemas no resulta para los mismos una gran altura debido a que una cadena de mando está formada por la superposición de cuatro elementos, que son: el emisor de señales, el órgano de mando, el elemento regulador y el órgano motriz. Un equipo de mando extenso formado, por ejemplo, por más de diez cadenas de mando precisa mucho sitio, por lo que se recomienda un formato para el esquema con la altura de 297 mm (altura de DIN A4) Yuna longitud de hasta 1189 mm (longitud DIN AO); recomendándose también emplear para las longitudes intermedias un formato DIN.
O I
, ,0r-O
, ,
Sellar
5
ecor rido
-..- -
O
O
Entlavad
. ----
......... ............
O
p istrl bui
4
/'..
~
con las características técnicas, pero si existe una lista de aparatos pueden omitirse las características técnicas. Diagrama de funcionamiento
El esquema se confecciona tomando como base el diagrama de funcionamiento. Para el ejemplo en cuestión, el diagrama de la figura 30, apartado 5.3.2 sirve como base y se le completará más adelante. Esquema
La figura 32 contiene el esquema correspondiente que ha sido dibujado siguiendo la norma VDI 3226. Formato de los esquemas: . Altura-preferida 297 mm (altura DIN A 4) Longitud hasta 1189 mm (longitud DIN AO)
En los esquemas deben dibujarse los aparatos en la posición inicial, siendo también posibles las excepciones pero haciéndose necesaria entonces una indicación. Si es preciso se proveerá a los aparatos
Plano de situación
Para la mejor comprensión de un equipo neumático de mando es conveniente completar el esquema con un plano de situación del que puedan deducirse la disposición espacial de los órganos motrices. El plano de situación debe ser claro y estar limitado a lo esencial (plano esquemático, croquis espacial). La
111
N
-Estado
Pilota 3 (avance) Pilota 3 (retroceso)
3.1 Válvula 3/2
3.2 Válvula 3/2
Filtro, regulador, engrasador
Unidad de avance oleoneumMlca
Válvula 3/2
Tobera
Distribuidor manual
Unidad de mantenimiento
4
5.1
5
7
6
30.
Purga todo el equipo
Válvu la 3/2
4.1
FIGURA
Sopla pieza y virutas
Final
de carrera eléctnco
El
tobera de soplado 2
esacclonade
ACCionado
Atrás Rodi ll o I Muelle O
Adelante
2
Rodillo 1 Muelle O
esacclonad&
ACCionado
Atrás
Adelante
f
.3 44 45
41 .2
40
39
-
ed;
31 32 33 34 35 6
30
28
29
22 23 24 25 26 27
21
20
19
M u ell ~
Rodillo 1
2
13
15 16 17 18
,.
11 12
10
9
8
∂
5 6 7
1 2 3
"
Atrás Rodillo 1 Muelle O
"'e "e
8~ il'
Adelante
2
Atrás Rodillo 1 Muelle O
Adelante
Rodillo 1 Muell e ~
Situación Rodi ll o 1 Muelle ~
~
O
S"S= Arranque
6Q
90 150
180
110 2t.IJ
Tiempo-Diagrama 120
A=A= En posición de salida para proceso auloma! co O.. O= Elementos de trabajo y mando Sin comen te
30
270
300
Diagrama recorrid%peraciones (diagrama funcional) para el mando programado de un torno
Imp~lsa
Acciona carro porta-útil
Pilota 4 (avance)
Arranque del motor, parada
Cilindro d.e.
3
Sujetar, soltar
Empujar la pieza
Cilindro s.e.
2
Almacén avanza, retrocede Pi lota 2 (avance)
Cilindro d.e.
2.1 Válvula 3/2
1
Pilota 1 ( r etroc~so)
1.2 Válvula 3/2
Función, movimiento Pilota 1 (avance)
Designación
Elemento
Válvula 3/2
1.1
POSletO
π)
Tlem poi')
360 Crad
---
33Q
ce
lo>
-
~
lz
~~~~-l 1.6
r
I:=:L
I
I
::::::::L
==:Ø:::
FIGURA
31 .
Esquema de una máquina especial de secuencia circular con siete órganos motrices. El esquema contiene el plano neumático y eléctrico para el mando electroneumático.
R------~----------~--------~--------~--~--~~~--------~--------------~
.JI; I Mp--O" 0::::::::L
~. b2
~ ~~~ b1 b7 1.5 ~---
1.2
1.1
32. Esquema para el mando neumático programado de un tomo según el diagrama funcional de la figura 30. Debido al mando programado, las válvulas l.l y 1.2 deben ser dibujadas de esta manera, pues son accionadas por discos de levas y en la posición de maniobra πsin paso∫ . FIGURA
LISTA DE APARATOS Posición
Cantidad
Denominación
EL
I
Interruptor eléct. fin carrera
ER-318
12
l
Programador
PWG-8-2-1 , 1
II
6
Silenciador
U-I j8
10
l
Silenciador
U-3j8
9
l
Válvula regul. velocidad
GR-l j8
8
l
Válvula de purga rápida
SE-3 j8
7
l
Válv. de corredera manual
W-3-3 j 8
6
l
Unidad de mantenimiento
FRO-3 j8
5
l
Tobera
4
l
Unidad de avance
XY d-100-250j250
3
l
Cilindro doble efecto
DF-50-70
2
l
Cilindro simple efecto
EF-35-70
1.2, 3. 1
2
Válvula de rodillo palanca
RS-3-l j8
1.1 , 2.1,3.2, 4.1 , 5. 1
5
Válvula de rodillo palanca
ROS-3-l j8
l
l
Cilindro doble efecto
DH-50-300 PPv
114
Tipo
Firma proveedora
figura 33 representa el plano de situación para el ejemplo que se está estudiando. Lista de aparatos Los aparatos dibujados en el esquema deben incluir las siguientes características: Número de orden Número de piezas Denominación de tipo Proveedor Siguiendo el ejemplo, resulta la lista de aparatos de la página 114. Con el diagrama de funcionamiento, el esquema, el plano de situación y la lista de aparatos queda definido inequívocamente un equipo neumático de mando, aun cuando sea bastante complejo. La norma VDI 3226 indica que no es preciso que estas informaciones vayan en hojas separadas, sino que pueden incluirse en el esquema . En la práctica se ha desarrollado un esquema conocido como esquema secuencia de operaciones, tiempo, que contiene todas las informaciones antes citadas; figurando ya en el impreso los apartados para las informaciones. En la figura 34 se representa el esquema operación/tiempo para el ejemplo antes
5.4
33. Plano de situación par\llos órganos motrices en un torno.
citado . Unicamente se ha modificado un poco el esquema, debido a que ha sido dibujado en la prolongación de las líneas de funcionamiento y no en la división desde abajo hacia arriba (en la fig. 34 de izquierda a derecha).
MODALIDAD DE MANDO
Lo fundamental y por lo tanto lo que más caracteriza a una máquina o a un aparato es el mando. Conociendo el mando puede averiguarse mucho sobre la máquina; por ejemplo, si una máquina es adecuada para fabricación de piezas sueltas o para la fabricación en serie, si es apta para la mecanización semiautomática o automática, y también sobre la capacidad productora . El punto principal de toda máquina es el mando y, por lo tanto, debe dedicársele una atención y un esmero especial, independientemente de qué modalidad de mando se trate.
5.4.1.
FIGURA
Mando dependiente de la voluntad humana
Del nombre mismo ya se deduce lo esencial de una modalidad de mando de este tipo , y es que depende de la voluntad de la persona que maniobra. Todos los mandos manuales y por pedales son dependientes de la voluntad. En los mandos neumáticos dependientes de la voluntad los emisores de seflales son válvulas de accionamiento manuales. El
avance o retroceso (marcha a derechas o a izquierdas) de un órgano motriz se regula por separado. En la figura 35 se representan algunos esquemas dependientes de la voluntad humana, que corresponden a la forma más simple en que un cilindro de aire comprimido de doble efecto es mandado mediante una válvula 4/3 de palanca manual (p. ej., la válvula de la fig. 32, del apartado 4.2.1). En sustitución de la válvula.4/3 puede servir también una válvula 4/2 si sólo se exige un avance y retroceso del émbolo sin parada intermedia. El émbolo del cilindro permanece en su posición de final hasta que la palanca de la válvula es invertida al sentido contrario. En el tercer ejemplo el émbolo permanece en la posición final anterior sólo mientras se presiona el pulsador de accionamiento de la válvula. Presión sobre el pulsador = avance; dejar libre el pulsador = retroceso. Para los mandos dependientes de la voluntad humana de las figuras 35 b y 35 e se han montado en el mando órganos reguladores complementarios. Puede suponerse, por ejemplo, cómo podría mandarse un cilindro desde un puesto central. Para ello basta
115
Elemento Posició
Designación
1,1 Villvula 3/2 1.2 Valvula 3/2 1
Cilindro d.e.
Estado Función, movimiento Pilota 1 (avance) Pilola 1 (retroceso) Almacén avanza, retrocede
Tiempo-Diagrama
~E ~E
Siluación ~:¡; Rodillo 1 Muelle
$
Rodillo 1 Muelle ~ Adelante
O
3.1 Villvula 3/2
Pilota 3 (avance)
Atrás Rodillo 1 Muelle O
Pi lota 3 (retroceso)
Rodillo 1 Muelle
Sujetar, soltar
Adelante Atrás
1$u
3.2 Válvula 3/2 3
Cilindro d.e.
E1
Final decarrerae!éctrico
4.1
Villvul~ 3/2
4
unidadd:~ce óleo-neumA a
Acciona carro porta-útil
5.1
Villvula 3/2 \
Impulsa tobera de soplado
5
Tobera
Arranque del motor, parada Pilota 4 (avance)
Sopla pieza y virutas
7
Distribuidor manual
Purga todo el equipo
6
Unidad de manlenimiento
Filtro, regulador, engrasador
2
Adelante
2
1
Accionado
27
Rodillo 1 Muelle o
2B 29 30
Adelante Atrás Rodillo 1 Muelle o 2
Accionado esaccionad-
150
180
210 21.0
270 300 330
Tiell'lfIo (si
5J
33 34 35 36 37 3B 39 40 41 42 43 44 45 1-
S. S = Arranque A. A=En posición de salida para proceso automático O· O= Elementos de trabajo Vmando sin corriente
FIGURA 34. Diagrama espacio/tiempo para el mando programado de un torno, de acuerdo con las figuras 30, 32 Y 33 (FESTO-PneumalŸc).
116
ti
Grado
L-
un corto impulso para el avance o para el retroceso. La posición final correspondiente se mantiene hasta que un contraimpulso produce la inversión. El ejemplo e tiene además una puerta πO∫ para producir, p. ej., el movimiento manualmente o por pedal. Todos los mandos dependientes de la voluntad humana requieren la intervención del hombre para su servicio, ya que la producción de la señalo la iniciación de una función debe efectuarse manualmente en los dos sentidos del movimiento. Este tipo de
30
(si
25 26
esaccionad~
1
120
2
Empujar la pieza
2
Pilota 2 (avance)
fO
3 4 5 6
Cilindro s.e.
2.1 Válvula 3/2
611
1
B 9 10 11 12 13 14 15 16 17 lB 19 20 21
Atrás Rodillo 1 Muelle O
30
mando se emplea allí donde no han de considerarse funcionamiento enlazado de una máquina y tampoco hay un desarrollo automático de la secuencia de trabajo. Por consiguiente, esta modalidad de mando es apta exclusivamente para dispositivos muy simples; p. ej_, dispositivos de fijación y similares_ Al mismo tiempo, el mando dependiente de la voluntad es también la primera modalidad de mando, a partir de la cual pueden diseñarse otros más complejos_ Para la iniciación de todo mando de máquinas o
ESQuema
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W 1.7
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1'—1 . /
Requisito: Para el torneado fino interior de anillos de latón, el cilindro 1 debe adelan\tar al almacén, el cilindro 2 empujar la pieza. el cilincro 3 sujetar la pieza, el cilindro 4 adelantar el carro porta;útil y la tobera 5 soplar la pieza y las virutas
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Unidad' 100'"
CIII"" 11
6
f- f- ~
Σ,- ~D
l os elementos representados estan dibujados en la prolongaciónde su linea de función y se encuentra en la posición A
!.~ ¡
i Unld'd, Valcula, I Vatvula de rodillo palanca
.
, Torno VDF
lU2. 65
118
12.1
1
Aulomalización neumálica de un IOrno especial con almacén Diagrama de lases/tiempo
como accionamiento de emergencia en los mandos automáticos es necesario el detalle de un mando dependiente de la voluntad humana. La condición previa de todo mando en función de la voluntad humana es el hombre en su estado de persona de servicio, del cual depende por completo la secuencia de trabajo.
Diagrama
ti~mp o
según VOl
5.4.2. Mando dependiente del movimiento En esta motalidad de mando, el órgano motriz, actúa bien directamente o con un dispositivo móvil unido a él, en función del camino recorrido sobre el emisor de señales para la inversión en el sentido contrario o bien para el inicio o final de otras cadenas de mando. En el ejemplo representado (fig. 36) la dependencia del movimiento se toma directamente en el vástago del émbolo del cilindro y en las
117
a
b
e
2
3 FIGURA
posiciones finales. También pueden producirse señales en función del movimiento durante el recorrido según la utilización y la necesidad. El ejemplo de la figura 36 a corresponde al acc,ionamiento continuo. En cuanto se aplica el aire comprimido a la válvula 0.1, el cilindro empieza su movimiento oscilatorio avance/retroceso hasta que se desconecta el aire comprimido. Las válvulas de rodillo palanca 1.1 y 1.2 están dispuestas de modo que son accionadas por una leva o tope fijado en el vástago del émbolo. La válvula de impulsos 1.3 asume aquí una función de memoria durante el movimiento del vástago hasta la producción del contraimpulso.
35.
Mandos dependientes de la voluntad humana.
En el ejemplo de la figura 36 b, el movimiento oscilatorio del cilindro de doble efecto es sólo posible en dependencia de un segundo cilindro. En la posición final posterior del cilindro lA de doble efecto es accionada la válvula 1.1 y con el avance que se inicia es accionada la válvula de rodillo pa1anca 2.1 con rodillo escamoteable. Los dos cilindros avanzan, pero el avance del cilindro 2.4 es retardado por la válvula antirretorno con estrangulación. El cilindro 1.4 sólo puede retroceder cuando ha alcanzado su posición final anterior y por tanto ha accionado la válvula 1.2 y también si el cilindro 2.4 ha alcanzado su posición final anterior y
b
1-
2.2
-
~--I~ 2.2 I L ____ JI
FIGURA 36.
118
Mandos dependientes del movimiento.
accionado la válvula 2.2. Cuando están accionadas las válvulas 1.2 y 2.2, retrocede el cilindro de doble efecto. Al mismo tiempo, la válvula 2.1 deja de ser accionada por el rodillo escamoteable y el cilindro 3.4 inicia también el retroceso. De este modo puede empezar una repetición de la secuencia de trabajo. El mando se desarrolla de modo automático hasta que el aire comprimido sea desconectado mediante la válvula 0.1.
,-1>
, — _— 1-'1 I
.
I.
I
.I L._ . . J
El mando dependiente del movimiento es el fundamento para los mandos secuenciales automáticos. El mando se interrumpe en el acto, independientemente de la posición.
5.4.3.
.
.q... - - - - - - ,
, — _— -l-— l I.
I. L._ .
I. .I
.J
Mando dependiente del tiempo
Correspondiéndose con los mandos antes tratados, puede construirse un mando dependiente del tiempo que actúe en los dos sentidos del movimiento mediante la sustitución de los emisores de señales. Análogamente a los ejemplos de las figuras 35 b Y 36 a, se origina un movimiento alternativo en función del tiempo (fig. 37). La dependencia del tiempo actúa en las dos posiciones extremas del cilindro. Se supone que el tiempo de avance y retroceso del émbolo es menor que el retardo del emisor de señales. Las válvulas empleadas para este retardo de tiempo fueron ya tratadas anteriormente (véase fig. 42, apartado 4.2.1.1). El retardo entre la entrada de la señal y la puesta en función del mando es ajustable de modo continuo hasta un valor máximo. El ejemplo de la figura 37 a muestra una inversión de los dos sentidos de movimiento sin interruptores finales de carrera. Con la impulsión para el avance, es iniciado también el tiempo para el retroceso. El tiempo de retardo (tiempo de reposo) en las posiciones finales es el tiempo total de retardo menos el tiempo de movimiento para el avance y retroceSQ. En la figura 37 a el tiempo de reposo es ajustable con precisión en las dos posiciones finales, pero en el ejemplo de la figura 37 b o no es posible ajustarlo o lo es sólo en la posición final posterior dentro de estrechos límites. Aquí también se obtiene un movimiento oscilatorio mandado sin interruptores finales de carrera. El mando dependiente del tiempo puede emplearse para mandos consecutivos sencillos, o bien para mandos automantenidos dentro del tiempo máximo ajustable.
b
FIGURA
5.4.4.
37.
Mandos dependientes del tiempo.
Mandos combinados
Los grandes mandos neumáticos para máquinas y equipos son casi siempre una combinación de los elementos dependientes de los criterios particulares. Los elementos de una función determinada, dependiente del movimiento, tiempo o voluntad humana, pueden intercambiarse entre sŸ.Conservando la unidad básica formada por cilindro de doble efecto y válvula 4/2 de impulsos, pueden obtenerse combinaciones opcionales de señales dependientes de la voluntad humana, dependientes del movimiento y dependientes del tiempo y sus elementos de proceso (emisores de señales) (véase fig. 38). En el ejemplo de un mando según la figura 39, han sido reunidos en un mando para una función determinada los elementos dependientes de la voluntad humana, del tiempo y del movimiento. Los requisitos establecidos para un proceso de prensado
119
1--
1.2
I - - ---
~~ r'- ', ¡ . i L. __ .~
"
i
I
...J
FIGURA
FIGURA 39. Mando combinado. Mando bimanual con automantenimiento del pistón en la posición final anterior . y retroceso ajustable dependiente del tiempo.
son los siguientes: Mientras dura el avance de un vástago debe ser pulsado un accionamiento bimanual; en la posición final anterior el émbolo debe permanecer quieto y retroceder automáticamente, transcurrido cierto tiempo. Para la seguridad de la persona de servicio el accionamiento bimanual debe ser pulsado durante todo el avance. Para evitar defectos ha de llegarse a la posición final anterior con seguridad y sólo entonces, una vez transcurrido el tiempo de retardo, puede el émbolo retroceder. Esta demanda se solucionó de la siguiente manera: En tanto la válvula l.l esté accionada con las dos manos, el aire comprimido afluye sobre las válvulas 1.3 y 1.4 hacia la válvula 1.5, la invierte y el vástago avanza hacia el exterior del cilindro. Cuando se alcanza la posición final anterior y con ella la válvula 1.2, puede dejarse libremente el mando bimanual 1.1, puesto que ahora la presión de pilotaje para la válvula 1.5 es mantenida por la válvula 1.2 sobre las 1.3 y 1.4. Al mismo tiempo, el elemento de retardo de la válvula 1.4 recibe la presión de pilotaje de la 1.2. Transcurrido el tiempo de retardo ajustado, la válvula 1.4 cierra el paso y purga el aire de mando hacia la válvula 1.5, que es puesta en la posición de partida por un muelle, y el émbolo retrocede. La válvula bimanual 1.1 representa la función dependiente de la voluntad humana, la válvula 1.2 de rodillo es la función dependiente del movimiento
y la válvula 1.4 de retardo representa la función dependiente del tiempo.
38. Combinación libre de órganos dependientes de la voluntad humana y dependientes del tiempo.
120
5.4.5.
Mando programado
En los mandos de proceso totalmente automático en las máquinas, según la modalidad de la estructura, se diferencia entre mandos programados y mandos secuenciales. Los dos sistemas poseen sus ventajas y no pueden destacarse sin más uno u otro. El mando programado se desarrolla siguiendo un ciclo previsto. En general, consiste en un árbol arrastrado por un motor eléctrico sobre el que hay un cierto número de levas regulables que accionan varias válvulas. Los mandos neumáticos programados no se diferencian básicamente de los mandos programados de otro tipo. El programa está contenido en el árbol de levas regulables perfectamente ajustadas. Esta modalidad de mando es también dependiente del tiempo. La figura 40 muestra la estructura esquemática de un mando neumático programado, tal como puede instalarse en cualquier taller. El número de revoluciones del motor síncrono corresponde a la duración de la fase de trabajo que se desarrolla por completo una vez en cada revolución. A cada cilindro de doble efecto le corresponde una válvula 4/2 de rodillo con reposición por muelle que hace volver a la válvula a la posición de partida en cuanto termina el accionamiento de la leva.
La figura 41 muestra otro ejemplo de un mando programado, en el que mediante levas regulables es accionado por medios neumáticos el portátil giratorio de un torno automático monohusillo. La leva KI manda el cilindro giratorio del potaútil de manera tal que en la posición final anterior del cilindro la herramienta l se halla en la posición de trabajo y en la posición final posterior lo está la l. El avance del conjunto portaútil es mandado por las dos levas K2 y K3 desplazadas entre sí 90°. El mando programado se presenta como una solución directa en este caso, debido a que también se realiza el mando mecánico restante del torno mono husillo automático mediante levas regulables. Además de los mandos programados construidos y montados especialmente, existen también mecanismos programadores fabricados en serie que pueden obtenerse como unidades (véase fig. 80, apartado 4.5). En estas unidades programadoras, los discos de levas (leva doble), son regulables por separado, y en las cintas de programas la posición de las levas se elige libremente para hacer posible un tiempo individual exacto. El mando programado trabaja en dependencia del tiempo condicionado por el número de revoluciones del eje de programas. Esta modalidad de mando es sencilla debido a que las cadenas de mando parciales son muy cortas y, en general, puede prescindirse de emisores de señales.
5.4.6.
Mando secuencial
El mando secuencial funciona en dependencia del movimiento, pudiendo estar presentes también elementos temporizadores como complemento. En esta modalidad de mando, una función (camino recorrido o movimiento) origina la siguiente función. Si por cualquier causa una función no se efectúa, la siguiente tampoco tiene lugar y el mando permanece en la posición de perturbación. El mando está dividido en una serie de secuencias independientes que pueden desarrollarse una tras otra y al mismo tiempo. Un mando secuencial precisa más emisores de señales que cualquier otra modalidad de mando; pero en él se cumple con seguridad el desarrollo previsto de las funciones. Los mandos secuenciales pueden ser de ciclo semiautomático o automático. Se tiene un mando semiautomático cuando para cada ciclo es necesario producir manualmente la señal de marcha, tomando como base el mando dependiente del tiempo del apartado 5.4.2, figura 36 b. A continuación se estudiará Σ;on más detalle este ejemplo. Se supone un dispositivo de montaje en el que una pieza es colocada manualmente y una vez acabada la fase de trabajo es retirada también manualmente. En la pieza colocada deben meterse a presión dos nuevas piezas. Las dos nuevas piezas son alimentadas a través de un transportador, siendo tomadas de los separadores mecánicos y colocadas a presión por el cilindro de prensado. La persona de servicio da la señal de arranque una vez colocada la pieza a trabajar.
Q=.-'U..1.I.1~
~ ~~~~==~~
~\.:. C1L;~
l.
Expulsor
Σ,:::::::t:::::==r:::======================.J
iM~O";"'ro"o
FIGURA
40.
Ejemplo esquemático de un mando programado para una máquina especial.
121
Util2
2.1
~
Ir. 2
2.4
a
Mando neumático programado en un torno automático. El eje de programa sirve al mismo tiempo para el mando mecánico del torno automático.
FIGURA 41.
1-
J-
2.2
12
El esquema neumático puede ser, p. ej., como el representado en la figura 42 a. Tras conectar el aire comprimido (antes de la iniciación del trabajo) a través de la válvula 0,2 y colocar la pieza a trabajar, se presiona un momento sobre el pulsador de marcha 1.1 y, a través de la válvula de impulsos 1.3, el cilindro 1.4 inicia el avance. Durante la marcha de avance del cilindro 1.4, sobre la válvula 2.1, el cilindro 2.4 es puesto en avance con un retardo fijado por la válvula antirretorno con estrangulación 2.3. El cilil1dro 1.4 presiona la parte para él prevista y acto seguido lo hace el cilindro 2.4. El cilindro 1.4 debe permanecer en su posición final anterior hasta que el cilindro 2.4 ha alcanzado también su posición final delantera. Como ahora son accionadas las válvulas 1.2 y 2.2, es invertida la válvula de impulsos 1.3 (memoria) y el cilindro 1.4 retrocede. Al iniciarse el retroceso de 1.4 deja de ser accionado el rodillo escamoteable de la válvula 2.1 y así es purgado el cilindro 2.4, que después retrocede también. De este modo se alcan~a la posición de partida y la pieza puede retirarse con la mano. Una nueva fase de trabajo sólo se inicia tras una nueva señal de arranque de la válvula 1.1. Este equipo trabaja de modo semiautomático. Para un funcionamiento automático debe introducirse un nuevo dispositivo alimentador de la pieza principal a trabajar, dándose la señal de arranque
Mando secuencial a) para ciclo de trabajo semiautomático, b) para ciclo automático, e) para ciclo automático con retardo complementario (las modificaciones están dibujadas en rojo).
4----------...,
r--¡~ iL
b
2.1
1-
-I~~ r:;Σ-
12
1.1
,r-(>-
~----------,
13
I
~ 2.2,
1.1
FIGURA 42.
122
2.2 JI
____
C
I
i~l . =:1 - -1
para iniciar el ciclo de trabajo desde la pieza colocada a la válvula de impulsos 1.3. Al final del ciclo de trabajo es necesario acoplar un expulsor para retirar la pieza terminada y emitir una señal para cargar de nuevo. Sólo entonces este equipo funciona automáticamente. Para continuar con el mismo esquema, se supondrá otro trabajo. Con sólo sustituir la válvula l.l se obtiene un esquema (42 b) que hace posible un ciclo de trabajo automático. Tan pronto como se conecte el aire comprimido a través de la válvula 0.2, el equipo empieza a trabajar. El cilindro 1.4 en su posición final trasera acciona la válvula 1.1 que produce el impulso de arranque y con ello inicia el proceso. La repetición del ciclo de trabajo se realiza hasta que se desconecta el aire comprimido. Con anterioridad ya se ha mencionado que en los mandos secuenciales también pueden ser incluidos elementos dependientes del tiempo. Para continuar con el mismo esquema base sólo se ha introducido en él una válvula 1.2.1 retardadora complementaria. Puede ser preciso un retardador, p. ej., en dispositivos de soldadura. En la figura 42 e, el cilindro 1.4 acciona la válvula 1.2 como en el caso anterior. Esta válvula 1.2 está conectada tras el temporizador, por lo que el tiempo de parada puede ajustarse en la posición fina) trasera del cilindro 1.4 (p. ej., tiempo de calentamiento en un dispositivo de soldadura de plásticos). La función Y (formada por válvulas 1.2 Avance de la sierra
y 2.2) también se ha mantenido. En este ejemplo también se tiene un ciclo de trabajo totalmente automático. En los mandos secuenciales automáticos se impone a veces la exigencia de que también sea posible un ciclo independiente sin repetición, además del ciclo de trabajo automático con repetición continúa. Para este objeto, el mando neumático es equipado con una válvula selectora complementaria con la que pueden obtenerse ciclos semiautomáticos o automáticos. En la figura 43 se representa el esquema de un mando neumático de esta clase. Este esquema fue diseñado para una sierra en la que, automáticamente, a partir del material en barras, cada trozo es empujado, sujetado y serrado. La válvula de tres posiciones 1.1 es el comi:mtador-selector. El avance de la sierra, dada por una unidad de avance oleoneumática, controla todas las fases de trabajo restantes para la sujeción y el transporte. Las válvulas 1.1 y 2.3 pueden ser de 3 vías; en el ejemplo se emplearon de 4 vías, por lo que debe cerrarse una línea de utilización en cada una de ellas. El mando secuencial trabaja dependiente del movimiento; la función precedente origina la siguiente a ella. En caso de avería el mando permanece parado en la función perturbada.
Sujeción
Pinza de transporte
Transporte
2
3
4
....¡ 1.2
4.5
r--I
i>T I
I I
1 1
~
FIGURA 43. Mando secuencial para una sierra automática con conmutador selector para ciclo semiautomático o automático.
123
Disparo de la prensa
--------- ~~--~
r----
"f-J\r:=='T.!L_ 2.41
I I I
I I
~_--,
I
I
I
I
I
1.1
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I
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B
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: L_--I ______ ~
2.1
I
I
I
ΣAutomático
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t------ -L ---, 1
:
I
I
I
A
I
----~
lfndf;~eunalia
rranque
:141] ~
---------l~ _: ~:,t __:,''-J
I
I
I I
1.30:
2.3
I
IL ____ _ ________ _
__________
_ _ _
_
I
_ _ _ _ ...JI
Mando neumático Exigencia: Un alimentador debe avanzar dos veces y acto seguido accionar una carrera de prensado. El
mando ha de ser de diseño puramente neumático.
Desarrollo: 0.1 Alimenta con aire y purga todo el equipo.
0.2 Unidad de mantenimiento para filtrar, regular a presión constante y engrasar el aire con niebla fina de aceite.
Mediante
Accionamiento A la válvula por
Fase de trabajo
Acciona
Posición de salida:
Puente de avance BV en posición delantera con válvula VL-8 (2.1) sin accionar, por lo tanto 2.6 presionada
Mano
1.2
1. 1
1.0
1.2
2.7, 2.2, 2.1
2.0
-:'-,:ance, disparo de la prensa, prensa desciende en carrera
umca
Cambio de las piezas, retroceso
2.0
2.5
Prensa en P.M.S.
2.4
2.5, 2.3, 1.3
2.4
2.5, 2.2, 2.1
2.0
Cambio de las pinzas, I. er avance
2.6
1.3, 1.\
1.0
Retroceso, alimentación de la línea πA∫ e inversión de 2.3 y sobre 1.4 inversión retardada de 1.3
2.6
1.3, 2.7, 2.2, 2.1
2.0
Cambio de las pinzas, retroceso
2.5
2.2
2.0
Cambio de las pinzas, 2.0 avance
2.0
2.5
1.3, 1.2, 1.1
1.0
Mano
2.8
2.0
2.0
FIGURA 44.
124
Línea πA " purgada por 1.1 y paso por 2.3 , 1.3 es invertida
A vanee, intercalación de la prensa, nuevo ciclo Regulación de la velocidad de avance y retroceso de 2.0
Mando neumático en comparación con el mando electroneumático de la figura 45.
Disparo de la prensa Puente de avance
,---------~----------._--_rR Aus Ein
Mando electroneumático Exigencia: Un aparato de avance al compás montado en la prensa debe avanzar dos veces y acto seguido
accionar una carrera de prensado.
Desarrollo: 0.1 alimenta con aire y purga todo el equipo.
0.2 unidad de mantenimiento para filtrar, regular a presión constante y engrasar el aire con una niebla fina de aceite.
Mediante
Accio-
namien-
to por
A la válvula elemento
Acciona cilindro
Fase de trabajo
Posición de salida:
Puente de avance BV en posición delantera con válvula ML-8 (2.1) sin accionar, por lo tanto E 2 presionada.
Mano
E l
d 2, S 2,1.1
1.0
Disparo prensa (secuencia única)
E l
di, SI, 2.1
2.0
La autorretención actúa, cambio de las pinzas, retroceso del puente de avance
2.0
E4
Prensa en P.M.S.
E3
SI ,2. 1
2.0
E2
d 2, S 2, l.l
1.0
Retroceso
E2
di, SI, 2.1
2.0
La autorretención actúa, cambio de las pinzas, retroceso del puente de avance
E4
S 1, 2.1
2.0
Interrupción de la autorretención por E 3 presionada; cambio de las pinzas avance de 2.0
2.0
Interrupción de E 4 Interrupción de la autorretención cuando la prensa llega al ~unto muerto superior; cambio de las pinzas, avance de .0
2.0
E2
Nuevo ciclo
Mano
2.2
Regulación de la velocidad de avance y retroceso de 2.0
FIGURA 45.
Mando electroneumático en comparación con el mando neumático puro de la figura 44.
125
5.4.7.
Mando electroneumático
El mando combinado a base de la electrotecnia y neumática representa una nueva posibilidad de elección, además del mando neumático puro. Lo eléctrico se utiliza en la parte de la información para la transmisión y proceso de las señales. La neumática se emplea en la parte energética para la amplificación y el trabajo propiamente considerado. El elemento de unión es la válvula electromagnética que es empleada lo mismo como órgano de mando que como órgano de mando y regulador combinado. Al mismo tiempo, la válvula electromagnética representa la función de amplificación. La parte eléctrica de estos mandos trabaja normalmente con tensiones continuas o alternas de 12 ó 24 voltios, y sólo en casos excepcionales con 220 voltios. Las válvulas electro neumáticas se diferencian sólo en la cIase de accionamiento. Las válvulas electromagnéticas se presentan en las ejecuciones para señal permanente y señal momentánea (monoestables y biestables). La gran ventaja de los mandos electroneumáticos es la rapidez del paso de la señal y la posibilidad de enlazar elementos de mando pertenecientes a un
mismo equipo incluso con grandes separaciones entre ellos. En los recintos con peligro de fuego o explosión es preferible emplear el mando neumático puro, porque los elementos eléctricos necesitan una protección especial. La rapidez en la parte eléctrica de la información unida con la rapidez de la parte neumática de energía permite uno de los mandos de trabajo más rápidos, de los que resultan un gran número de variantes procedentes de los dos medios (el eléctrico y el neumático). Las figuras 44 y 45 presentan un mando neumático puro y un mando electroneumático con las mismas condiciones. El mando electroneumático reúne las ventajas de los dos medios (electricidad y neumática) con una justa utilización de todo su valor. En un mando electroneumático han de ponderarse cuidadosamente los criterios tales como grandes distancias, número de las cadenas de mando interrelacionadas, combinaciones de maniobra complejas, influencias ambientales y protecciones especiales.
11
11
Presión hidráulica
~6
1]6
~ 20
~6
Tubería de presión
22
22
Presión neumática
FIGURA
126
46.
Mando neumático a distancia de un equipo hidráulico secundario, parte de un mando hidráulico de un barco (Constantin Rauch).
5.4.8.
Mando neumático-hidráulico
En esta modalidad de mando es necesario distinguir entre los mandos neumático-hidráulicos auténticos y artificiales. A los mandos neumático-hidráulicos no auténticos pertenecen todos aquéllos que están montados con convertidores de presión, multiplicadores de presión y unidades modulares oleoneumáticas (véase apartado 4.4 figs. 72 a 78). En estos mandos, la neumática aporta la energía de trabajo y de mando, empleándose la hidráulica para determinadas funciones que con la neumática no tienen tan buena solución o incluso no la tienen. Por regla general, el empleo de la hidráulica se limita al campo de la regulación de la velocidad del recorrido de trabajo, empleándose en algunos casos también para grandes fuerzas en las unidades más pequeilas. El mando neumático-hidráulico auténtico, a semejanza del mando electroneumático, combina los dos medios aprovechando todas las ventajas de la
neumática e hidráulica, empleándose la neumática en la parte de información y la hidráulica en la parte de energía. La transformación, y casi siempre también la simplificación simultánea, es posible con una válvula hidráulica de mando directo o mando previo neumático. A pesar de que hasta ahora se ha difundido poco la neumática en los equipos de mando complejos, con una energía de mando pequeila se utiliza como un complemento vital de la hidráulica. Los mandos neumático-hidráulicos se emplean con preferencia como mandos neumáticos a distancia de los equipos hidráulicos. La figura 46 muestra una sección de un gran equipo hidráulico en un buque. Los distintos grupos secundarios hidráulicos son mandados a través de un telemando neumático. Las dos válvulas neumáticas (22) son de construcción especial y están diseiladas expresamente para este tipo de telemandos. En la posición de maniobra las tomas A y B están unidas entre sí para el escape y las líneas de alimentación están bloqueadas.
127
6.
Aplicaciones
Todo medio técnico tiene una aplicación limitada, presentando ventajas e inconvenientes. La valoración de todos los puntos que conducen a una aplicación debe realizarse cuidadosamente. El aire comprimido, como medio, sólo por su naturaleza fisica impone unos
6.1.
determinados límites, que no pueden eludirse. Con la utilización racional de la n-eumática pueden complementarse de manera eficiente otras técnicas e incluso ser sustituidas por ésta.
INDICACIONES GENERALES
Los órganos motrices de los mandos neumáticos son con preferencia los cilindros de aire comprimido, obteniéndose en consecuencia accionamientos lineales. En esto reside uno de los principales argumentos de la neumática, la fácil generación de los movimientos rectilíneos sin órganos intermedios. La utilización del accionamiento neumático lineal viene limitado por los requisitos de fuerza, velocidad y longitud de la carrera. La fuerza (esfuerzo de compresión) de un cilindro neumático depende del diámetro del pistón y de la presión del aire de alimentación. Para situarse dentro de los límites económicos, se obtienen los valores reunidos en la figura 1, de acuerdo con la cual,
una aplicación práctica considerando la rentabilidad de la misma está comprendida por debajo de fuerzas de 3.000 kp. Tomando como base de referencia la velocidad, la neumática cumple la exigencia de altas velocidades mejor que otros medios, situándose el campo principal de aplicación entre 2 y 60 m/min. La exigencia de velocidades más pequeñas puede satifacerse, incluyendo elementos hidráulicos, llegándose hasta 0,2 m/min. La figura 2 es un cuadro sinóptico de la velocidad del pistón alcanzable en función del diámetro del mismo, de la carga y del diámetro nominal de la válvula de mal).do. Estos valores son válidos para el accionamiento neumático puro sin elementos adicionales como vál-
15 14
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4 2
Fuerza del pistón en kp __ FIGURA
128
l.
Acotación de la aplicaCi∂'n de la neumática en función de la presión de régimen, del tamaño del cilindro y de la fuerza de presión necesaria.
IV
I,C)
I
80 71
90
125 112 100
160 140
180
FIGURA
2.
3/4 11/2
1/8
1/4 1/8 3/81/4 1/8 1/2 3/8 1/4 1/2 3/8 1/4 1/2 3/8
1/8
1/8
.
0
16 25 35 40 50 70 100 140 200 250
0,1 0,2 0,5 0,7 1 2 4 8 17 26
cili ndros 12 0,1
.:.....—f ........
--. !\
\.
'\
0,1 0,2 0,25 0,4 0,5 0,75 1 1,5 1,4 2,1 2 3 4 6 8 12 16 24 34 51 57 78
l'r'~
\.
~~
0,25 0,5 1 2 2,8 4 8 16 32 68 104
0,3 0,4 0,6 0,75 1,25 1,5 2,5 3 3,5 4,2 5 6 10 12 20 24 40 48 85 102 130 156
Ej mplo e e aplic ción
lMar...
~
--- --- ...- ........-
0,4 1 2 4 5,6 8 16 32 64 135 208
,
. ~
0,62 1,25 2,5 5 7 10 20 40 80 170 260
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válvula
solo pueden conseguirse 130 mm/seg aprox. Debe escogerse una válvula de 1/4. En la columna se· lección de válvula, con 1/4" y cilindro
una
1/8" y un cilindro de 0 = 40 mm
Con
Ejemplo de apli· cación : Datos conocidos: Carga = 35 kp o cilindro = 40 mm Válvu la prevista = 1/8" Pregunta : ¡Puede conseguirse una velocidad de 300 mm/seg aprox.?
La velocidad del pistón puede va· riar en Ø10 % por influencias mecánicas o del mando
' 1700 , 26001
~
"4(jQ
6,25 con 0 = 40 mm 12,5 puede obtenerse 25 500 mm/ seg aprox. 50 70 100 200
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Carga (kp)
,',
1--
Ve locidades de l pistón en cili ndros de doble efecto con pres ión de red de 6 kp /cm '
Utilización económica del accionamiento lineal neumático en función de la velocidad del pistón , de la carga y del diámetro nominal de la válvula .
3/8 1/2
1/4
1/11
Se lección de válvu las
32 36 28 32 25 28 14 140 70 35 18 9 8 22 2512,S 125 62,S 31 16 20 22 11 112 56 28 14 7 18 20 10 100 50 25 2,5 6,2
50 40 45 36 40
45
I L 1/4 1/8
I I
:
56 28 100 50 25 90 45 22,5 80 40 20 70 35 18 25 250 125 62,S 31 16 22 224 112 56 28 14 20 200 100 50 25 12 18 180 90 45 !22,5 11 16 160 80 40 20 10
112 56 100 50 90 45 80 40 70 35 2,5 31
250 125 62,5
225 200 180 315 160 280 140 250 125 225 112
1000 500 900 450 800 400 710 355
63 630 56 560 50 500 45 450
100 90 80 71
71 80 40 400 200 250 62,S 71 35,S 355 180 224 56 62,5 31,S 315 160 200 50 56 2~ 280 140
280
710 180 200 630 160 180 560 142 160 í . 500 126 142 I 450 112 126 I I 400 100 112 355 90 100 315 80 90
Velocidad de l pistón (mm/s)
Carrera normal
...t Carrera disminuida
Carrera aumentada
... ... FIGURA
3.
Aumento o disminución de una carrera normal con la inclusión de medios mecánicos.
vulas estranguladoras y válvulas de purga rápida. Con la inclusión de estas dos válvulas complementarias son posibles dentro de ciertos márgenes unos aumentos o disminuciones respectivamente de aquellos valores (véase tabla 5, apartado 4.1.4). Las longitudes de carrera máxima y estandariza-
130
das (véase tabla 1, apartado 4.1.2) limitan el recorrido; siendo también posible el aumento o la disminución de las longitudes de carrera mediante la colaboración de elementos mecánicos. En la figura 3 se han representado algunos ejemplos sencillos.
6.2.
POSIBILIDADES DE APLlCACION, TABLA DE VALIDEZ
∂Dónde puede ser empleada la neumática? Esta pregunta no puede ser respondida con exactitud, pues las aplicaciones de la neumática figuran prácticamente en todas las ramas de la industria, lo mismo en la industria relojera que en la técnica de los reactores, en la agricultura y jardinería, en las cervecerías e industrias queseras, en la técnica médica y en la fabricación de prótesis. Naturalmente, entre las aplicaciones también figuran las empresas transformadoras de metales, madera y productos plásticos. Por lo tanto, la pregunta sobre las posibilidades de utilización y empleo de la neumática puede contestarse mejor si se toma como base la función de trabajo definida. En la tabla I se han clasificado los distintos procedimientos de trabajo en los tres grupos principales siguientes: formación con arranque de viruta, conformación sin arranque de viruta y montaje. Además, se ha mostrado también por separado la posibilidad de aplicación de la neumática para la manipulación de piezas y el accionamiento de útiles, con el fin de poder precisar mejor las propiedades características. En los procesos de trabajo especiales no pueden responderse claramente las cuestiones según los tres criterios, en razón de los amplios límites dentro de los que estos procesos son empleados en la práctica. Por consiguiente, la posibilidad de empleo de la neumática viene indicada en una forma gradual según la validez de los criterios particulares. De la estimación indicada en la tabla para aquellos criterios se obtiene la validez total del proceso de trabajo correspondiente, dividido en manipulación de la pieza y accionamiento del útil. El valor total resulta de la suma de los valores parciales de las cifras obtenidas para la validez conforme a cada criterio particular. La ppnderación se realiza del siguiente modo: 0-2: la neumática no es utilizable 3: la neumática es de utilización limitada 4-6: la neumática es plenamente utilizable De aquí se reconoce a primera vista, sobre todo en el grupo principal manipulación de las piezas, que los elementos neumáticos pueden emplearse de manera racional. La suma de las cuantías totales en el grupo manipulación de piezas asciende a 193, mientras que en el grupo accionamiento de útiles
sólo es de 147. También es evidente que, al comparar los tres grupos de procesos de trabajo, formación con arranque de viruta (103), conformación sin arranque de viruta (104) y montaje (132), el último grupo citado tiene el componente más alto, tal como muestran los números totales indicados entre paréntesis correspondientes a los grupos particulares. No obstante, la tabla indicada tiene todas las ventajas e inconvenientes de una sistemática resumida, confirmándose también aquí las excepciones de la regla. En la planificación de equipos neumáticos es fundamental estudiar con detalle cada caso particular apartándose de generalizaciones. Tomando como base la función de movimiento, se disponen los siguientes elementos neumáticos de serie: Movimiento lineal
Cilindros de aire comprimido, escalonados según el diámetro del pistón desde un l kp de fuerza de presión hasta unos 3.000 kp; para una presión del aire de 6 kp/cm'. Unidades de avance incluyendo carros oleoneumáticos. Movimiento lineal rítmico
Aparatos de avance con mando incorporado para distintas longitudes de carrera limitadas y ajustables que se repiten siempre. Movimiento circular rítmico
Mesas circulares de distribución con división opcional de 3 hasta 24 secuencias por círculo completo Movimiento de rotación
Motores neumáticos hasta aproximadamente 25 CV. Los elementos y aparatos pueden tener mot'ltados o incorporados los elementos de mando necesarios; no obstante, siempre es posible una modalidad de mando exterior de libre elección o bien una combinación de los dos sistemas de mando.
131
TABLA 1. Tabla de validez para la utilización de mandos neumáticos para distintas funciones de trabajo: Validez 0-2: La neumática no es utilizable; Validez 0-3: La neumática es de utilización limitada; Validez 4-6: La neumática es de utilización plena, Tabla de validez para utilización de elementos neumáticos Accionamiento de
Manipulación de piezas Criterios 2 = plena l = limitada ' O = no
Procedimiento de trabajo
oS
13": ... oS
"
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2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 l 2 l
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6 5 5 5 5 6 5 5 5 5 4 6 3
l l l l l 2 l l l l 2 l l
l O l O l 2 l O l l l O
2 2 2 2 l 2 l
2 2 2 2 2 l
2
5 5 5 5 4 5 3 6 5 5 5 5
l l l l O l O
2 l l
6 5 5 5 6 5 6 6 5 6 6 4 5
l l l l l l l 2 l 2 2 l l
Conformación con arranque de viruta Taladrar Tornear Fresar Cepillar Bruñir Ranurar Esmerilar Brochar Limar Aserrar Rectificar Calar Tronzar
Criterios 2 = plena l = limitada O = no
Valor neumático
tl.
ΣΣ
"
2
úti~es
Valor neumático
"" 'o ""o oS
">
0-2
no limitada 4-6 plena 3
l O l O l 2 l l O l l l 2
3 l 3 l 3 6 3 2 2 3 4 2 5
2
2 l
5 4 4 5 l 5 l 4 5 5 5 2
l 2
4 5
2 2 2 l 2
5 5 5 3 6 5 5 6 4 4
Conformación sin arranque de viruta Rebordear Doblar Entallar Plegar Estampar Moldear Matrizar en frío Soldar Cortar con cizalla Forjar Punzonar Embutición profunda
l l l l l l l
2 l l l l
2
2 2 2
2
2
2
2 2 2
2 l
2 2
2 2
2 2 2 2 2 2 2
2 l l l l
2 l 2 l l
2
2 2 O
2 2 2 O
2
O l
2 2
Montaje Meter a presión Sujetar, coger Elevar Apretar Remachar Soldar por presión Soldar por fusión Atornillar Bloquear Pintar Inmersión Transportar Alimentar
132
2 2 l l 2 l 2 2 l 2 2 l l
2 2
2 2 2
2
2 l 2
2
2
2 2
2
2
2 2 2 2 l 2 2 l 2' l 1
2
2
2 2 2 2
5
FIGURA
4.
Disposición de los cilindros neumáticos para sujeción.
133
6.3.
EJEMPLOS DE APLICACION
La presentación de ejemplos raros y complicados aquŸ sería poco oportuna; antes bien se trata de mostrar unos ejemplos fundamentales que no son propios de un ramo específico sino que, con algunas variaciones, se presentan usualmente. Muchas iniciativas han sido tomadas de ejemplos llevados a la práctica y acto seguido surgen de nuevo en otros ramos con nuevas variaciones. Un ejemplo de la industria maderera puede darse también sin más modificaciones en la industria metalúrgica. Las ideas no tienen fronteras.
6.3.1.
Sujeción
Para equipar los equipos neumáticos de sujeción pueden emplearse los cilindros de simple y de doble efecto, pero predominando los de simple efecto. En la figura 4 se han representado distintas disposiciones básicas de cilindros neumáticos para sujetar, en las que los cuatro primeros ejemplos están equipados con cilindros de simple efecto y los dos últimos con cilindros de doble efecto. En los cilindros de simple efecto se tiende a emplear en la práctica los tipos con muelle recuperador incorporado, pudiendo prescindirse de este muelle cuando la pieza misma o una parte del dispositivo empuja hacia atrás ligeramente el pistón del cilindro después de la purga. Los muelles recuperados demasiado largos, p. ej., más de 100 mm de carrera, deben evitarse, debido a que aparecen dificultades técnicas por este motivo;
FIGURA
134
siendo en este caso preferible emplear cilindros de doble efecto. Normalmente, al sujetar sólo deben ser superados pequeños recorridos, razón por la que para este objeto también son apropiados los cilindros de membrana y los cilindros normales de carrera corta, diseñados especialmente para la sujeción. Los cilindros de doble efecto son precisos en la sujeción cuando también deba aplicarse una fuerza para levantar la sujeción, dándose este caso siempre que el dispositivo sujetador tenga una autorretención. A veces puede presentarse el caso de que, para levantar la sujeción, sea precisa una fuerza superior que la de sujeción misma. Una presión de sujeción relativamente alta puede aplicarse con un sistema de palanca acodada, del tipo representado en la figura 5. En este ejemplo también es necesario una fuerza para levantar la sujeción del punto muerto. Los elementos neumáticos sujetadores no están condicionados en lo fundamental a una determinada parte a sujetar. La estructura de las mordazas fijas y móviles permite las más variadas formas de las piezas.
5. Sistema de palanca acodada para sujeción . ' =========~=~=~=~~====:.ó:I
b
Dispositivo neumático de fijación y sujeción: a) disposición esquemática; b) esquema.
FIGURA 6.
Los dispositivos sujetadores pueden estar equipados también con funciones complementarias, como es el ejemplo de la figura 6. El mando neumático está proyectado de tal modo que en primer lugar actúan los dos cilindros con flecha azul y fijan en su posición la pieza, en este caso una pieza de fundición de paredes finas. Acto seguido actúan los cilindros restantes y sujetan la pieza en la posición fija mediante una palanca (efecto de sujeción, flecha roja). Puede construirse un mecanismo sujetador por el simple montaje de cilindros neumáticos aún para las piezas de formas más complicadas. Respecto a la naturaleza de las piezas a sujetar es conveniente regular la presión de sujeción, pudiendo ajustarse aquella fuerza mediante la presión del aire. Los elementos neumáticos sujetadores sin elementos intermedios se adaptan automáticamente a distintas piezas siempre que éstas estén comprendidas dentro de la carrera de sujeción posible.
Además de los dispositivos de sujeción especialmente desarrollados y construidos, existe un gran número de elementos sujetadores neumáticos fabricados en serie, a los que pertenecen en primer término los tornillos paralelos. neumáticos para puestos .de trabajo manual y para máquinas así como también los más variados tornillos sujetadores de pinzas. Los elementos sujetadores pueden estar concebidos y construidos a partir del surtido total de elementos neumáticos, tanto para la sujeción de manejo manual más sencilla como para los dispositivos de sujeción automáticos más complejos. La fuerza de sujeción de los elementos neumáticos puede ajustarse de modo continuo dentro de un amplio margen a través de la presión del aire.
135
FIGURA 7. Dispositivo de alimentación para tablas; a la izquierda croquis de la disposición, a la derecha esquema.
6.3.2.
..,c: ~
E
;;{
136
Alimentaciones
Por regla general, los dispositivos alimentadores son independientes de las máquinas de mecanizado pudiendo ser empleados de modo complementario. Otros dispositivos alimentadores son componentes fijos de una máquina que complementan de manera consecuente el equipo en conjunto y están combinados directamente con los dispositivos de sujeción. La figura 7 muestra un ejemplo para el trabajo de la madera, pero podía emplearse también en el mecanizado de metales o en otro ramo cualquiera. En este ejemplo los listones de madera son sacados de un depósito y conducidos a un aparato de avance que a su vez los alimenta a la máquina para su trabajo. En ausencia de pieza a trabajar en el avance de rodillos, la válvula 1.3 no es accionada, la válvula es del tipo 3/2 n.c.; de este modo se produce un impulso a través 1.3 sobre la válvula lA que ha hecho avanzar al cilindro por lo que el depósito está bloqueado. El cilindro acciona en su posición final delantera la válvula 1.2 que emite un impulso hacia el otro pilotaje de la válvula 1.4. Al estar presentes los dos impulsos, el cilindro permanece en su posición de maniobra antes alcanzada (es decir, cilindro avanzado). Al pulsar la válvula de arranque 1.1 se purga el pilotaje de la válvula 1.4, invierte por el impulso presente sobre 1.2 y la guía es retirada. La válvula 1.1 debe ser pulsada hasta que el cilindro esté en su posición final trasera. En este momento puede caer una pieza a trabajar en el canal de alimentación. Al soltar la válvula 1.1, sobre 1.3 y 1.4 el cilindro inicia el avance y la pieza es empujada hacia el arrastre de rodillos. Con esto es accionada también la válvula 1.3 que hace posible la inversión al retroceso mediante la purga de la válvula 1.4. La
Almacén circular
a
3
2.4 ~3.2
b
Σ.-
3.1
3
2 ~
22
FIGURA 8. Dispositivo de alimentación de piezas en un equipo de sujeción de una máquina semiautomática: a) 1, 2 Y 3 disposición esquemática del ciclo de funcionamiento, b) esquema.
137
alimentación de nuevas piezas se realiza hasta el que el almacén esté vacío; después de esto, para empezar un nuevo ciclo, éste sólo puede ser iniciado a través de la válvula de marcha 1.1. El alimentador de la figura 8 fue desarrollado especialmente para la carga de unos dispositivos semiautomáticos, en los que todas las funciones de transporte y alimentación son realizadas por medios neumáticos. Para los movimientos se utilizan tres cilindros neumáticos, uno para el transporte, otro para el giro y otro para la alimentación, correspondiéndole a cada cilindro una válvula de impulsos. El desarrollo de los movimientos se realiza siguiendo un mando secuencial mediante el impulso de comienzo de la máquina de mecanización. Los movimientos se desarrollan muy rápidamente y de esta manera pueden adaptarse a los cortos intervalos de trabajo de la máquina. El brazo transportador toma una pieza del almacén después de cada ciclo de la máquina, retrocede, gira orientándolo hacia arriba y acto seguido introduce la pieza a trabajar en la mordaza de sujeción. Este dispositivo alimentador es sólo apto para las clases de piezas que admiten una caída libre tras la apertura de las mordazas de sujeción y por consiguiente en estado acabado. Al tomarse una pieza del cargador, avanza un paso hacia delante el cargador circular, en el que mediante ruedas de cambio se determina el ángulo de división correspondiente de la corona del cargador, ángulo que resulta de las diferentes anchuras de las piezas a trabajar. El alimentador puede ser adaptado rápidamente para otras piezas mediante la simple sustitución de la corona del cargador y del brazo transportador y la selección de las ruedas de cambio correspondientes. El esquema (fig. 8 b) fue rediseñado para este ejemplo de mandos neumáticos, pues en la práctica es un mando electroneumático en el que figuran electroválvulas de impulsos en lugar de las válvulas neumáticas de impulsos y los emisores de señales son interruptores fin de carrera eléctricos. La válvula 1.1 es mandada por un impulso directamente desde la máquina de mecanizado, siendo este impulso el de arranque para el mando secuencial automático. Como particularidad, debe decirse que el punto de maniobra 2.6 sólo es accionado al girar hacia arriba el dispositivo alimentador y así se inicia el avance hacia adelante del cargador en un paso de división. El punto de maniobra 3.2 está en la máquina de mecanizado. Este punto primero emite el impulso para la sujeción en el dispositivo de la máquina y a continuación a la válvula 3.2 para la distensión del alimentador. El punto de manio-
138
bra 2.4 también se halla situado en la máquina de mecanizado e inicia el retroceso del cilindro 2. Con esto se ha alcanzado la posición de partida del mecanismo alimentador. Los puntos de maniobra 1.2 y 2.2 están situados antes de la posición final del cilindro.
6.3.3.
Montaje
En el caso de que varias partes deban ser armadas en un conjunto, pueden disponerse las estaciones neumáticas en serie o alrededor de una mesa circular, procediéndose en cada estación al montaje consecutivo de las distintas partes. Este montaje puede efectuarse por prensado, tal como muestra la figura 9, o también directamente sin palanca mecánica, para lo que las diferentes partes han de estar preparadas convenientemente si es posible por alimentadores automáticos adecuados. Las uniones atornilladas son también sencillas de llevar a cabo mediante atornilladores neumáticos integrados en el ritmo de trabajo de la máquina. En otros apartados se presentan nuevos ejemplos de montaje (p. ej., máquina de montaje de ciclo circular para lámparas incandescentes, véase figs. 29 y 31, apartados 5.3.2 y 5.3.3; dispositivo ensamblador sencillo véase fig. 42, apartado 5.4.6; prensa-bastidor véase fig. 17, apartado 6.3.5 y dispositivo para montaje de escaleras, véase fig. 18, apartado 6.3.5; por lo que se prescinde en este apartado de nuevos ejemplos).
6.3.4.
Trabajo de metales
Tal como la tabla de validez ya mostraba, en las mecanizaciones con arranque de viruta las diferencias más pronunciadas se dan entre la manipulación de la pieza y el accionamiento del útil. La neumática es muy utilizada en el trabajo de los metales, pero con gran preferencia en la manipulación de las piezas, es decir, en los mecanismos de sujeción, alimentadores y de montaje.
6.3.4.1.
Trabajo con arranque de viruta
Los trabajos clásicos de mecanización con arranque de viruta tales como taladrar, tornear y fresar constituyen para la neumática las operaciones más dificiles. De estos trabajos puede exceptuarse de antemano el de acepillar, pues hasta ahora no se conoce ning‡n caso práctico de empleo en donde el avance del útil sea llevado a cabo por elementos motrices neumáticos; la razón es que el accionamiento neumático, incluso con la combinación de unidades oleoneumáticas, no es el adecuado para las cargas y ausencia de cargas regulares y repentinas
¸
FIGURA
9.
Montaje de piezas.
que aparecen al cepillar. En las restantes mecanizaciones con arranque de viruta es posible en caso particular una solución total, eficiente y competente. El taladro de metales ligeros, no' férreos y de acero, está bien solucionado en general con accionamientos neumáticos u oleoneumáticos aunque con ciertas restricciones. En el gran surtido de unidades de avance taladradoras neumáticas y oleoneumáticas ofrecidas, bien como elementos de serie o como unidades modulares combinadas, la potencia viene indicada con preferencia con la capacidad de taladrado en ST 37. El límite superior es aproximadamente 25 mm de diámetro del taladro para acero, 35-40 mm en metal ligero, latón y valores equivalentes para la madera. El criterio a seguir en estos casos es el diámetro de taladrado mayor y con él la fuerza de avance necesaria. En la mayoría de los casos la neumática se emplea para taladros con diámetros inferiores a los 10 mm y sobre todo donde es preciso efectuar muchos taladros al mismo tiempo en un espacio mínimo. El mando de los dispositivos taladradores apenas se diferencia de otros equipos neu-
máticos; las interdependencias técnicas de mando no son ni mayores ni menores .Y la inversión del avance al retroceso se realiza en la práctica en dependencia del movimiento sobre la profundidad de taladro deseada. Además, resultan ventajas notables cuando los taladros han de efectuarse con un ángulo determinado respecto al eje de la pieza; en este caso, la pieza puede permanecer en su posición normal y el dispositivo taladrador es emplazado en el espacio de trabajo con el ángulo necesario. El avance del útil al tornear no puede solucionarse siempre con medios neumáticos, pues aquí existen diferencias según la aplicación. Con unidades oleoneumáticas pueden llevarse a cabo la mayoría de los rebajes con el torno y el torneado en profundidad, es decir, los trabajos con el carro transversal. Los movimientos del carro longitudinal con medios neumáticos son dificiles de encontrar, en particular si se trata de torneados de precisiéin. Muchos trabajos de torneado secundarios, de segundo orden, que no precisan una alta calidad de acabado superficial pueden solucionarse en su totalidad con medios neumáticos. En algunos casos, pequeños tornos copia-
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dores fueron readaptados para el avance neumático del útil para determinados trabajos. En las pequefías fresadoras es muy frecuente encontrar los mandos neumáticos de avance; en particular, las viejas fresadoras manejadas por palancas han sido reequipadas con medios neumáticos y convertidas de nuevo en máquinas completamente útiles y productivas. Los órganos motrices neumáticos se utilizan también cada vez más en la construcción propia de fresadoras especiales. Las velocidades de
140
FIGURA 10. Máquina especial para fresar una ranura. a) Disposición esquemática. b) Esquema.
avance pueden ajustarse directamente de modo continuo sin ruedas de cambio ni caja de velocidades, como por ejemplo en una unidad de avance oleoneumática; naturalmente lo anterior también es válido para los trabajos similares al fresado, como por ejemplo el serrado. La figura 10 representa una máquina especial para el fresado de ranuras, que en estructura semejante y equipamiento correspondiente sería concebible para muchos trabajos similares. El avance de la fresa es
neumático contra tope fijo. La fresa sólo penetra en la pieza I mm aproximadamente, la longitud de la ranura es ajustable directamente en la unidad oleoneumática de avance ajustando el tope de inversión para el avance de la mesa. El mando puede seguirse en el esquema de la figura 10 b. En primer lugar debe accionarse el pedal para que el cilindro de sujeción apriete la pieza; poco antes de llegar a su posición final, el vástago actúa sobre el elemento de accionamiento de la válvula 2.1 y hace que avance el cilindro 2; este cilindro pasa sobre el accionamiento de la válvula 3.1 y esta válvula de purga hace que avance la unidad oleoneurnática. La leva de accionamiento para el avance de la unidad 3 es abatida hacia el exterior de manera que no puede dar ningún impulso de inversión. Después de llegar la unidad 3 a la posición final, la válvula 2.2 hace que el cilindro 2 retroceda. La unidad oleo neumática invierte automáticamente su marcha de retroceso. También es concebible una máquina especial semejante para el trabajo de la madera o materias plásticas pudiendo utilizarse para los trabajos afines una unidad neumática de avance en sustitución del cilindro 3.
6.3.4.2.
Confonnación sin arranque de viruta
En esta modalidad de mecanizado el criterio principal para la neumática es la fuerza que se necesita, puesto que la aplicación neumática sólo es posible dentro del margen hasta los 3.000 kp aproximadamente. En todos los talleres pueden fabricarse pequeñas prensas neumáticas aprovechando el efecto de golpe mediante un bastidor de columnas y cilindros neumáticos. De esta manera rápida y sencilla se montan, dentro del margen de fuerza, dispositivos para curvar, comprimir, rebordar, doblar, troquelar, perforar y cortar. En los trabajos de curvar y doblar la neumática puede aportar fuerzas superiores si se proveen para ello transmisiones mediante palancas. También son posibles los trabajos de estampación; p. ej., la grabación de los tipos, números de serie y otras designaciones, siendo muy apropiados para este fin los cilindros de impacto (véase fig. 13, apartado 4.1.3). Las figuras 11 a 13 muestran distintos dispositivos para curvar, que son utilizados para muchas finalidades similares. Los dispositivos de esta clase pueden ser instalados y mandados por separado o también estar integrados en grandes equipos de fabricación. La figura 14 muestra el esquema de una prensa de palanca acodada. Para el mecanizado de tubos de aluminio de 18 x I se emplea un equipo automático curvador y
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FIGURA 11.
Dispositivo de conformación por doblado para material plano.
perforador. Los tubos de aluminio son empleados para la fabricación de extensibles de tres patas para camping. Con esta máquina pueden ser curvados y perforados de modo totalmente automático todos los tubos necesarios para la fabricación. La máquina puede confeccionar hasta 14 tubos por minuto. El tubo cortado a una longitud fija, es depositado en una tolva incorporada en la máquina. Desde aquí, el tubo pasa al verdadero almacén de trabajo por movimientos de vibración, trabajándose tubos con una longitud fija de 1400, 1700 ó 2000 mm. La estructura neumática y la disposición esquemática de este dispositivo automático puede deducirse de la figura 15. El cilindro I separa los tubos de aluminio .y los conduce al ciclo de trabajo de la máquina. El cilindro 2 fija el tubo en su posición y emite un impulso al cilindro 3 que cierra los útiles de curvado y sujeta fijamente el tubo. El proceso de curvado propiamente considerado se realiza con los cilindΣ'os 4 a y 4 b. Desde aquí son emitidos los impulsos hacia los cilindros 5 a y 5 b que colocan en posición de trabajo la matriz cortante para perforar el tubo. El cilindro 6 efectúa el proceso de estampado. Los tubos curvados y perforados son expulsados por los cilindros 7 a y 7 b.
141
FIGURA 12.
Doblado de un muelle de alambre.
3 2
1
FIGURA 13.
142
Curvado de un tubo (2." fase de trabajo).
Prescindiendo de la construcción propia de dispositivos para la técnica de la conformación, existen ya un gran número de dispositivos neumáticos y prensas para esta rama, fabricados en serie.
6.3.5.
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Trabajo de la madera
Desde hace tiempo, no sólo la industria que trabaja la madera aprovecha las ventajas de la neumática, sino que también lo hacen los fabricantes de maquinaria para trabajar la madera, siendo muchas las máquinas de serie de este tipo que están equipadas con útiles de sujeción neumáticos y en algunos casos el avance para el mecanizado también es neumático. Existen un gran número de máquinas neumáticas que en parte han sido construidas directamente por las mismas industrias madereras. A continuación se trata un ejemplo. En las barras laterales para estanterías con anaqueles suplementarios de altura variable, deben realizarse desde las dos caras taladros con una separación de 50 mm bajo un ángulo de 30° por lo que , con la longitud adecuada de las barras, son 30 los taladros a efectuar en cada cara. La figura 16 muestra la estructura y el mando para esta máquina especial. En la posición de salida el cilindro de sujeción 1, el cilindro de aporte de material 4 y los dos cilindros de avance del taladrado 2 están con el vástago recogido. Para introducir la pieza a trabajar se invierte manualmente la válvula 3.2 y los dos cilindros de sujeción 3 inician el retroceso. U na vez efectuada la carga, la sujeción de la pieza en el carro de avance es iniciada por la válvula 3.2, enviando al mismo tiempo una señal a la válvula 2.2 que abre el paso. La pieza introducida acciona la válvula 2.3 y el cilindro 4 en su posición trasera acciona la 2.1. Las señales de las válvulas 2.1, 2.2 y 2.3 satisfacen una función Y que produce la señal hacia la válvula 2.5, la cual invierte la posición de maniobra e inicia el avance de taladrado. Al salir el cilindro 2 a, un carril de mando desbloquea la válvula 3.1, con lo que el cilindro I fija la pieza en la posición de taladrado. Simultáneamente son purgados los cilindros de sujeción 3 en el carro de avance, la válvula 4.1 invierte y el cilindro 4 sale; con esto la válvula 2.1 deja de ser accionada y la válvula 2.5 es purgada, pero la inversión de esta válvula sólo puede efectuarse una vez transcurrido el tiempo ajustado en la válvula 2.4; de este modo queda asegurado el cumplimiento del tiempo de taladrado y la broca pueda retirarse al alcanzar la profundidad deseada. El retroceso del avance de taladro se realiza en dependencia del tiempo. Cuando se ha alcanzado la posición de la broca (cilindro 4), es accionada la válvula 3.1 (que a su vez acciona sobre 3.2 al cilin-
FIGURA 14.
Esquema de una prensa de palanca acodada.
dro de sujeción 3), es purgado el cilindro de sujeción I y la válvula 4.1 invierte la posición de maniobra con retardo. Con el retroceso del cilindro 4, que controla el carro de avance, es transportada la pieza en el intervalo de perforación establecido de 50 mm con el dispositivo sujetador 3. De este modo queda restablecida la posición de partida y, puesto que la válvula 3.2 permanece invertida, el proceso se repite automáticamente hasta que ha pasado la pieza por completo. En este momento el mando es interrumpido al no estar ya accionada la válvula 2.3 y es necesario introducir una nueva pieza. Para no considerar únicamente determinadas especialidades o ramos, es necesario indicar brevemente que el mismo mando con modificaciones insignificantes puede emplearse igualmente en el mecanizado de metales. En sustitución del cilindro de avance 2 puramente neumático podían utilizarse unidades de avance oleoneumáticas; en este caso, el mismo proceso de taladrado puede realizarse en plástico, metal ligero, metales no férreos, acero o en cualquier otro material de manera perfecta. En las pequeñas industrias madereras se ven con más frecuencia que los dispositivos totalmente auto-
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FIGURA 15. Esquema de una máquina automática de doblado y perforación con dispositivo de alimentación, sujeción y expulsión. (Explicación más detallada en el texto.)
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FIGURA 16. Máquina especial para el taladro secuencial de piezas de madera para estanterías: a) disposición esquemática, b) esquema.
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4.4
t FIGURA 17.
Ejemplo de una prensa de bastidor.
matizados, otros sencillos medios auxiliares neumáticos, no por eso menos eficaces. En este grupo figuran en primer lugar todas las variedades de prensas de bastidores (fig. 17), que pueden ser utilizados para la fabricación de puertas y ventanas así como otros muchos trabajos; careciendo de importancia que la prensa de bastidor está construida en posición horizontal, inclinada o vertical. Los cilindros neumáticos son graduables, por lo que pueden ajustarse de acuerdo con la pieza a trabajar. Mediante pequeñas distancias modulares en la longitud y anchura de la prensa de bastidores, son suficientes unos 100 mm de carrera de sujeción en la mayoría de los casos. El mando se realiza casi exclusivamente por válvulas de pedal y la alimentación de aire a través de mangueras. Un medio auxiliar bastante parecido es el dispositivo de montaje (fig. 18) para la fabricación de escaleras. La separación entre los peldaños es siempre constante, variando solamente la longi.tud total de la escalera. Con el fin de no consumir aire sin necesidad, la longitud del dispositivo está dividida en secciones, que pueden ser conectadas o desconectadas de acuerdo con la longitud de la escalera, para lo que se monta una válvula manual de corredera
146
directamente en la tubería de alimentación en cada sección (fig. 18 b). Para el trabajo de la madera que permita altas velocidades de corte, es suficiente en muchos casos el accionamiento neumático puro, recomendándose el e~pleo del avance oleoneumático cuando se quiera obtener buena calidad en el acabado superficial, no variando por ello el mando en sŸ.
6.3.6.
Trabajo de materiales plásticos
La índole del trabajo mecánico de los plásticos es intermedia entre la del trabajo de la madera y la mecanización de los metales; y según el material, las exigencias son equivalentes a las del trabajo de la madera, a las del mecanizado de metales ligeros y en casos excepcionales incluso a la mecanización del acero. Por este motivo, las indicaciones dadas anteriormente son válidas casi en su totalidad también para el trabajo de los plásticos. Con materiales relativamente'lllandos, los elementos neumáticos de sujeción son en parte mejores que cualquier otra modalidad de sujeción, debido a que con aquéllos la fuerza de sujeción puede ser graduada individualmente.
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FIGURA 18. Dispositivo auxiliar de montaje para la fabricación de escaleras: a) disposición esquemática; b) detalle del esquema, linea de conexión.
En la fabricación de productos semielaborados de plástico también es empleada la neumática para las distintas funciones mecánicas auxiliares en mezcladores, extrusoras y demás maquinaria. Un amplio campo de aplicación es el trabajo de los termoplásticos, representándose un ejemplo de ello en la figura 40, apartado 5.4.5. El principio de las prensas neumáticas es llevado a la práctica, con múltiples variaciones, en las prensas de soldadura
en caliente y en los soldadores de plásticos, siendo esto de interés .especial para la técnica de embalaje con plásticos, como por ejemplo en la fabricación de embalajes Blister. En este proceso pueden estar reunidas en una máquina las funciones neumáticas de sujeción, alimentación, montaje y conformación y al final de la fase de trabajo tiene lugar la unión por soldadura o por aglutinación de la pieza previamente conformada con un cartón base, siendo aplicable
147
para esta última finalidad el principio de la prensa de lacrado con tiempo de caldeo o de prensado ajustable (mediante válvulas retardadoras neumáticas).
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6.3.7. Técnicas de medida y verificación
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En este apartado y referido al campo específico de la técnica neumática de medida de longitudes, debe hacerse constar que sobre este particular existe una bibliografia propia, y también que esta técnica no es comparable con los equipos neumáticos para la fabricación industrial; la unión de la técnica neumática de medida de longitudes con los mandos neumáticos es practicada a veces cuando los aparatos de medida de esta clase son empleados en los dispositivos automáticos de producción. Un ejemplo de esta modalidad es el representado en la figura 19. La cabeza de medida del medidor neumático de longitudes es orientado en la posición de medición por un dispositivo neumático, p. ej., en un proceso de torneado o rectificado. El mando para esto es simple. El impulso de arranque para la orientación de la cabeza de medida puede ser manual o generado por la máquina directamente (válvulas l ó 2). Si el dispositivo de medida está fijado directamente al instrumento y se desplaza axialmente, un interruptor de fin de carrera permitirá el retorno del dispositivo de acuerdo con la longitud axial a controlar (diámetro y paralelismo según una determinada longitud). En otros casos el desplazamiento axial puede ser realizado también neumáticamente (esquema de mando 19 e). El movimiento del dispositivo de medida es controlado por la carrera del cilindro 2. Asimismo una máquina automática puede ser controlada con aparatos neumáticos lineales. Por ejemplo la diferencia de las presiones medidas puede Transporte axial
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148
1.3
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FIGURA 19. Dispositivo de. medida con aparato neumático de medida de longitudes. a) Disposición esquemática. b) Esquema para el dispositivo de giro. e) Esquema para el dispositivo de giro y el de transporte para el desplazamiento axial.
Compuerta de un silo
2
3
4
b Mando FIGURA 20. Apertura y cierre de compuertas en silos: a) disposición esquemática, b) esquema para una planta de
producción de hormigón.
ser utilizada para la emisión de un impulso que, después de amplificado, active a un— dispositivo neumático que clasifique a las piezas en πbuenas∫ e πinútiles∫. Esto también se puede realizar con otros aparatos de medición que emiten una señal eléctrica. Es antieconómico efectuar manualmente la medición y el control de un número elevado de piezas, por lo cual se construyen dispositivos de control que se instalan de modo que actúen directamente sobre las piezas que llegan en la cinta alimentadora.
6.3.8.
Técnica de la construcción
En la construcción de grandes obras se utilizan un gran número de silos y depósitos para cemento, grava y arena; p. ej., para la producción centralizada de hormigón. Los materiales son introducidos ya dosificados en la máquina mezcladora, por lo que deben estar almacenados de acuerdo con esto; debiendo ser posible poner en marcha y parar el flujo del material. En la figura 20 se representa un cierre de este tipo con cilindros neumáticos. El maquinista, mirando la báscula mando, gobierna mediante válvulas manuales la alimentación de la carga de la máquina. De esta manera es posible la producción de un gran volumen de hormigón sin palas y sill esfuerzo. De modo muy similar al anterior puede ser mandada también una πboca de pez∫ para la carga de los camiones.
El mando neumático en las prensas de moldeo para la fabricación de placas moldeadas de hormigón produce también un ahorro considerable de tiempo y esfuerzo humano comparado con los antiguos métodos de apisonado. En la figura 21 está representada esquemáticamente una prensa moldeadora de placas, pudiéndose solucionar todos sus— accionamientos necesarios con tres cilindros neumáticos de doble efecto. La iniciación de la señal de marcha se realiza manualmente sobre la válvula 1.1, desarrollándose a continuación automáticamente el ciclo de trabajo hasta la retirada de la placa terminada y prensada. La persona de servicio produce el retroceso del cilindro extractor 3 sobre una válvula de pedal al retirar la placa. Con esto queda establecida de nuevo la posición de partida y la caja de moldeo puede volver a ser llenada con hormigón. El mando totalmente automático de una prensa para placas debe ser puesto
149
Transporte
Prensado
Desmoldeo
2
3
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~ FIGURA 21. Prensa moldeadora de placas de hormigón: a) disposición esquemática, b) esquema.
150
en práctica considerando en todo momento el proceso de llenado y el transporte de retirada de las plac~s acabadas, transporte que puede hacerse sobre una vía de rodillos.
6.3.9.
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Servicios de transporte
Este apartado trata con preferencia de las simplificaciones, del transporte interempresarial, el cual también está relacionado con la alimentación de las piezas en las máquinas (apartado 6.3.2). En los ejemplos tratados en este apartado, se consideran más lo objetos mayores, como cartonajes y cajas, es decir, objetos a transportar que pueden contener muchas piezas. En la figura 22 pueden verse ejemplos de disposiciones de cilindros neumáticos que son suficientes para sencillos movimientos de elevación y de giro. La ejecución con una palanca auxiliar sobre guía de deslizamiento permite un giro de 220°, siendo el brazo de palanca eficaz del cilindro en las posiciones extremas mayor que en el vértice. Para los movimientos en los que la posición final debe estar especialmente asegurada, es preferible la disposición con dos cilindros (22 b). El cilindro horizontal tiene una función de seguridad y constribuye a salvar la posición extrema. Con la disposición de la figura 22 e pueden ejecutarse sencillos movimientos de palanca tales como levantar y depositar una carga de un vehículo en el suelo y viceversa. En los tres ejemplos, los cilindros están colocados para poder girar. Al transporte interempresarial pertenecen también los elevadores neumáticos, que en su mayoría están equipados con motores de aire comprimido. Con los cilindros neumáticos pueden construirse en todo momento por el interesado elevadores para usos especiales, p. ej., en los propios puestos de trabajo. La figura 23 representa en esquema un ejemplo de este tipo. Un nuevo ejemplo lo constituye la aguja de cinta transportadora (fig. 24). Las piezas procedentes de una pista de rodillos deben ser distribuidas bajo determinadas condiciones en las dos pistas siguientes. En el esquema de la figura 24 se ha supuesto que las piezas que llegan han de distribuirse de modo uniforme con alternación entre las dos pistas. La primera posibilidad dibujada para este mando funciona con una válvula flip-flop y una válvula 4/2 de accionamiento neumático para señal permanente. La señal de entrada en Z produce la inversión a la otra posición de maniobra, es decir, si está en πmarcha∫ pasa a πparO) y viceversa, de πparo∫ a πmarcha∫. La posición de maniobra es mantenida hasta la llegada de la siguiente señal. La válvula flip-flop se correspondería en electrotecnia a un relé de im-
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FIGURA
22.
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Disposiciones para movimientos de elevación
y giro con cilindros neumáticos.
pulsos de corriente. La segunda modalidad funciona con dos válvulas de impulsos 4/2 que mediante su función invierten el cilindro en avance o en retroceso de modo alternativo por la señal de entrada procedente de la válvula L l. Para dar la vuelta a un objeto transportado puede emplearse el esquema representado en la figura 25, en el que se supone que una caja cerrada ha de girar 180°. La caja procedente de la cinta transportadora provoca el impulso de arranque para el gíro, el cilindro l avanza y gira la caja en 90°. El cilindro 2 está extraído y ahora es invertido, con lo que la caja
151
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Orientable en 180—
FIGURA
23.
Elevador con cilindros neumáticos para puestos de montaje.
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1.' posibilidad con válvula 3/2 flip-flop
2.' posibilidad con válvulas de impulsos 4/2
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FIGURA 24. Aguja de transporte con mando neumático: a) disposición esquemática, b) mando de cambio consecutivo de pista.
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FIGURA
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25. Giro de una caja de transporte: a) disposición esquemática; b) esquema.
es girada de nuevo 90° y de aquí desliza la cinta transportadora siguiente. En la figura 25 e está representado el esquema para esta estación. Dando una forma especial a las horquillas de sujeción en la estación de volteo, puede conseguirse poner de canto o dar la vuelta a otros cuerpos que no sean rectangulares. Ejemplo de ello es el levantamiento en posición vertical o el tumbado de los barriles, para lo que sólo es necesario un dispositivo para giros de 90°. Las diferencias de alturas en el transporte interempresarial son fáciles de vencer con cilindros neumáticos; uno de estos disposirivos es el representado en la figura 26. El esquema está coordinado de modo que en la posición alta de la mesa elevadora queda bloqueada la pista de alimentación para evitar que una pieza bloquee y caiga de ella. Problemas similares han de resolverse en el concatenamiento de máquinas, en donde la pieza entra por la parte superior
b . . . 1. 1 Llegada de la caja 1. 2 Salida de la caja
y desciende. En este caso, la pieza debe ser elevada hasta la entrada de la máquina siguiente. El cilindro neumático puede trasladar la pieza dire<;tamente desde la pista inferior a la superior (fig. 26) o bien puede accionar un sistema mecánico intermedio,
153
a
3
2
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26. Cómo sortear directamente una diferencia de alturas: a) disposición esquemática; b) esquema.
FIGURA
que transporte por pasos la pieza a una pista más alta. Un ejemplo de este tipo es el indicado en la figura 27, en el que el accionamiento se efectúa por el cilindro neumático a través de una rueda de retención. Cada pieza que llega provoca una progre-
154
sión con lo que al mismo tiempo se entrega una pieza a la pista siguiente situada por encima de la que llega (fig. 27 b). Si se hace progresar a la rueda de retención por medio de un accionamiento continuo (fig. 89, apartado 4.5), se obtiene un avance
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l FIGURA 27. Cómo sortear una diferencia de alturas por pásos: a) disposición esquemática; b) esquema para una secuencia (1 pieza = 1 paso); e) esquema para accionamiento continuo sin tener en cuenta las piezas que llegan.
rítmico continuo del ascensor de canjilones independiente de las piezas que llegan. Un amplio campo de aplicación lo constituye la técnica de elevación y transporte de géneros sueltos granulados. En este sistema, el aire comprimido es
directamente el portador del género a transportar a grandes distancias. Sobre este sector puede indicarse que sólo está relacionado con la técnica de los equipos neumáticos de mando por emplear ambos el aire comprimido como medio común.
155
FIGURA 28. Dispositivo cuádruple de sujeción en una mesa neumática circular de división (FESTO-Pneumatic).
FIGURA 29.
156
Alimentador neumático para tablas (Oskar Fischer).
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30. Máquina de montaje para las piezas superiores de grifos de agua (Barlo GmbH).
FIGURA
31. Máquina automática de fresar y serrar con alimentación automática (Horts Eisenhardt).
FIGURA
157
158
FIGURA 32.
Torno neumático (FESTO-Pneumatic).
FIGURA 33.
Fresadora para el trabajo de la madera (J. F. Bick).
FIGURA 34. Prensa para la fabricación de envases Blister (W. Lemberg).
FIGURA 35.
¸
Tablero enchufable con elementos neumáticos de mando y de trabajo incluido racordaje, tubería de plástico y filtro de aire para la simulación de circuitos (FESTO-Pneumatic).
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159
7.
Mantenimiento
El mantenimiento efectuado por especialistas de los equipos y elementos neumáticos no debe quedar limitado a las reparaciones necesarias. sino que en primer lugar ha de servir para una conservación preventiva con el fin de impedir el mayor número posible de
7.1.
PRODUCCION DEL AIRE COMPRIMIDO
En el mantenimiento de los compresores han de cumplirse las instrucciones de servicio de los fabricantes ya que estas instrucciones son distintas según el modelo. Entre los trabajos elementales y regulares del accionamiento figuran la comprobación, limpieza y reparación en caso de necesidad de los filtros de aspiración, de la lubrificación con aceite y de la refrigeración. El ciclo de limpieza del filtro de aspiración viene determinado por el grado de pureza del aire aspirado, y en caso de que el aire contenga mucho polvo, deberá efectuarse una comprobación semanal de los filtros de aspiración como mínimo. El cambio del aire de la lubrificación del compresor se realizará siguiendo el turno de las horas de servicio marcadas, por lo que se recomienda prever un contador de horas propio para cada compresor. La evaluación de las horas trabajadas conduce muy fácilmente a apreciaciones erróneas y con ello a una falta de lubricante y a la parada del compresor. Lo mismo ocurre si en los compresores viejos se pierde mucho aceite con el aire comprimido, por cuya razón el estado del aceite ha de comprobarse con regularidad. Los compresores modernos están equi-
7.2.
pados, por regla general, con un control manométrico del aceite que desconecta el equipo cuando la preSlOn del aceite es demasiado baja, hecho provocado casi siempre por la falta de muy poco aceite. En la refrigeración por aire del compresor ha de prestarse atención a una alimentación suficiente de aire fresco exterior. En otras modalidades de refrigeración debe asegurarse una supervisión regular de las temperadturas en la entrada y salida del medio refrigerante. En los refrigeradores y acumuladores situados después del compresor y que también pertenecen a la sección de producción del aire comprimido, es posible conseguir un vaciado automático de los condensados, lo que por otra parte no es motivo para descuidar la supervisión regular de su capacidad de funcionamiento. En los acumuladores, los órganos de seguridad (válvula de sobrepresión) han de mantenerse siempre en un estado de funcionamiento perfecto. Además, para los acumuladores han de observarse y cumplirse las reglamentaciones especiales de las asociaciones profesionales.
RED DE DISTRIBUCION
Suponiendo que una red de distribución de aire comprimido ha sido correctamente tendida, la estanqueidad constituye un punto particularmente delicado; en este aspecto, debería procederse a una revisión general anual como mínimo y mejor aún si se hace esta revisión de dos a cuatro veces al año. Para realizar esta revisión se bloquean todas las líneas de los consumidores, la instalación se carga con la presión de trabajo y se procede a determinar cuantitativamente las pérdidas por fugas de acuerdo
160
accidentes, elevar la duraci6n en servicio de los aparatos y garantizarla dentro de las modalidades. Un mantenimiento sistemático ahorra gastos innecesarios, que pueden producirse por pérdidas de aire, rel'8raciones y tiempos de parada.
con la disminución de la presión en el acumulador en un tiempo prefijado (lo ideal es durante la noche). En algunos casos incluso será necesario mantener en servicio los compresores y determinar la pérdida de aire por el tiempo de conexión, y si por los puntos de fuga se pierde más del 10 % del aire comprimido generado, se hace imprescindible localizar los puntos de fuga en la red, operación que puede efectuarse pintando con agua jabonosa las uniones atornilladas, las soldaduras y puntos de
empalmes, o mejor aún con ayuda de un pulverizador aerosol comercial. Las uniones atornilladas innecesarias serán reemplazadas por soldaduras. Las llaves de paso con volante manual constituyen también un gran peligro de pérdidas de aire comprimido, y en sustitución de estas llaves se instalarán , enchufes rápidos para tubos flexibles de desconexión automática para el acoplamiento de los consumidores. Estos acoplamientos también pueden tener fugas, pero la probabilidad es menor. La tabla 1 contiene la cuantía a la que pueden ascender las pérdidas por fugas en función del tamafio del punto de escape con una presión de servicio de 6 kp/cm2 ¸ La pérdida de aire es proporcional al tamafio de la fuga. En la tabla 1 se comprueba que en una superficie de fuga de 20 mm2 aproximadamente se pierde unos 100 Nm3 /h aproximadamente. Como normalmente la red de aire comprimido mantiene su presión durante las 24 horas del día, si el precio del aire comprimido es 0,6 ptas/Nm3 , resulta que por una sola fuga de este tamafio se pierden diariamente 140 ptas; por consiguiente, la búsqueda regular de puntos de fuga en la red debe realizarse después de parar el trabajo, cuando no molesta ningún ruido extrafio. Los puntos de acumulación de condensado en la red necesitan un vaciado periódico, en este caso, los
7.3.
TABLA l. Pérdidas de aire comprimido por fugas en función del diámetro del punto de fuga con una presión de servicio de 6 kp/cm 2
Diámetro del pl 'ltO de fuga
Area del punto de fuga
Diámetro real mm mm
•
¸
•
Caudal de aire escapado
N m' /h
Trabajo necesario para la compresión CV kWh hora
1
0,78
2,4
0,2
0,27
3
7,00
36,0
2,0
2,7
97,8
8,0
10,9
5
19,6
purgadores automáticos de condensado pueden simplificar bastante el mantenimiento. En los purgadores debe comprobarse su funcionamiento una vez por semana como mínimo; en especial ha de comprobarse la válvula de flotador, puesto que las partículas de óxido grandes podrán adherirse a la válvula y por lo tanto perjudicar la apertura o el cierre de la misma.
CILINDROS
El aire comprimido para el accionamiento de los elementos de mando y de trabajo debe ser preparado poco antes de su utilización por los elementos en el caso normal. Las unidades de mantenimiento están previstas para esta misión (véase también apartado 7.5). Un aire bien preparado sólo produce beneficios a los elementos en sí y bajo este aspecto es superfluo otro mantenimiento. Todo elemento móvil tiene una o varias partes de desgaste que deben ser atendidas; por consiguiente, es interesante saber de antemano dónde puede desgastarse o dafiarse. Para ello son muy útiles los croquis ele despiece en los que figuran indicaciones sobre las partes de desgaste. La figura 1 muestra un ejemplo para un cilindro de simple efecto, en la que se indica en la posición 10 una pieza sometida a desgaste. Normalmente, el cilindro no necesita ser abierto periódicamente para ver si esta pieza aún está en perfectas condiciones. Los desperfectos en el émbolo se hacen perceptibles porque no entrega toda la potencia y también por el ruido del aire que escapa por la guía del vástago. Cuando el ll.-NEUMAT
émbolo no retrocede por completo o lo hace con retardo, por efecto del muelle recuperador, puede ser que esté roto y sea necesario reemplazarlo. En este punto no es posible un mantenimiento preventivo. En un cilindro de doble efecto (fig. 2) existen varias piezas sometidas a desgaste, precisando una atención especial las posiciones 7 y 8 correspondientes a las juntas de rascador y obturador respectivamente. La junta obturadora cierra herméticamente el espacio del cilindro respecto al vástago. La junta de rascador retiene la suciedad adherida al vástago. Los desperfectos en estas juntas conducen al ensuciamiento del interior y a pérdidas por fugas. La causa más frecuente de este desperfecto es una fuerza tangencial producida por un montaje inadecuado del cilindro, por lo que los casquillos de guía se mueven. La única solución en este caso es cambiar las piezas, pudiendo también evitarse esto dentro de ciertos límites empleando una rótula flexible, porque con ella las tolerancias de la sujeción están mejor compensadas.
161
Posic.
N.o pedido
Can!.
I
Tornillo de hexágono interior M 5 x 15 DIN 912
200 671
2
2
Tapa del cojinete
ZG-161
201 SOl
I
3
Casquillo con borde
ZG-162
201 326
I
4
Tapa del cojinete, completa
ZG-05-02
100229
I
5
Muelle de compresión
ZG-178
201 327
I
6
Muelle de compresión
ZG-179
201328
I
7
Vástago del émbolo
ZG-176.2
202506
I
8
Arandela
ZG-164.1
202503
I
Vástago, completo
ZG-05-01
lOO 113
I
lO
Retén interior
T-35
201062
I
II
Caja del cilindro
ZG-175
202504
I
9
I
Tornillo de hexágono interior OIN 912/ M 5 x 35
200 049
4
2
Tornillo de hexágono interior DIN 912/M 5 x 25
200048
4
3
Tapa del cojinete
ZO-132
202787
I
4
Casquillo con borde
ZO-119.1
200024
I
5
Tapa del cojinete, completa
ZO-116.1
100144
I
6
Brida tipo F o V
ZO-141.1
200 033
I
7
Junta separadora
12x22 x5 /8
200 058
I
8
Collarín
12 x 22x7
200055
I
9
Anillo de junta
40 x 35 x O,5
200061
2
lO
Arandela Grover
ZO-121
200026
2
II
Abrazadera
ZO-120
200 025
2
12
Tubo del cilindro
ZO-IOI
200 002
I
13
Vástago
ZO-102
200 001
I
Retén interior doble
T-OUO 35
200 060
I
15
Anillo pinza
VH 8
200 OSI
I
16
Tuerca hexagonal (Cleveloc)
M8
200047
l
ZO-1I7.1
*14
FIGURA l. Croquis y lista del despiece de un cilindro neumático de simple efecto (FESTO-Pneumatic).
162
Oenominación, tipo
17
Tapa de cierre
lOO 209
1
18
Tornillo de hexágono interior DIN 912/ M 5 x 25
200048
4
19
Brída oscilante tipo S
200 032
1
20
Tornillo de hexágono interior DIN 912/ M 5 x 35
200 049
4
"21
Pie de fijación tipo H
200138
2
¸ Piezas de desgaste.
ZO-140.1
ZO-138
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FIGURA 2.
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Croquis y lista del despiece de un cilindro
neumático de doble efecto (FESTO-Pneumatic).
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FIGURA
3.
Croquis y lista del despiece de un bloque de distribución 4/2 (FESTO-Pneurnatic).
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Las pérdidas por fugas en la alimentación del aire de los cilindros originan gastos innecesarios y pueden reducir el rendimiento del cilindro.
7.4. VALVULAS También aquí es fundamental emplear sólo aire comprimido preparado para todos los elementos de mando. Las suciedades del aire comprimido procedentes de partículas de oxidación, cascarillas de soldadura u otras impurezas deben ser separadas en el filtro de la unidad de mantenimiento debido a que en caso contrario estas partículas pueden depositarse o adherirse pudiendo por este motivo producirse el fallo de la válvula o sobrecargas en las cámaras de la válvula. Las pérdidas por fugas en una válvula, exenta de coincidencias en el escape, pueden producir la aparición de esta coincidencia, que se hace perceptible, por regla general, porque sale aire continuamente del orificio de purga de los elementos y tuberías conectadas tras la válvula y esto después de la purga normal. Las válvulas con fugas han de ser reemplazadas en el 'acto, pudiendo repararse la ave-
ría con facilidad si existe personal especializado, en caso contrario, es fundamental enviar la válvula al fabricante para la reparación. Las pérdidas por fugas en las válvulas pueden ser a largo plazo más caras que lo que costaría una válvula nueva. La figura 3 es el croquis del despiece de un bloque de mando 5/2, en que están montados dos válvulas de purga, dos válvulas estranguladoras y dos silenciadores. También se han marcado las pocas piezas sometidas a desgaste, siendo lo más seguro realizar la sustitución de una pieza deteriorada siguiendo un croquis de este tipo; no obstante, este trabajo sólo debería ser ejecutado por personal de mantenimiento especializado.
165
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204413 204 479
BV- 120-33
Guía, derecha
Rodillo
4
BV-120-3 BV-120-4
Tornillo hexagonal
7
8
200989 100359
Embolo, completo
18
* Piezas de desgaste .
Pieza roscada M 8 PK-4
28 -
204392
Caja
Tapón de tuerca
Rrandela Grover 8 0 DIN 7980
25
27
'Tornillo de hexágono interior M 8
24
26
204467
Regleta de sujeción
23 X
200683
Tornillo de hexágono interior M 6 x 10 DIN 912
22
BV-120-22
PZ-ll02
BV-120-6
80 DIN 912
BV-120-9
201027
Anillo de retención J 27 x I DIN 472
21
204 406
002965
204 486
204395
201000
Collarín 20-14-4
*20
200948
Anillo obturador tiroidal 22 x 2
204487
*19
BV-120-04
Collarín 25-18-4
*17
1,5 x 10
Pasador helicoidal πPrym∫
16
204466
Pinza G 4 x 0,8
15
204 409
204488
204 482
204412
Perno roscada
BV-120-29
BV-120-32
204 391
204 390
204388
100356
204 414
14
Junta separadora 22-14-3/4
Tornillo de hexágono interior M 5 x 8 DIN 912
12
*13
Guía, izquierda
11
BV-120-5
Casquillo con borde
Corredera
9
10
BV-120-01
Tornillo de hexágono interior 4 M 6 x 10 DIN 7
Tapa de cierre, completa
6
BV- 120-34
204 386
5
BV- 120-1
Perno distanciador
201405
3
BV- 120-21
N .o pedido
Botón de ajuste
Denominación, BV-50-40
2
Posic.
I
I
I
4
2
I
4
I
2
3
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2
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4
I
2
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4
4
4
I
2
I
I
I
I
Can!.
BV-120-18
BV-120-11
56
55
54
53
*52
51
50
Cu bierta de cierre
Muelle de compresión
Plato de la válvula
Perno distanciador
Anillo de junta 10-13-1
Tornillo de cierre R-I/8
Tornillo de hexágono interior M 8
X
BV- 120-15
BV- 120-36
BV- 120-07
BV-120-38
DIN 908
12 DIN 7984
BV-120-30
Cubierta
49
204 401
250005
100386
205006
200796
002001
204484
204410
204485
200894
Retén labiado PA2 40-30-7 Tornillo de hexágono interior M 8 x 40 DIN 912
100358
Embolo de sujeción, escriato, completo BV -120-03
204399 201086
BV-120-13 BV-120-16
Muelle de compresión
Bastidor
204483
204397
204478
200687
204408
BV-120-24 18 DIN 912
204407
200685
204402
BV-120-33
15 DIN 912
Tornillo de hexágono interior M 6 x 8 DIN 7984
X
X
48
*47
46
45
44
43
Garra, acanallada
Arandela Grover 6 0 DIN 7980
42
Tornillo de hexágono interior M 6
41
Pistón amortiguador
Placa de amortiguación
Tornillo de hexágono interior M 6
Columna
200912
Tornillo de hexágono interior M 6 x 8 DIN 912
100357
204404
204415
204 394
204403
BV-120-02
BV-120-20
BV-120-35
BV-120-8
200 794
N.O pedido
BV-120-19
Tope
Corredera, completa
Caja-guía
Tornillo de cierre
Vástago
Anillo de junta 8,4-12-1
Denominación
40
39
38
37
36
35
34
33
32
31
30
*29
Posic.
I
I
I
I
2
2
2
I
2
2
2
2
2
4
2
6
6
I
I
4
2
4
I
I
I
I
I
I
Can!.
7.5.
APARATOS E INSTALACIONES
Los distintos aparatos y unidades están sujetas a de estar, en lo posible, agrupadas para una instaladeterminadas prescripciones de mantenimiento de . ción similar. Con ellas puede elaborarse un plan los correspondientes fa,pricantes, ya sean éstas la especial de mantenimiento para la instalación en existencia de puntos de 'engrase extra o la ejecución concreto. Para la neumática un plan de mantenide determinados trabajos de limpieza. Estas presmiento podría ser como el que a continuación se cripciones y recomendaciones complementarias han describe: Mantenimiento diario 1. Vaciar el condensado de los filtros. 2. Controlar el nivel de aceite en los engrasadores; si el nivel es mínimo, aíladir aceite nuevo (Marca y Denominación apropiada).
3. Engrasado de las posiciones n.O' 1, 2, 3, ... etc. con aceitera. 4. Mantenimiento especial de esta instalación o aparatos en particular.
Mantenimiento semanal
l. Limpiar y controlar los emisores de seílales n.OO 1, 2, 3, etc. (rodillo-palanca, cabezal); sustituir las piezas defectuosas. 2. Comprobar la porosidad de las mangueras, retirar con precaución las virutas metálicas introducidas en las mismas, verificar la estanqueidad de los puntos de división. 3. Investigar la presencia de codos o dobleces en las mangueras de plástico, recambiar las partes defectuosas.
4. Verificar el perfecto asiento y estanqueidad de los empalmes de las mangueras. 5. Comprobar los manómetros de las válvulas reductoras de presión. 6. Comprobar el funcionamiento del engrasador (p. ej., en el cristal de observación 5 gotas por minuto), ajustar de nuevo el tornillo de dosificación. 7. Efectuar los mantenimientos especiales de esta instalación o de los aparatos en particular.
Mantenimiento mensual
l. Comprobar la presencia de fugas en todas las uniones atornilladas y tuberías fijas en el interior de la instalación. Volver a apretar las uniones o sustituirlas, reparar las tuberías o reemplazarlas. 2. Analizar las pérdidas por fugas en las válvulas; comprobar todos los orificios de purga en la posición de partida de la instalación por posibles pérdidas de aire. 3. Limpiar los filtros, lavar los cartuchos de filtro con agua jabonosa o petróleo (no con
productos disolventes) y soplar en sentido contrario al de circulación. 4. Revisar las tomas de las tuberias en los cilindros, volverlas o apretar o poner nuevas juntas. 5. Verificar las válvulas de flotador del purgador automático de condensado, para comprobar su funcionamiento y estanqueidad. 6. Efectuar el mantenimiento especial de esta instalación o el particular de los aparatos.
Mantenimiento semestral
potencia, aire perdido por fugas y funcionamiento mecánico. 3. Limpiar o renovar los silenciadores caso de estar muy sucios. 4. Hacer el mantenimiento especial de esta instalación o el particular de los aparatos.
l. Comprobar el desgaste de las guías del vástago, caso de ser necesario, reemplazar los casquillos-guías, y las juntas rascadora y obturadora. 2. En los aparatos y unidades, comprobar la
168
Naturalmente el mantenimiento de la parte neumática no es un plan a realizar por separado, sino dentro de otro general de mantenimiento en el que están incluidas todas las partes eléctricas, mecánicas e hidráulicas presentes en la instalación. Del mismo modo que en la parte eléctrica sólo un electricista especializado puede realizar sus trabajos, incluido el mantenimiento. También los aparatos y elementos neumáticos han de ser cuidados por personal especializado, siendo aplicable lo anterior para el mantenimiento y aún más para la conservación y reparación. Aunque un cilindro neumático empleado en un mando sea sencillo y su trabajo sea duro, las válvulas y aparatos neumáticos también pueden ser complicados en su estructura interna.
El personal de mantenimiento adiestrado reduce los gastos de reparaciones y los tiempos de parada.
Como ejemplo de un aparato neumático se ha dibujado en la figura 4 un croquis del despiece de un aparato alimentador de prensas. Con la conjunción de varios procesos en un solo aparato no sólo aumenta el número de las piezas en particular, sino que también aumenta el número de las piezas distintas y se hace más complicado un mantenimiento o reparación correcta.
169
8.
Prontuario de la Neumática
Un prontuario es un breve resumen o compendio de reglas de una ciencia o arte. Naturalmente, un
8.1.
prontuario de neumática contendrá las concernientes a esta técnica.
EJERCICIOS SOBRE MANDOS-SOLUCIONES
Para que el lector compruebe por sí mismo los conocimientos teóricos que ha adquirido acerca de los aparatos precedentes, se plantean a continuación algunos ejercicios corrientes. Para facilitar la iniciación en la búsqueda de la solución, todos los ejercicios contienen el diagrama movimiento-operación correspondiente. (Para facilitar la comprobación, en las figs . 7 a 12 se han dibujado las soluciones en forma de esquemas.)
Ejercicio 2
El depósito de un equipo de limpieza ha de ser elevado y bajado con dos programas distintos a escoger.
Arranque
Arranque
Ejercicio]
Con ayuda de un cilindro neumático deben ser elevados cartones. Poco antes de llegar a la posición final del cilindro elevador, un segundo cilindro ha Arranque
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I
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O
Programa 1: Elevar y bajar el depósito por una señal manual.
Cilindro elevador
Discrecional
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Recipiente
Cilindro
1.0
Cilindro
2.0
Baño de limpieza
de desplazar horizontalmente los cartones sobre una pista de rodillos. El mando del movimiento vertical ha de ser iniciado manualmente, pero el movimiento horizontal ha de ser mandado por el cilindro vertical en función del movimiento.
170
Programa 2: El depósito ha de realizar un movimiento alternativo permanente. Después de transcurrido un tiempo determinado, el depósito ha de permanecer parado en la posición final trasera.
Ejercicio 3
Ejercicio 5
En una fresadüra de palancas han de practicarse unas ranuras en un bastidür de madera. La sujeción de las piezas y el avance de la mesa se realizaba hasta ahüra manualmente y ha de transfürmarse en serviciü neumáticü.
En un dispüsitivü de rebürdeadü ha de trabajarse en düs etapas el extremü de un tubü, para 1.0 que sün necesariüs las siguientes fases de trabajü. El tubü es empujadü cün la manü cüntra un tüpe saliente. Tras la señal de marcha se realiza la sujeción del tubü, retrocediendü el tüpe actü seguidü. A cüntinuación, el cilindro rebürdeadür sale para el prerrebürdeadü y autümáticamente es invertida su marcha y retrücede. Después tiene lugar el cambiü de útil y el cilindro rebürdeadür 3.0 sale pür segunda vez. Cün el retrücesü últimü del cilindrü rebürdeadür, éste proX.oca el retrücesü del cilindrü de sujeción y el del cilindrü cambiadür de útil.
Sujetar
1.0
Avance
2.0
3.0 Cilindro
de sujeción
1.0
/
Cilindro
de avance
2.0
4.0
1\
V \
Ejercicio 4
Cün una herramienta de acciünamientü neumáticü han de fabricarse lüs .ojetes en una bisagra. Cün un machü de curvar 2.0 es düblada la parte de la bisagra. Un segundü machü de curvar 3.0, desplazadü 90° respectü al primerü, da el acabadü final al arrülladü del .ojete. Sujetar
1.0
Cilindro
2.0
Cilindro
Doblar
1.0
Cilindro
3.0
2.0
Cilindro
4.0
Vi
Jh IV ""V\ J \ : V "\.
==;=====;~cj ~I
'-__--lIÓ
~. Arrollar
.
Cilindro
de sujeción
1.0
Cilindro de doblado
2.0
Cilindro de arrollado
3.0
I!
I I
:/N :
I
I
3.0
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:/N
Ejercicio 6
En un dispüsitivü de müntaje han de unirse cün clavijas düs piezas. Un cilindro de düble efectü debe sujetar las düs piezas que han de encajar una dentrü de .otra. Actü seguidü, las düs clavijas han de ser metidas a presión pür düs cilindrüs de düble efectü que salen al mismü tiempü perü cün velücidades . distintas. El retrocesü de lüs cilindrüs sólü puede realizarse si las düs clavijas están intrüducidas.
171
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1-1.5
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117
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1.2
Cilindro de sujeci6n
1.0
Cilindro de prensado
2.0
1
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Cilindro de prensado
I
1
1
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i~ :: i LIf:lL. . l..l.~ 1 I L ___
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2.0
12.1
Esquema del ejercicio 2.°
13
Esquema del ejercicio LO
Sujetar
Avance
1.0
20
1---t€3IJ 23 1.3
f2.2
1.1 -4----l I I I
r
1.3 I
Esquema del ejercicio 3.°
172
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3.0
1
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1
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Sujetar
Doblar
Arrollar
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2.0
3.0
12.3
2.2
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I
1.3 1
I
1 1 1 2.3 I
I
2.21
I I I I
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I
1
I I
1 1
I I I I
1.2 1
13
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1 1
I I I I I
-t ~m
3.3
3.2
1 1 1 3.21
1 I I
3.3 I
Esquema del ejercicio 4. 0
Esquema del ejercicio 5.
0
Sujetar
Tope
1.0
2.0
-t
Rebordear
Cambio de útil
3.0
4.0
1.3
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1 2.1
3.4
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I
35:
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173
Sujetar
Prensar
Prensar
1.0
2.0
3.0
f-
2.2
1.1
r<>
-<)-- ,
I
I
I
I
I
1.21
2.5
I I
~ Esquema del ejercicio 6.°
Por regla general, la comprobación de un circuito eleborado según la teoría sólo es posible después de su realización. Esto exige tiempo y gastos, por lo que no siempre puede asegurarse de antemano que el mando funciona . En la actualidad existen simuladores (fig. 35, apartado 6.3.9), con los que puede realizarse la estructura de un mando proyectado. pudiendo ensayarse con los elementos del simulador
8.2.
el correcto funcionamiento de las interrelaciones del mando previsto . La principal utilización de estos paneles simuladores tiene lugar en los centros de formación profesional; pero con ellos, los departamentos de proyectos para mandos neumáticos pueden realizar ensayos básicos sin necesidad de tener que construir toda una máquina.
TERMINOLOGIA Vocabulario español-alemán
La confección de una terminología completa de una técnica relativamente joven no es siempre posible, hecho que se confirma también en este apartado, en que se han resumido las expresiones y términos más empleados en la neumática con el fin de conseguir un breve compendio general, sin tener que perder mucho tiempo buscando capítulo por capítulo. El especialista echará en falta algunos conceptos, pero lo que aquí se pretende es abarcar la temática fundamental. Algunos términos son empleados también en otras técnicas, las explicaciones dadas son válidas para los mandos neumáticos.
Accionar (Betiitigen). Hacer que actúe una fuerza, con preferencia para la inversión de una válvula, pudiendo ser esta acción mecánica, eléctrica, neumática o hidráulica. Acoplamiento de cierre (Verschlusskupplung). Elemento de unión de dos mangueras; al separarlas se cierra herméticamente el acoplamiento de modo automático. Acoplamiento flexible (Flexokupplung). Elemento de unión con pieza central flexible, montándose entre el vástago del cilindro y la parte accionada.
Abrazadera para mangueras (Schlauchklernrne) . Collar para la fijación estanca de una manguera el' una boquilla.
Acumulador (Speicher). Depósito en el que es almacenado el aire comprimido hasta una presión determinada, que debe estar indicada.
Accesorios de tuberías ( Fillings). Piezas de unión de tuberías de todo tipo.
Acumulador intermedio (Zwischenspeicher) . Depósito de aire comprimido en una instalación neumática
174
para compensar los impulsos de presión que se presentan con la toma de grandes caudales de aire en muy corto espacio de tiempo.
neumáticos: sobrepresión 1 atm = 1 kp /cm/ = 0,980665 bar = lO' dinas/cm 2 = 10' N /m2 (Newton/m2).
Acumulador neumático ( Druck/uftspeicher). Depósito en el que se almacena aire comprimido hasta una presión máxima que debe estar indicada.
Bobina magnética (Magnetspu/e). Bobina giratoria generalmente recambiable de un electroimán, p. ej. , en las válvulas electromagnéticas.
Agua de condensación (Kondenswasser). Humedad contenida en el aire, que precipita por disminución de la temperatura o por la acción de centrifugado.
Brida oscilante (Schwenkflansch). Brida para suspensión oscilante de los cilindros.
Aire comprimido (Druck/uft). Aire sometido a una presión superior a la atmosférica: Aire comprimido preparado ( Aujbereitete Druck/uft). El aire comprimido circula a través de una unidad de mantenimiento (filtro-regulador-engrasador) y es filtrado, regulado y mezclado con aceite, siendo así preparado para los aparatos neumáticos acoplados a continuación de esta unidad. Aire de alimentación (de entrada) (Zu/uft). Aire comprimido que es conducido al cilindro para la transformación de energía. Aire de escape ( Ab/uft). Aire comprimido que fluye a la atmósfera procedente de cilindros y sistemas de mando una vez que ha cedido su energía. Alimentador de avance al compás (Taktvorschubgerat) . Dispositivo neumático de alimentación para cintas de chapa y bandas; utilizado en prensas y otras máquinas para el avance rítmico. Amortiguación ( Dampfung). Disminución de la velocidad del pistón de un cilindro antes del final de la carrera por desplazamiento de un volumen de aire o aceite a través de un punto de estrangulación que es casi siempre ajustable. Amortiguador (Pufferung). Tope final (elástico) montado en el cilindro, contra el que choca el pistón. Anillo obturador (Nutring). Junta elástica para los vástagos del pistón, retenido en una ranura. Aparato de mando bimanual (Zweihandsteuergerat). Aparato de mando que sólo emite una señal de salida cuando es accionado simultáneamente con las dos manos. Especial para mandos de prensas. Automatización ( Automatisierung) . Planificación y construcción de aparatos, equipos y sistemas de organización para el desarrollo automático de procesos de trabajo determinados en una secuencia establecida sin la intervención del hombre. Bar (Bar). Unidad de presión, igual a 10' dinas por cm2. Equivale a una presión de 7.5,007 cm de mercurio (a O oC y a latitud de 45°). 1 atm normal = 1,01325 bar = 1013,25 mbar; en los mandos
Cabezal de horquilla (Gabe/kopj). Cabezal que se atornilla al vástago de un cilindro, resultando una unión articulada. Caída de presión (Druckabfall). Véase Pérdida de presión. Cambiador de calor (Warmetauscher). Aparato para refrigerar o calentar el aire, p. ej., para mantener una temperatura determinada independiente de la temperatura exterior. Carga de pandeo ( Knickbe/astung). Fuerza axial que actúa sobre un vástago cuando éste emerge. Carrera (Hub). Trayecto recorrido por el émbolo entre dos posiciones. Carrera de trabajo ( Arbeitshub). Carrera definida de un cilindro para un determinado trabajo. La carrera de trabajo es normalmente más pequeña que la carrera total de un cilindro. Carrera rápida (Ei/hub) . Carrera del pistón delimitada (avance o retroceso) sin una transformación importante de energía (aire o liquido) en trabajo, de donde resulta una elevada velocidad del pistón. Caudal (Durchflussmenge). Volumen de gas o líquido que circula por una sección determinada en una unidad de tiempo. Caudal de aire (Luftmenge). Volumen de aire en litros o m' en estado de aspiración. También se emplea para el volumen de aire en circulación por unidad de tiempo en NI/min (Nm'/h). CETOP. Asociación Europea de Transmisiones oleo hidráulicas y neumáticas Cilindro (Zy/inder). Aparato neumático para transformar la energía del aire comprimido en energía de movimiento. Cilindro de carrera corta (Kürzhubzy/inder). Generalmente cilindro de simple efecto con carrera muy corta (20 mm y menores); p. ej., para la sujeción. Cilindro de doble efecto (Doppe/wirkende Zy/inder). Cilindro cuyo pistón es impulsado por las dos caras con aire comprimido (la carrera de avance y la de retroceso son carreras de trabajo). Son necesarias dos tomas de aire comprimido.
175
Cilindro de freno de aceite (Olbremszylinder). Cilindro con circuito ccrrado de aceite que se emplea como freno en los cilindros neumáticos, por lo que tiene una velocidad de avance muy uniforme. El cilindro de freno de aceite no tiene ninguna función propia, funcionando sólo combinado con un cilindro neumático. Cilindro de mando (Steuerzylinder). Cilindro para la producción de una función de mando, p. ej., de un interruptor final de carrera. Cilindro de simple efecto (Einfachwirkender Zylinder). Cilindro en el que el aire comprimido sólo actúa sobre una cara del pistón y la carrera de retroceso es debida a la acción de un muelle o del peso propio. Sólo se precisa una toma de aire comprimido, con un consumo de aire de la mitad del cilindro de doble efecto. Cilindro de sujeción (Spannzylinder). Cilindro neumático empleado como elemento sujetador. Cilindro de trabajo (Arbeitszylinder). Cilindro neumático para producir trabajo. Cilindro de tres posiciones (Dreistellungszylinder). Cilindro especial cuyo pistón desliza en una posición intermedia en la posición final izquierda o derecha mediante alimentación de aire comprimido o escape de las tuberías conectadas. Cilindro duplex (Duplex-Zylinder). Cilindro de construcción similar al cilindro tándem (2 cilindros en serie), pero con dos vástagos que se desplazan uno dentro del otro y actúan en el mismo sentido. Cilindro giratorio (Drehzylinder). Sistema neumático para la generación de movimientos de giro, estando limitado el margen de giro en los dos sentidos. Cilindro tándem (Tandem-Zylinder). Dos cilindros dispuestos en serie con un vástago común para conseguir doble fuerza con el mismo diámetro. Coeficiente Kv (Kv-Wert). Factor de circulación para medios gaseosos o líquidos. Coincidencia con el escape (Ent/üftungs- Uberschneidung). El aire de entrada que fluye puede pasar directamente al escape por coincidencia con la línea de purga durante la carrera de accionamiento de la válvula. lo cual origina pérdidas de aire y generación de ruidos. Compresibilidad (Kompresibilitiit). Propiedad de un cuerpo por lo cual su volumen varía con la presión: es muy elevada en gases y en líquidos es muy pequeña. Compresión (Kompresión). Disminución del volumen del aire por la acción de la presión .
176
Compresor (Kompressor). Equipo para la prod ucción de aire comprimido. Compresor (Verdichter). Máquina de trabajo para la extracción y compresión de medios gaseosos. Condensador de agua (Wasserabscheider). Aparato para separar y recoger el agua de condensación de la red del aire comprimido. Conexión de cubierta (Decke/ansch/uss). Toma de aire comprimido en el lado de la cubierta del cilindro. Conexión del fondo (Bodenanschluss) . Toma de aire comprimido en la cara del fondo del cilindro. Consumo de aire (Luftverbrauch). Indicado en Nl /min o en NI /fase de trabajo para un cilindro o para una instalación completa. Representa la cantidad de aire en estado de aspiración . Consumo de aire (en servicio) (Betriebsluftverbrauch). Volumen de aire referido al estado de aspiración. que es consumido en la unidad de tiempo por la instalación en su totalidad, expresada en Nl /min (Nm' /min). Contador de carreras (Hubziihler) . Dispositivo contador para la determinación de las carreras realizadas por el émbolo o de las secuencias de maniobra. Contracci6n (Einschnürung). Estrechamiento de la sección. Véase diafragma y estrangulación. Contrafrenado de aceite (Olgegenbremsung). Utilización del aceite en los sistemas combinados oleoneumáticos como medio regulador prácticamente incomprensible, por lo que el efecto puede regularse con mucha mayor exactitud que con el aire. Convertidor oleoneumático (Druckmitte/wandler). Dispositivo para convertir la presión de aire en presión de aceite. Cubierta ( Deckel). Envoltura de un cilindro a través de la cual sale el vástago del pistón; provista en general con los cojinetes del vástago. Depósito, acumulador (Windkessel). Recipiente para el almacenamiento de aire comprimido (energía). Diafragma (Blende) . Contracción o estrangulación en una tubería. Diámetro Nominal (Nennweite). Diámetro interior de una tubería, válvula, etcétera. Distribuidor de pistón (axial) ( Kolbenschieber). Tipo de válvula distribuidora condicionada por la construcción con corredera cilíndrica. Distribuidor giratorio (Drehverteiler). Elemento de unión para líneas de alimentación fijas y salidas giratorias.
Distruidor manual (Handsteuerschieber). Válvula de vías con accionamiento manual, posibilitando una lenta apertura del paso del aire y, por tanto. la regulación del movimiento del pistón y el bloqueo de las dos tomas del cilindro para posiciones intermedias de la carrera. Electro-Válvula de impulsos (Elektro-Impulsventil). Válvula distribuidora con accionamiento por impulsos electromagnéticos y mando previo neumático. Su ventaja es la pequeña energía de mando. Embolo ( Kolben). Véase Pistón. Empalme para tubos flexibles (Schlal/chkupplung). Pieza de unión y de cierre automático rápidamente desmontable, formada por base y clavija de acoplamiento. Emisor de impulsos (lmpulsgeber). Emisor de señales, con el que se produce la señal para un proceso de mando como, p. ej., un interruptor final de carrera, palpador, válvula de vías, entre otros. Engrasador (Oler). Aparato de engrase por niebla de aceite para aire comprimido para disminución del rozamiento en las partes deslizantes en los sistemas neumáticos y para evitar la corrosión. Esquema (Schaltplan). Representación simbólica de la estructura y enlace de los distintos elementos de un equipo neumático. Estrangulación (Drossel) . Contracción constante o variable en una tubería. Estrangulador de aire de alimentación (Zuluftdrossel). Válvula reguladora de velocidad montada con el punto de estrangulación en la entrada de aire del cilindro. Estrangulador del aire de escape (Abluftdrossel). Válvula reguladora de velocidad que con la estrangulación regulable influye sobre el aire de escape del cilindro. Filtro (Filter). Aparato para la limpieza del aire comprimido de las partículas de suciedad y separación del agua de condensación. Fondo (Boden). Cierre de un cilindro situado en la cara opuesta a la salida del vástago del pistón. Fono (Phon). Unidad para la medida del ruido. Fuerza de accionamiento (Betdtigungskraft). Fuerza necesaria para accionar (invertir) una válvula. Fuerza del pistón (Kolbenkraft). Fuerza en kp que cede un pistón impulsado con una fuerza de compresión (cm' x kpjcm2 = kp). Fuerza útil (Nutzkraft). Fuerza efectiva de un cilindro o la presión nominal medida en estado de reposo del sistema. En los cilindros con muelle recupe12.-NEUMAT
rador se mide al principio y al final de la carrera. Grados Engler °E (Engler Grad). Medida de viscosidad para líquidos, p. ej ., aceite. Hidroneumática ( Hydropneumatik). Combinación de hidráulica y neumática en un sistema de mando. Impulso (Impuls). Señal instantánea para la producción de una fase de trabajo. Interruptor de presión (Druckschalter). Aparato que abre o cierra un contacto eléctrico al alcanzar la presión ajustada en kpjcm', ejerciendo así una función de mando. Interruptor horario (Zeitschalter). Elemento de maniobra con circuito de retardo ajustable para el tiempo. Junta de rascador ( Abstreifring). Sirve para limpiar la suciedad en el vástago del pistón de los cilindros. Junta tórica (O-Ring). Tipo especial de anillo obturador como elemento de estanqueización con sección circular. Libra por pulgada cuadrada (psi). Unidad inglesa para la presión del aire, I kpjcm2 = 14,22 psi. Línea de mando (Steurleitung) . Línea para la transmisión de la energía de mando. Línea de retorno (Rückleitung). Tubería desde el consumidor regresando hasta la fuente de presión o de tensión. En neumática no es necesaria. Línea en anillo ( Ringleitung). Red de aire comprimido cerrada sobre sí misma; reduce las caídas de presión. Línea (Leitung). Dispositivo para la conducción de energía desde el punto de producción hasta el consumidor. En la neumática se utilizan para esta finalidad tubos de acero, cobre y plásticos, así como también mangueras de goma y plástico. Longitud de la carrera ( Hubldnge). Medida (en mm) de la carrera. Mandar (Steuern). Acción sobre una función o una magnitud. Mando de seguridad (Sicherheitssteuerung). Disposición de mando para evitar el accionamiento involuntario o para la protección contra sobrecargas. Mando directo (Direktgesteuert). Modalidad de mando de válvulas neumáticas; la fuerza de accionamiento actúa directamente sobre mecanismo de inversión de la válvula. Mando electro-neumático (Pneumatisch-elektrische Steuerung). Mando combinado que contiene elementos neumáticos y eléctricos. Mando indirecto (Indirekte Steuerung). Modalidad
177
de mando de válvulas neumáticas llamadas válvulas de mando previo. La señal de accionamiento actúa sobre un elemento intermedio que a su vez provoca la inversión de la válvula (efecto de relé). Mando oleoneumático (Pneumatisch-hydraulische Steuerung). Mando combinado que contiene elementos neumáticos e hidráulicos. Mando negativo (Negativ-Steuerung). Inversión de la válvula de impulsos que se efectúa por purga (reducción de la presión) de la tubería de mando. Mando por árbol de levas (Nockenellen-Steuerung). Mando en que los impulsos son tomados de un eje de levas por válvulas de levas o de palanca de rodillo. Las válvulas son accionadas por un eje en rotación sobre el que están dispuestas las levas. Véase mando programado.
formada en energía de movimiento, p. ej., válvula de membrana o cilindro de membrana. Mesa circular de división (Rundschaltissch). Mesa giratoria con divisiones en grados ajustables, accionada y parada por medios neumático-mecánicos. Para alimentación cíclica circular. Montaje en placas de conexión (AnschlussplattenMontage). Posibilidad de un montaje y desmontaje sencillo y rápido de una válvula sin separar las conexiones de las tuberías empleando placas de conexión. Motor neumático (Drucklufmotor). Organo motriz rotativo accionado por aire comprimido. Movimiento a tirones (Stick-Slip-Effekt). Movimiento que puede aparecer inicialmente o al entrar en la posición final del cilindro.
Mando positivo (positiv-Steuerung). Inversión de una válvula de impulsos por el establecimiento de la presión en la línea de mando.
Multiplicador de presión ( Druckübersetzer). Dispositivo para transformar, p. ej., una presión de aire en una presión superior de aceite.
Mando previo o servomando (Vorsteuerung). Posibilidad de mando de válvulas neumáticas; la señal de inversión acciona un órgano intermedio que a su vez provoca la inversión de la válvula.
Neumatización (Pneumatisierung). Utilización de la técnica del aire comprimido para la racionalización y automatización de aparatos, máquinas e instalaciones.
Mando programado (Programmsteuerung). Mando que se desarrolla según un plan preciso establecido de antemano (dependiente del tiempo). Las válvulas mandadas mecánicamente son accionadas por discos de levas impulsados.
Niebla de aceite (Olnebel). Niebla producida en el engrasador por el aire comprimido en circulación y con la cual son engrasadas las partes deslizantes en un mando neumático.
Mando secuencial (Folgesteuerung). Modalidad de mando en que la próxima fase de trabajo es producida por la anterior. Manguera (Schlauchleitung). Enlace flexible para la conducción de un material o de una energía desde la fuente de producción hasta el consumidor. Mano meclinica (Eiserne H and). Brazo transportador de accionamiento neumático, especial para la alimentación y retirada de piezas en prensas, máquinas de montaje, etcétera. Manómetro (Druckmessdose). Dispositivo de medida para la determinación de una presión en kp/cm 2 ¸ Manómetro (Manometer). Aparato para la medida e indicación de la presión del aire. Margen de presiones de trabajo (Arbeitsdruckbereich). Margen comprendido entre la mínima presión de aire necesaria y la máxima permitida para cilindros y válvulas. Membrana (Membran). Pieza fina de goma o metal, sujetada fijamente y que se deforma bajo la acción de la presión del aire. La energía de presión es trans-
178
Oleoneumática (Hydropneumatik). Véase hidroneumática. Pérdida de presión (Druckabfall). Diferencia de presión entre dos puntos de medida de un aparato o una línea. Pistón (Kolben). Parte móvil en el cilindro que forma un cierre hermético contra la pared interna del tubo del cilindro. Transforma fuerzas de compresión en fuerzas de movimiento (energía estática en energía mecánica). Placa base (Grundplatte). Véase placa de conexión. Posición cero (Nullstellung). Posición de maniobra que adoptan las partes móviles de la válvula por sí mismas cuando la válvula no está conectada (véase también posición de reposo). Posición de maniobra (Schaltstellung). Estado de posición definido de una válvula o cilindro. Posición de reposo (Ausgangsstellung). Posición de maniobra que adoptan las partes móviles de válvulas o cilindros incluidas en un equipo tras establecer la presión de la red o conectar la tensión eléctrica, y con la que inician el programa de maniobras previsto.
Posición de reposo (Ruheste/lung). Posición que adoptan las partes móviles en ausencia de accionamiento, p. ej., por fuerza de muelle o de presión (según DIN 24300). Potencia de aspiración ( Ansaugleistung). Volumen de aire aspirado por el compresor por unidad de tiempo en Nl/min (Nm3 /h). Prensa de percusión (Schlagpresse). Martillo de accionamiento neumático para trabajos de percusión; la fuerza de percusión es mayor que la fuerza estática de un cilindro neumático. Preparación del aire comprimido (Druckluftaujbereitung). Consiste en filtrar el aire. regular su presión y agregarle aceite con una unidad de mantenimiento. Presión atmosférica (Atmosphiirischer Druck). Presión de aire medida al nivel del mar, igual a 1,033 kp/cm'. Corresponde a una columna de mercurio de 760 mm de altura a O OC. Presión de reacción ( Ansprechdruck). Presión a que se mueve el émbolo en un cilindro o cambia su posición de maniobra una válvula neumática. Presión de trabajo (Betriebsdruck). Presión a la que trabaja una instalación o aparato neumático. Presión del aire (Luftdruck). Magnitud de medida del aire comprimido indicada en kp/cm' o en bar. Presión en kp (Druck in kp). Acción de la fuerza, p. ej., de un cilindro; es la presión de trabajo multiplicada por el área sobre la que actúa el aire comprimido (kp/cm' x cm' = kp). Presión en kp/cm' (Druck in kp/cm'). Indicación de la presión de trabajo o de la red. El aire atmósferico es comprimido en los compresores hasta una determinada sobrepresión indicada en kp/cm'. Presión inicial (Vordruck). Presión de aire que actúa en la parte de entrada de un regulador neumático de presión. Presión nominal (Nendruck). Presión del aire a la que se refiere los valores indicados por el fabricante. Presostato (:Jruckwiichter). Interruptor de presión.
Purga (Entlüftung). Escape al exterior del aire comprimido de los elementos neumáticos. El aire comprimido queda sin presión y asimilado a la presión atmosférica. Purgador automático del agua (Automatischer Wasserableiter). Funciona automáticamente por una válvula de flotador de vaciado de la condensación y extrae las partículas de suciedad. Racor reductor (Reduziernippel). Pieza roscada con distintas conexiones, p. ej., 3/4" a 1/2". Recalentador (Vorwiirmer). Aparato para calentar previamente el aire. Red (Netz). Denominación dada a las tuberías de alimentación del aire comprimido. Refrigerador (Kühler). Refrigerador intermedio y posterior para el aire comprimido incorporado generalmente en el compresor. Regleta de mando (Steuerschiene). Guía deslizante provista de levas para captar los impulsos de mando dependientes del movimiento. Regulador de presión (Druckregler). Denominación usual para la válvula reductora de presión. Rendimiento volumétrico (Volumetrischer Wirkungsgrad). Cociente del consumo teórico de aire y el consumo de trabajo. Retardo (Verzogerung). Parada momentánea producida por la estrangulación del caudal; alarga el tiempo de carga. Retén exterior en forma de hongo (Hutmanschette). Retén hermético en forma de sombrero con junta de labios elásticos. Retén interior en forma de vaso (Topfmanschette). Retén para cilindros de simple efecto. Retén obturador (Manschette). Elemento de junta para la estanqueización de dos superficies móviles (deslizables), p. ej., aire contra aire, o aire contra aceite. Retén obturador T-DUO (T-DUO-Manschette). Retén del émbolo con disco de acero vulcanizado para cilindros neumáticos. Robot (Eiserne Hand). Véase Mano mecánica.
Protección antideflagrante (Ex-Schutz). Ejecución protegida contra explosiones, p. ej., en las válvulas electromagnéticas (véase VD E (j 171 ).
Sección de entrada (Eingangsquerschnitt). Sección más pequeña para la entrada del aire.
Protección de sobrecargas (Uberlastungssicher). Seguro incorporado para que las sobrecargas no averíen el aparato o la máquina. Los elementos neumáticos están protegidos contra sobrecargas, porque un cilindro sobrecargado permanece parado sin sufrir daño alguno.
Servicio intermitente ( Aussetzbetrieb). Al alcanzar la
Servicio de parada (Ausschaltbetrieb). El compresor se pone en marcha al álcanzar una presión mínima ajustada en el acumulador y se para al alcanzar la presión máxima establecida. Lo contrario es servicio permanente.
179
presión máxima ajustada en el acumulador, el compresor pasa a la marcha en vacio, volviendo a trabajar a plena potencia con la presión mínima establecida. Servomando- (Servo-Steuerung) . Mando auxiliar para la amplificación de una fuerza de mando pequeña, p. ej., en las válvulas de mando previo. Silenciador (Schalldampfer). Aparato para disminuir el ruido producido por el escape exterior del aire comprimido. Símbolo convencional (Sinnbild-Symbo/). Signo gráfico para la representación simplificada de los elementos en un esquema. Símbolos ( Bildzeichen) . Representación gráfica simplificada de elementos neumáticos y de otro tipo con inclusión de las funciones, p. ej. al dibujar un esquema. Los símbolos están establecidos en la norma DIN 24300. Sistema de dos líneas (Zweileitungssystem). Línea de baja presión con 1-2 kp/cm 2 para expulsión, etc., y una línea con 6 kp/cm 2 de presión para aparatos neumáticos de trabajo. Sistema de montaje por unidades normalizadas ( Baukastensystem) . Sistema de varias partes, normalmente una pieza base y un número arbitrario de piezas complementarias, que puede ser montado con elementos funcionales de distinta clase, p. ej., cilindros y válvulas. Sistema oleon,MŸmático (mixto) (PH-System). Sistema combinado de neumática e hidráulica en que el aire comprimido actúa como medio de trabajo y el aceite como medio regulador. Sobrepresión atmosférica ( Atmospharischer Uberdruck = Atu). No debe emplearse esta abreviatura sin indicarla en kp/cm' o bar. Soporte basculante (Lagerbock) . Elemento para la sujeción oscilante de un cilindro neumático. Sujeción por brida (F/anschbefestigung). Posibilidad de fijación axial del cilindro por la cara del fondo o la cubierta, mediante placas de brida. Superficie anular (Ringflache) . Area del pistón menos el área transversal del vástago en cm'. Para un cálculo exacto de la fuerza de los cilindros de doble efecto con vástago en una sola cara debe tenerse en cuenta este factor. Superficie del pistón (Ko/benflache) . Sección del pistón (en cm') sobre la que actúa el aire comprimido, incluyendo la sección del vástago. Véase superficie anular. Tapa (Decke/). Véase Cubierta.
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Técnica de la Regulación (Rege/technick). Técnica para la regulación y mantenimiento automático de los valores de medida fisico-técnicos. Tiempo de reacción ( Ansprechzeit). En los cilindros es el tiempo medido desde el principio de la entrada del aire hasta la iniciación del movimiento del pistón. En las válvulas es el tiempo transcurrido desde la recepción de la señal hasta que está realizada la inversión. Tipo de fijación (Befestigungsart). Característica para la diferenciación de los elementos neumáticos según las posibilidades de fijación; p. ej., en los cilindros la fijación con brida, con rosca y con pies. Toma de aire giratoria (Rotierender Luftansch/uss) . Véase distribuidor de rotación. Tornillo de regulación (Regulierschraube). Tornillo ajustable (con rosca fina generalmente), para la regulación del caudal en las válvulas de estrangulación. Tubería (Leitung). Véase Línea. Tubería de purga (Ent/üftungs/eitung). Tubería común de salida en los equipos de mando en los que no es posible (o presenta inconvenientes) que el aire comprimido escape al exterior. Unidad de avance (Vorschubeinheit). Organo motriz neumático u oleoneumático para movimientos de avance (p. ej., avance de trabajo-marcha-rápida). Unidad de mantenimiento (Wartungseinheit). Aparato combinado para filtrar, regular y engrasar el aire comprimido. Válvula (Ventil). Elemento de mando para ejercer influencia sobre medios en circulación, p. ej. gases y líquidos. Válvula antirretorno (Rücksch/agventil). Válvula de bloqueo, que cierra automáticamente el paso en un sentido de circulación. Válvula antirretorno con estrangulación (Drosse/rücksch/agventil). Válvula cuya contracción (fija o variable) sólo actúa en un sentido, teniendo libre el paso para el aire comprimido m el sentido contrario. Utilizadas para la regulación de la velocidad de un accionamiento neumático. Válvula antirretorno con estrangulación doble (Doppe/rücksch/agventil). Válvula de bloqueo con 2 entradas y una salida, que bloquea automáticamente la entrada purgada y en estado de purga total conserva la última posición; p. ej. para el mando de una válvula o de un cilindro desde dos puntos distantes. Válvula antirretorno de bola ( Kuge/rücksch/agventil) . Válvula de bloqueo que corta automáticamente el paso en un sentido de circulación.
Válvula base (Grundventi/). Válvula a partir de la cual se obtienen distintos tipos de ellas por adición de piezas complementarias (sistema de montaje por unidades normalizadas). Válvula de apertura (Offner). Válvula que en posición de reposo está cerrada, abriéndose el paso del aire con el accionamiento. Lo contrario es válvula de cierre.
Válvula manual (Handventi/) . Válvula de vías con accionamiento manual. Válvula de palanca y rodillo (Rollenhebe/ventiO. Son válvulas de 2/2, 3/2 y 4/2 vías con rodillo rígido para accionamiento mecánico. Válvula de pedal (Fussventile). Válvula distribuidora accionada por el pie.
Válvula de bloqueo (Absperrbentil). Válvula de cierre de 2 vías.
Válvula de presión (Druckventi/). Válvula especialmente proyectada para influir sobre la presión.
Válvula de bloqueo (Sperrventil). Válvula que cierra el paso en un sentido y lo deja libre en el sentido contrario. La presión en el lado de la salida carga la pieza de bloqueo y así apoya el cierre de la válvula.
Válvula de pulsador (Tasterventil). Válvulas de 2/2, 3/2 y 4/2 vías con accionamiento manual por pulsador.
Válvula de cierre (Schliesser). Válvula que en la posición de reposo está abierta y cierra el paso del aire con el accionamiento. Lo contrario es válvula de apertura. Válvula de compuerta giratoria (Drehschieber). Válvula distribuidora con compuerta giratoria para la inversión de cilindros. Válvula de cuatro vías (Vier- Wege- Ventil). Válvula con cuatro tomas: línea de alimentación de aire comprimido, 2 líneas para el cilindro y el escape. Válvula de disco (Teller-Venti/). Válvula en la que un disco en forma de plato sirve como elemento de junta en el asiento de la válvula. Realizada en los tipos de 2/2, 3/2 y 4/2 vías por su corto movimiento de maniobra y asiento estanco perfecto y exento de mantenimiento (autoreajustable). Válvula de dos vías (Zwei-Wege-Ventil). Válvula con dos tomas controladas, entrada y salida. Válvula de escape rápido (Schnellent/üftungsventil). Válvula con función antirretorno en la línea de entrada, con con la cual es conectada directamente al escape (al exterior) la línea: de salida, p. ej., para movimientos rápidos del émbolo. Válvula de impulsos (Impu/sventil). Válvula distribuidora en la que la inversión es iniciada por señales en forma de impulsos; según el tipo, los impulsos son enumáticos o eléctricos.
Válvula de seguridad (Sicherheitsventil). Válvula reductora de presión. Válvula de tres posiciones (Dreistellungs, Ventil). Válvula con tres posiciones de maniobra, p. ej., adelante, paro, retroceso. Válvula de tres vías (Dreiwege, Ventil). Válvula con tres vías para línea de alimentación, línea de utilización y escape. Son las adecuadas para el mando de cilindros de simple efecto. Válvula de rel~ (Re/aisventil). Válvula alimentada desde un acumulador que regula la presión en una línea de trabajo en función de una presión de mando. Válvula distribuidora manual (Handschiebeventil). Válvula de 3/2 vías que puede montarse directamente en la tubería. La inversión de la válvula tiene lugar por desplazamiento de un manguito (cerrojo). Válvula estranguladora (Drosse/ventil). Válvula cuya contracción por regla general es regulable y actúa en los dos sentidos. Válvula \imitadora de presión (Druckbegrenzungsventi/J. Válvula que limita la presión por una fuerza de sentido contrario (p. ej., un muelle ajustable) que abre un escape. Válvula magn~tica (Magnetventi/). Válvula con accionamiento electromagnético. Válvula NC (NC-Venti/). Del inglés πNormaly Closed∫, válvula que en posición de reposo cierra el paso del aire (Función: Apertura).
Válvula de inversión (Umsteuerventi/). Válvulas distribuidoras para la inversión de cilindros o motores neumáticos del avance al retroceso, giro a izquierda o a aerecha y viceversa.
Válvula NO (NO-Ventil). Del inglés πNormaly Open∫, válvula con el paso de aire abierto en posición de reposo π(Función: Cierre)>>.
Válvula de leva (Nockenventil). Válvula distribuidora con accionamiento mecánico por leva. Las válvulas de levas son válvulas básica, que pueden utilizarse también para otros tipos de accionamientos con piezas complementarias (unidades normalizadas).
Válvula reductora de presión (Druckminderventil). Válvula que mantiene constante la presión en la salida, independientemente del aumento de la presión de entrada. Es utilizada para reducir la presión de la línea a la presión oe trabajo deseada. La ma-
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yoría de estas válvulas tienen incorporado un manómetro.
del pistón, para transmitir hacia el exterior la fuerza del pistón del cilindro.
Válvula reductora de presión (Reduzierventil).
Vástago doble (Durchgehende Kolbenstange). Vástago que aparece en las dos caras del cilindro, y unido al pistón del cilindro.
Válvula reguladora de velocidad (GeschwindigkeitsRegulierventil) . Válvula antirretorno con estrangulación para la regulación de la velocidad del pistón de un cilindro de trabajo. Válvula selectora (Wechselventil) . Véase Válvula antirretorno con estrangulación doble. Válvula sin coincidencia con el escape. Con el accionamiento cierra primero la tubería de purga y acto seguido abre el paso del aire comprimido (no hay pérdidas de aire). Válvulas distribuidoras (Wegeventil) . Válvulas que determinan la apertura y cierre y las modificaciones en el sentido de la circulación. A la denominación πválvulas de vías∫ se le antepone el número de vías y el número de las posiciones de maniobra; p. ej., válvula de 3(2 vías, es una válvula con 3 líneas controladas y 2 posiciones de maniobra. Vástago del pistón (Kolbenstange) . Organo de transmisión de forma generalmente cilíndrica y solidario
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Vástago reforzado (Verstiirkte Kolbenstange) . Cuando son de esperar la presencia de elevadas cargas de pandeo, el vástago normal de un cilindro neumático es reemplazado por otro de mayor diámetro. Velocidad de avance ( Vorschubgeschwindigkeit). Velocidad en m(seg o m(min de los cilindros. Velocidad de circulación (Stromungsgeschwindigkeit). Velocidad económica de circulación del aire comprimido en las tuberías de 10 m(seg aproximadamente; velocidades mayores producen caída de presión demasiado grande. Velocidad económica de circulación del aceite 2 m(seg aproximadamente . Volumen aspirado (Ansaugvolumen). Cantidad de aire aspirado en NI(Nm3 ). Volumen de la carrera (Hubvolumen). Volumen del cilindro calculado .como producto del área del pistón por la longitud de la carrera.
Vocabulario alemán-español
Abluft. Aire de escape. Abluftdrossel. Estrangulador del aire de escape. Absperrventil. Válvula de bloqueo . Abstreifring. Junta de rascador. Ansaugleistung. Potencia de aspiración. Ansaugvolumen. Volumen aspirado. Anschlussplatten-Montage. Montaje en placas de conexión. Ansprechdruck. Presión de reacción. Ansprechzeit. Tiempo de reacción. Arbeitsdruckbereich. Margen de presiones de trabajo. Arbeitshub. Carrera de trabajo. Arbeitszylinder. Cilindro de trabajo. Atmosphiirischer Druck. Presión atmosférica. Atmosphiirischer Uberdruck, Atü. Sobrepresión atmosférica. Aufbereitete Druckluft. Aire comprimido preparado. Ausgangsstellung. Posición de reposo. Ausschaltbetrieb. Servicio de parada. Aussetzbetrieb. Servicio intermitente. Automatischer Wasserableiter. Purgador automático del agua. Automatisierung. Automatización. Bar. Bar. Baukastensystem. Sistema de montaje por unidades normalizadas. Befestigungsart. Tipo de fijación. Betiitigen. Accionar. Betatigungskraft. Fuerza de accionamiento. Betriebsdruck. Presión de trabajo. Betriebsluftverbrauch. Consumo de aire (en servicio). Bildzeichen. Símbolos. Blende. Diafragma. Boden. Fondo. Bodenanschluss. Conexión del fondo. Dampfung. Amortiguación. Deckel. Cubierta, tapa. Deckelanschluss. Conexión de cubierta. Direktgesteuert. Mando directo. Doppelrückschlagventil. Válvula antirretorno con estrangulación doble. Doppelwirkende Zylinder. Cilindro de doble efecto. Drehschieber. Válvula de compuerta giratoria. Drehverteiler. Distribuidor giratorio. Drehzylinder. Cilindro giratorio. Dreistellungs-Ventil. Válvula de tres posiciones. Dreistellungszylinder. Cilindro de tres posiciones.
Dreiwege-Ventil. Válvula de tres vías. Drossel. Estrangulación. Drosselrückschlagventil. Válvula antirretorno con estrangulación. Drosselventil. Válvula estranguladora. Druck in kp. Presión en kp. Druck in kpfcm'. Presión en kpjcm 2 ¸ Druckabfall. Pérdida de presión, caída de presión. Druckbegrenzungsventil. Válvula limitad ora de presión. Druckluft. Aire comprimido. Druckluftaufbereitung. Preparación del aire comprimido. Drucklufmotor. Motor neumático. Druckluftspeicher. Acumulador neumático. Druckmessdose. Manómetro. Druckminderventil. Válvula reductora de presión. Druckmittelwiindler. Convertidor oleoneumático. Druckregler. Regulador de presión. Druckschalter. Interruptor de presión. Druckübersetzer. Multiplicador de presión. Druckventil. Válvula de presión. Druckwachter. Presostato. Duplex-Zylinder. Cilindro duplex. Durchflussmenge. Caudal. Durchgende Kolbenstange. Vástago doble. Eilhub. Carrera rápida. Einfachwirkender Zylinder. Cilindro de simple efecto. Eingangsquerschnitt. Sección de entrada. Einchnürung. Contracción. Eiserne Hand. Mano mecánica, robot. Elektro-Impulsventil. Electro-Válvula de impulsos. Engler Grad. Grados Engler °E. Entlüftung. Purga. Entlüftungsleitung. Tubería de purga. Entlüftungs-Uberschneidung. Coincidencia con el escape. Ex-Schutz. Protección antideflagrante. Filter. Filtro. Fittings. Accesorios de tuberías. F1anschbefstigung. Sujeción por brida. F1exokupplung. Acoplamiento flexible. Folgesteuerung. Mando secuencial. Fussventile. Válvula de pedal. Gabelkopf. Cabezal de horquilla. Geschwindigkeits-Regulierventil. Válvula reguladora de velocidad.
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Grundplatte. Placa base. Grundventil. Válvula base. Handschiebeventil. Válvula distribuidora manual. Handsteuerschieber. Distribuidor manual. Handventil. Válvula manual. Hub. Carrera. Hublange. Longitud de la carrera. Hubvolumen. Volumen de la carrera. Hubzahler. Contador de carreras. Hutmanschette. Retén exterior en forma de hongo. Hydropneumatik. Hidroneumática, Oleoneumática. Impuls. Impulso. Impulsgeber. Emisor de impulsos. Impulsventil. Válvula de impulsos. Indirekte Steuerung. Mando indirecto. Knickbelastung. Carga de pandeo. Kolben. Pistón, émbolo. Kolbenflache. Superficie del pistón. Kolbenkraft. Fuerza del pistón. Kolbenschieber. Distribuidor de pistón (axial). Kolbenstange. Vástago del pistón. Kompresibilitat. Compresibilidad. Kompresion. Compresión. Kompressor. Compresor. Kondenswasser. Agua de condensación. Kugelrückschlagventil. Válvula antirretorno de bola. Kühler. Refrigerador. Kürzhubzylinder. Cilindro de carrera corta. Kv- wert. Coeficiente Kv. Lagerbock. Soporte basculante. Leitung. Línea, tubería. Luftdruck. Presión del aire. Luftmenge. Caudal de aire. Luftverbr~ch. Consumo de aire. Magnetspule. Bobina magnética. Magnetventil. Válvula magnética. Manometer. Manómetro. Manschette. Retén obturador. Membran. Membrana. NC-Ventil. Válvula NC. Negativ-Steuerung. Mando negativo. Nenndruck. Presión nominal. Netz. Red. NO-Ventil. Válvula NO. Nockenventil. Válvula de leva. Nockenwellen-Steuerung. Mando por árbol de levas. NuIIstellung. Posición cero. Nutring. Anillo obturador. Nutzkraft. Fuerza útil. Nennweite. Diámetro Nominal. Offner. Válvula de apertura. Olbremszylinder. Cilindro de freno de aceite. Oler. Engrasador. Olgegenbremsung. Contrafrenado de aceite. OlnebeI. Niebla de aceite.
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O-Ringo Junta tórica. Phon. Fono. PH-System. Sistema Oleoneumático (mixto). Pneumatisch-elektrische Steuerung. Mando electroneumático. Pneumatisch-hydraulische Steuerung. Mando óleoneumático. Pneumatisierung. Neumatización. Positiv-Steuerung. Mando positivo. Programmsteuerung. Mando programado. psi. Libra por pulgada cuadrada. Pufferung. Amortiguador. Reduziernippel. Rácor reductor. Reduzierventil. Válvula reductora de presión. Regeltechnick. Técnica de la Regulación. ReguIierschraube. Tornillo de regulación. Relaisventil. Válvula de relé. Ringflache. Superficie anular. Ringleitung. Línea en anillo. Rollenhebelventil. Válvula de palanca y rodillo. Rotierender Luftanschluss. Toma de aire giratoria. Rückleitung. Línea de retorno. Rückschlagventil. Válvula antirretorno. Ruhestellung. Posición de reposo. Rundschalttisch. Mesa circular de división. Schalldampfer. Silenciador. Schaltplan. Esquema. Schaltstellung. Posición de maniobra. Schlagpresse. Prensa de percusión. Schlauchklemme. Abrazadera para mangueras. Schlauchkupplung. Empalme para tubos flexibles . Schlauchleitung. Manguera. Schliesser. Válvula de cierre. Schnellentlüftungsventil. Válvula de escape rápido. Schwenkflansch. Brida oscilante. Servo-Steuerung. Servo-mando. Sicherheitssteuerung. Mando de seguridad. Sicherheitsventil. Válvula de seguridad. Sinnbild-Symbol. Símbolo convencional. Spannzylinder. Cilindro de sujeción. Speicher. Acumulador. Sperrventil. Válvula de bloqueo. Steuerleitung. Línea de mando. Steuern. Mandar. Steuerschiene. Regleta de mando. Steuerzylinder. Cilindro de mando. Stick-Slip-Effekt. Movimiento a tirones. Strlimungsgeschwindigkeit. Velocidad de circulación. Taktvorschubgerat. Alimentador de avance al compás. Tandem-Zylinder. Cilindro tándem. Tasterventil. Válvula de pulsador. T-DUO-Manschette. Retén obturador T-DUO. Teller-Ventil. Válvula de disco. Topfmanschette. Retén interior en forma de vaso.
Uberlastun~sicher. Protección de sobrecargas. Uberschneidungsfrei (ventil). Válvula sin coincidencia con el escape. Umsteuerventil. Válvula de inversión. Ventil. Válvula. Verdichter. Compresor. Verschlusskupplung. Acoplamiento de cierre. Verstarkte Kolbenstange. Vástago reforzado. Verziigerung. Retardo. Vier-Wege-Ventil. Válvula de cuatro vías. Volumetrischer Wirkungsgrad. Rendimiento volumétrico. Vordruck. Presión inicial. Vorschubeinheit. Unidad de avance. Vorschubgeschwindigkeit. Velocidad de avance. Vorsteuerung. Mando previo o servomando.
Vorwarmer. Recalentador. Warmetauscher. Cambiador de calor. Wartungseinheit. Unidad de mantenimiento. Wasserabscheider. Condensador de agua. Wechselventil. Válvula selectora. Wegeventile. Válvulas distribuidoras. Windkessel. Depósito, acumulador. Zeitschalter. Interruptor horario. Zuluft. Aire de alimentación (de entrada). Zuluftdrossel. Estrangulador de aire de alimentación. Zweihandsteuergerat. Aparato de mando bimanual. Zweileitungssystem. Sistema de dos líneas. Zwei-Wege-Ventil. Válvula de dos vías. Zwischenspeicher. Acumulador intermedio. Zylinder. Cilindro.
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Indice alfabético
A Accionamiento a distancia, 54 - continuo, 118 - directo, 52 - eléctrico, 56 -manual,53 - mecánico, 53 Acoplamiento flexible, 95 Acumulador, 12 Aire comprimido, 7 - de aspiración, 9 Alimentador de avance rítmico, 83 Area de fuga, superficie de fuga, 161
B
Compresor de circulación, 8 - de discos, 8 - de émbolo, 8 Condensado, lO Conjunción, 101 Consumo de aire, 37 - - comprimido, 13 Convertidor oleoneumático, 71
o Diagrama de funcionamiento, 107 - de movimiento, 107 Digital, 101 Disjunción, 102 Distribuidor de rotación, 22
Bloque de mando, 77
E
e
Enunciado binario, 101 Esquemas espacio, tiempo, operaciones, 116 Estrangulación del aire de alimentación, 62 - - de escape, 62
Cadena de mando, 96 Caudal,13 Cilindro de émbolo, 29 - de freno de aceite, 73 - de impacto, 35 - de membrana, 28 - - arrollable, 29 - giratorio, 35 - multiposicional, 35 -tándem, 34 Circuito regulador, 96 Coincidencia con el escape, 47 Compresor, 8
F Fluídicos, elementos, 100, 104 Función de memoria, 103 - NO (Inversión), 102 -NO-0,104 - NO-Y, 104 - temporal, 103 -0,102 -Y, 101
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H
T
Humedad absoluta, 10
Técnica de transporte neumático, 155 Tubería de derivación, 14 Turbomotores, 71
Instalaciones neumáticas, 7
L Línea en anillo, 14
M Mantenimiento preventivo, 160 Mesa circular de división, 86 Motores de discos, láminas, 68 - de engranaje, 71 - de pistón radial, 68 - neumáticos de émbolo axial, 68 Multiplicador de presión, 74
N Negación, 102
p Pérdida de aire, 160 - de presión, 13 Piezas de desgaste, 161 Placas de conexión, 93 - para montaje en batería, 93 Posición de reposo, 43, 46 Programador, 78 - con cinta de levas, 79 Puntos de estrangulación, 13 - de fuga, 160
s Señales analógicas, 10 l Silenciador, 95
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u Unidad de mantenimiento, 23 - neumática de avance para accionamiento lineal, 80 - oleoneumática de avance, 82 - - de giro, 83
v Válvula antirretorno, 60 - - con estrangulación, 62 - - con estrangulación mecánica graduable, 63 - de apertura, 43 - de cierre, 43 - de cuatro vías, 45 - de cursor plano axial, 51 - de disco, 49 - de distribuidor axial, 51 - de dos posiciones, 46 - de dos vías, 43 - de escape rápido, 63 - de impulsos, 54 - de mando previo (servo-válvulas), 56 - de secuencia, 65 - de simultaneidad, 65 - de tres posiciones, 46 - de tres vías, 43 - distribuidora de disco, 51 - estranguladora, 67 - limitad ora de presión, 65 - magnética, 56 - reductora de presión, 66 - retardadora, 57 - selectora, 61 Válvulas de accionamiento directo, 56 - - neumático, 54 - de asiento de bola, 47 - reguladoras de velocidad, 62 Velocidad de circulación, 13 - del pistón, 39
Esta edición se tenninó de imprimir en Febrero de 2008. Publicada por ALFAOMEGA GRUPO EDITOR, SA de c.v. Apartado Postal 73-267, 033\1, México, D.F. La impresión se realizó en PROGRAMAS EDUCATIVOS, S.A. de c.v., Calz. Chabacano No. 65 Local A, Col. Asturias, Cuauhtémoc, 06850, México, D.F.
