NEUMATICA 2

__

J = m .(a ' + b' ) = 4X(30' + 20')= 43333 Kg 'cm2 12 12 '

Figura 7.55. Representación de la velocidad angular.

Para calcular la energía máxima que se deberá absorber, deberemos considerar la velocidad final. Una aceleración producida gracias al aire comprimido, si no está limitada por restricciones en la cámara de escape, puede ser considerada como una aceleración uniforme. El movimiento comienza en cero y alcanza al final, el doble de la velocidad media.

Para el cálculo de la energía cinética y, según las condiciones de la fig. 7.56, se puede considerar que este giro es lento, con lo cual la velocidad angular será:

y la energía cinética descrita será: 2 E, = ..!. J . w2 10-3 - 433,33 xl ,05 O 24 K f 2 2 x 1000 ' gcm.

Para movimientos neumáticos rápidos, los cálculos se deben basar en este valor (el doble de la velocidad media). 146 I © ITP·Paraninfo

©

9\fC E~SA

©

9Il:: ESPAÑA. $A.

© ITP·Paraninfo ;

147

ACTUADORES

ACTUAOORES

Una vez localizado, en la información del fabricante, un actuador que cumpla estas características, la elección habrá sido adecuada.

7.8.4. NUEVOS ACTUADORES DE GIRO Los actuadores de giro antes expuestos son, generalmente, los más cono· cidos y utilizados en casi todos los sectores industriales. No obstante, la tecnología neumática avanza con rapidez y es capaz de dar respuestas instantáneas a cualquier requerimiento del mercado y, por este motivo, se han diseñado nuevos modelos de actuadores rotativos que cumplen adecuadamente las necesidades de un mercado cada vez más exigente con respecto a los procesos en que se utiliza la manipulación y la robótica. Dentro de estos modelos nuevos, la figura 7.58 muestra una mesa giratoria mediante un actuador de paletas. La mesa es apoyada sobre un rodamiento y forma un conjunto compacto. Es posible, en este elemento, establecer una regulación del ángulo de giro y detectar magnéticamente la posición establecida. Figura 7.59. Actuador giratorio con doble cremallera y piñón .

La figura 7.59, muestra otra mesa giratoria con accionamiento, en este caso, de piñón-doble cremallera. La mesa apoya sobre rodamientos y es capaz de sustentar cargas elevadas con relación a su tamaño y girarlas con suavidad y precisión. También se dispone, en este caso, de la posibilidad de regular el ángulo de giro y, además, absorber la energía cinética por mediación de amortiguadores hidráulicos.

7.8.5. ACTUADORES ROTOLlNEALES

Figura 7.58. Mesa giratoria con actuador de paleta.

148 / © ITP· Paraninfo

Estos elementos, están estudiados para la manipulación de piezas pequeñas en máquinas automatizadas, mecanismos robotizados, posicionamientos o cargas y descargas de puestos de trabajo, donde sean necesarios movimientos lineales y rotativos combinados. La ejecución del elemento es compacta, estando integrados ambos movimientos en un solo cuerpo, y pudiendo realizar simultánea o independientemente la translación y el giro. © ITP·Paraninfo /

149

ACTUADORES

ACTUADORES

7.9.1. PINZAS CON APERTURA ANGULAR

figura 7.60. Actuador rotolineaL

~ 7.9 PINZAS NEUMÁTICAS La manipulación de productos representa una fase esencial en la mayoría de los procesos industriales. En la industria, las funciones de manipulación son necesanas en cada una de las operaciones de alimentación y descarga de las máquinas que operan en el proceso. En capítulos anteriores, vimos como los movimientos lineales o rotativos nos proporcionan ejes con giros capaces de cumplir cualquier requerimiento en la traslación o posicionado de piezas. Los cilindros sin vástago o mesas lineales son elementos útiles para estos trabajos .. También con ayuda de la tecnología de vacío se pueden sUjetar piezas mediante ventosas adecuadas. En definitiva, el objetivo final de toda manipulación es sujetar la pieza para poderla trasladar posteriormente a través de ejes matrices. Las pinzas neumáticas, en este aspecto, podemos considerarlas como las "manos" que cogen y sujetan estas piezas.

Figura 7.61. Pinza con apertura angular.

La figura 7.61 muestra una pinza con apertura angular de los dedos. Su funcionamiento es como sigue: Un émbolo está unido por el vástago a un sistema de dedos con puntos giratorios que, a su vez portan un sistema de rodadura que se desliza sobre una pista. Cuando la presión aparece en la cámara superior del émbolo, los dedos de las pinzas cierran hasta completar el reCOrrido. La apertura es posible, evacuando la presión de la cámara superior e introduciéndola por la inferior. 7.9.1.2. Pinzas angulares con gran esfuerzo prensil Esta pinza, ha sido diseñada para aplicaciones en las que se requieren grandes esfuerzos de manipulación.

Existen varios modelos de pinzas pero, de entre todos, podemos destacar las siguientes familias, en función de su forma de trabajo:

Su construcción, partiendo de un cilindro compacto, permite un mantenimiento rápido y sencillo, gracias a la calidad de estos cilindros.

• Pinzas con apertura angular de los dedos. • Pinzas con apertura paralela de los dedos. • Pinzas autocentrantes.

Cuando los dedos están cerrados, el mecanismo de transmisión articulado de la pinza entra en funcionamiento, ori-

• Pinzas con tres dedos dispuestos a 120°. • Pinzas con apertura de los dedos a 180°. • etc. 150 / © ITP-Paraninfo

Figura 7.62. Pinza angular de gran esfuerzo prensil.

© ITP-Paraninfo /

151

ACTUADORES

ACTUADORES

ginando una elevada y estable fuerza prensil, incluso ante un descenso de la presión.

Actuador rotativo

--""'-'"""'-.

Rodamiento de bolas

7.9.2. PINZAS CON APERTURA PARALELA En la figura 7.63 puede verse una pinza cuyo funcionamiento básico es idéntico a la anterior, pero con algunas connotaciones distintas. Los dedos no están libres, están guiados por un sistema de patines de rodadura, los cuales tienen como misión principal corregir el arco creado por la unión del vástago, los dedos y el giro de los mismos y transformarlo en un movimiento de traslación lineal para los dedos. Un movimiento lineal y sincronizado en toda la longitud de apertura y cierre. Estas pinzas, según la forma que se le dé a los dedos, pueden coger objetos por el exterior o por el interior de los mismos, según convenga en cada aplicación. La figura 7.64 muestra dos tipos de dedos para aplicaciones distintas.

I I

I 1 I

Guía de rodillo~ transversales

Guía soporte

Rodamiento de bolas

Figura 7.65. Pinza de apertura paralela de precisión.

El accionamiento rotativo de la pinza está equipado con rodamientos a bolas y el actuador rotativo es usado como fuente de conexión de los dedos. Este tipo de pinzas, puede ser empleado en sala limpia (eLEAN ROOM), clase 10.

] 7.9.3. PINZAS AUTOCENTRANTES Figura 7.63. Pinza con apertura paralela.

Figura 7.64. Dedos para presión externa e interna .

7.9.2.1. Pinzas de apertura paralela de precisión Esta pinza neumática, de accionamiento rotativo, ha sido diseñada para posicionamientos de alta precisión, manipulación y ensamblaje de piezas de pequeñas dimensiones. La apertura y cierre de los dedos, mediante un sistema de rodillos transversales, se produce de forma paralela, pudiendo trabajar realizando tanto presiones internas como externas en las piezas. 152 / © ITP-Paranin!o

Figura 7.66. Pinza autocentrante.

© ITP-Paranin!o /

153

ACTUADORES

ACTUADORES

En la figura 7.66 vemos que un mecanismo de piñón-cremallera proporciona a los dedos un movimiento lineal, sincronizado y autocentrante. Su construcción, de doble émbolo, permite obtener un esfuerzo considerable en la fuerza prensi 1.

7.9.4. PINZAS DE TRES DEDOS La pinza de la figura 7.67, se utiliza para realizar cierres y aperturas de tres dedos concéntricos, dispuestos a 120°. En este caso el funcionamiento es diferente al del resto de pinzas vistas hasta ahora. El cierre y la apertura de los dedos se consigue por un mecanismo de cuña y leva accionado por un cilindro neumático. Por sus características, estas pinzas, son muy útiles para manipulación y centrado de piezas en manipulación, robótica, etc.

mismo plano. Esta, sin embargo, puede abrir y cerrar los dedos en función de un abatimiento del plano de 180°. Evidentemente, gracias a este abatimiento, en trabajos de manipulación es posible eliminar el movimiento de uno de los ejes. El funcionamiento es, según la figura, bastante simple: un émbolo neumático con una cremallera tallada en su vástago, engrana con dos piñones periféricos que, a su vez, están unidos sólidamente a los dedos que sujetan. El recorrido del émbolo proporciona un arco de giro de 90° a cada dedo.

7.9.6. CONSIDERACIONES SOBRE LAS PINZAS Como ya hemos hablado anteriormente, el objeto fundamental de las pinzas, como elementos finales en la manipulación de piezas, es el de sujetarlas con garantía para su posterior traslado. Por este motivo, las pinzas deben reunir las características siguientes: Figura 7.67. Pinza de tres dedos.

• Gran fuerza prensil en relación a su tamaño. • Poco volumen ocupado.

7.9.5. PINZAS CON APERTURA A 1800

• Ligeras (poco peso adicional al resto de mecanismos). • Con detección de la posición de los dedos abiertos/cerrados. • Facilidad de acoplamiento.

7.9.7. SELECCiÓN DE LAS PINZAS Para la selección de estos componentes, es necesario tener en cuenta algunas consideraciones:

Figura 7.68. Pinza con apertura a 180°.

La figura 7.68 muestra una nueva forma constructiva de pinzas. Las anteriores, presentaban una apertura y cierre de los dedos siempre en el 154 / © ITP·Paraninfo

Fuerza prensil La fuerza prensil que puede realizar la pinza viene detenninada mediante gráficas que proporciona el fabricante. Gráficas similares a la de la figura 7.69. © ITP·Paraninfo /

155

ACTUADORES

ACTUADORES

dedos para una pinza de apertura paralela que deba sujetar una pieza circular. Sin embargo, aunque la figura sea elocuente, se han de tener en cuenta una serie de factores.

+ -1---

En la figura 7.71 vemos cómo la fuerza prensil por dedo se descompone en Y2 de la fuerza total del cilindro y, además teniendo en cuenta el ángulo que le demos a las muescas en los dedos, tendremos: 2·F Q= -

1

=1 l()

20

t9 a

30

siendo:

Longitud de voladizo L (mm)

• Q = Masa de la pieza.

Figura 7.69. Gráfica de fuerza en pinzas.

•F

= Fuerza de sujeción en los dedos.

No obstante, también hay que considerar que en el transporte de piezas es posible que se produzcan aceleraciones y deceleraciones fuertes o paradas súbitas del movimiento. En este caso, hay que prever una reserva suplementaria de fuerza prensil como seguridad de sujeción. Esta reserva, puede establecerse en función de la construcción de los dedos, de los valores de velocidad, aceleración, frenado, etc. Como punto de partida, se pueden prefijar unos valores iniciales: fuerza prensil entre JO Y 20 veceS superior al peso de la pieza.

F

-~

Ra1h

~

7.9.8. CONSTRUCCiÓN DE LOS DEDOS

F

'\

~. Ra2h

Ci-

~

Áa1 0/2

0/2

~

Q

Correcta

Figura 7.71. Descomposición de fuerzas en los dedos.

Incorrecta

Si en la fórmula anterior contemplamos un coeficiente de seguridad para cubrir las aceleraciones, frenadas y paros, tendremos:

Figura 7.70. Formas, correcta e incorrecta, de dedos para pinzas.

Para el funcionamiento seguro y correcto de las pinzas, es importante fijar la atención en la construcción de los dedos. La figura 7.70 nos muestra de una forma muy expresiva lo que no debe hacerse en el diseño de los 156 / © ITP·Paraninfo

© 9VC ESPAÑA. SA,

Q=2F. K

t9 a

© ITP-Paraninfo

/157

ACTUADORES

Tomando como valores para K: • K = 0,5 para velocidades moderadas . • K = 0,25 para velocidades altas con aceleraciones y paradas bruscas. Otra consideración importante es la siguiente: Se debe procurar sujetar siempre las cargas por su centro de gravedad o lo más cerca posible de él. La figura 7.72 nos muestra un estudio de comportamiento de las fuerzas y los momentos que inciden sobre los dedos de una pinza cuando la carga está desplazada.

Definición ~ 8.1. DEFINICiÓN DE VAcío Se puede definir el vacío como la ausencia de aire en el interior de un espacio dado. Esta ausencia de aire en el interior reduce la presión atmosférica existente a valores próximos al cero absoluto, creando una diferencia de presión entre el interior y el exterior del mismo.

Ra, Rb: Reacciones sobre los dedos de la pinza.

Por ejemplo, si disminuimos la presión en un recipiente cerrado, evacuando el aire de su interior, se crea vacío y, por consiguiente, existirá una diferencia de presión entre el interior y el exterior del recipiente, generando la presión exterior una fuerza sobre las paredes del mismo, que será mayor cuanto menor presión haya en su interior.

Figura 7.72. Reacciones sobre los dedos con carga desplazada.

Tendremos las siguientes fuerzas y momentos: Fuerzas:

Figura 8.1. Aspirador.

Momentos:

IM=O

158 / © ITP-Paraninfo

Por este motivo, podemos decir que un aspirador por sí solo no aspira: sino que crea en su interior una presión menor que la atmosférica, y en consecuencia el aire y el polvo son llevados hacia su interior debido a la mayor presión externa. © ITP·Paraninfo /

159

DEFINICiÓN DE

VAcío

DEFINICiÓN DE

VAcío

aplicaciones neumáticas convencionales. Esta es la razón por la cual pasan a primer plano fenómenos hasta ahora considerados de forma secundaria.

~ ~pat =Presión atmosférica Pv = Presión de vacío Figura 8.2. Ventosa.

En resumen: hemos de reducir en lo posible todas las caídas de presión pero sin crear volúmenes a evacuar excesivamente grandes, puesto que esto supondrá un coste de tiempo y energía (mayor caudal de succión).

8.1 .2. GASTO DE ENERGíA EN LOS DIFERENTES GRADOS DE VAcío

Tampoco una ventosa se adhiere por si sola a una superficie, pero sí se fija por la mayor presión que la rodea. La presión atmosférica.

El consumo de energía para producir el vacío, aumenta asintóticamente hacia el infinito cuando aumenta el grado de vacío. Es importante, para optimizar la relación energética, trabajar con el menor nivel de vacío posible.

8.1.1. CONSIDERACIONES ENTRE VAcío y SOBREPRESIÓN

Para ilustrar mejor lo anteriormente dicho, supongamos una bomba de cuerpo cilíndrico con pistón, como la mostrada en la figura 8.3

Tanto la neumática convencional de sobrepresión como la técnica del vacío, están basadas en la circulación de aire desde las zonas de presión más alta hacia las zonas de presión más baja (diferencia de potencial).

101,3kPa (0%)

10,13kPa (90 %)

40,52 kPa (60%)

1,013kPa (99 %)

0,1013 kPa (99,9 %)

] E

Por esta razón, la interdependencia y las leyes físicas entre flujo, presión y fuerza que rigen el comportamiento del aire en las aplicaciones de vacío son exactamente las mismas que en las aplicaciones convencionales, aunque-con ciertas "peculiaridades"; por ejemplo:

J E

~

N

Ó

• Podemos decir que, en el caso de vacío, el flujo es "opuesto" ya que el aire fluye desde zonas a presión atmosférica (presión más alta) a zonas de depresión o presión de vacío (presión más baja). E

• La diferencia de presión siempre es limitada. • Adquieren mayor importancia en vacío aspectos como: - RESISTENCIA AL FLUJO. - VOLÚMENES MUERTOS O INNECESARIOS QUE HAY QUE EVACUAR Y QUE TIENEN QUE REDUCIRSE AL MíNIMO. Estos dos últimos factores presentan un cierto nivel de controversia, puesto que unas conducciones de mayor sección nos ofrecen menores resistencias al flujo, pero, por el contrario, aumentan el volumen que hay que evacuar. • Hay que tener en cuenta también que cuando se habla de técnica del vacío, estamos hablando de la quinta o sexta parte de la energía disponible en las 160 I © ITP·Paraninfo

Figura 8.3. Bomba cilíndrica con pistón.

©

svr::

ESfW\IA. SA.

© ITP· Paran info /

161

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

Según la ley de BOYLE, a temperatura constante (T) la presión absoluta (P) en un gas, es inversamente proporcional al volumen (V) ocupado por el mismo. p. V =

Constante

Si aumenta el volumen, disminuye la presión. En la figura 8.3 se ve claramente como tirando lentamente del pistón de la bomba, la carrera efectuada representa el trabajo desarrollado para incrementar el volumen inicial y conseguir el nivel de vacío. El campo del vacío se subdivide en tres sectores principales analizados en la tabla de la figura 8.4.

BAJOVACio

VAcio INDUSTRIAL

0-20 %

20-99%

PARA MANIPULACiÓN

• PARA ELEVACIóN

Y

• MANIPULACIÓN

REFRIGERACiÓN

.AUTOMATIZACIÓN

Supongamos que el volumen total a evacuar (ventosas + tubería) sea de 1 litro, el volumen de la ventosa sea 0,1 litro y el nivel de vacío del sistema de -90 Kpa. Cuando se abra el paso de vacío, la depresión del sistema se reduce a -80 Kpa. Por tanto, antes del inicio del trabajo, la bomba debe aumentar el vacío de -80 Kpa a -90 Kpa. El tiempo de evacuación a -90 Kpa. es de 7 s. y a -80 Kpa es de 1,9 s. Por tanto, el tiempo de evacuación desde -80 Kpa a -90 Kpa será (7 - 1,9 = 5,1 s.). Esto significa que la bomba debe trabajar en 5,1 s. El dato se encuentra en la figura 8.6 y pone en evidencia el tiempo de evacuación de una bomba de vacío normal, por aire comprimido, en función del nivel de vacío.

VAcío DE PROCESOS >99%

Figura 8.5. Sistema centralizado .

Figura 8.4. Grados de vacío usados en diferentes sectores.

7s

7

6

-,7

5

8.1.3. VAcío CENTRALIZADO O DESCENTRALIZADO Un sistema de elevación con ventosas, puede proyectarse de diversas formas; por ejemplo: utilizando una sola fuente de vacío para alimentar todas las ventosas o bien utilizar una fuente de vacío para cada ventosa. La elección de uno u otro método, está condicionada a la capacidad de carga deseada, al consumo de aire y al requerimiento de seguridad. En la mayoría de los casos, es más eficaz la segunda solución.

1,9 s

~

E

iñ

2

11

110.. 1/

o O

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

kPa Figura 8.6. Diagrama de tiempos de evacuación.

Sistema centralizado Sistema descentralizado Es un sistema como el mostrado el la figura 8.5, en la que se aprecia que disponemos de una bomba de vacío junto con su recipiente auxiliar, montada en la posición central. 162 I ©

ITP· Paraninfo

©

sva:::: ESI'AÑA. SA.

Con un eyector de vacío sobre cada ventosa se trabaja desde O hasta el vacío máximo en cada ciclo. El volumen a evacuar es, por tanto, 0,1 litro, que repre©

svr: ESPAÑA.

SA.

© ITP·Paraninfo I

163

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

senta la décima parte del caso antes analizado y, por lo tanto, el tiempo de evacuación también será la décima parte del calculado anteriormente.

VACUOSTATO

o

~

Según se refleja en el diagrama de la figura 8.6 el tiempo de evacuación para 0,1 litros de O a -80 Kpa es solamente de 0.19 segundos, siendo mucho más ventajoso que los 5,1 calculados para el sistema centralizado (26 veces menor).

ANTlRRETORNO

EYECTOR Figura 8.8. Colocación de antirretorno .

VACUOSTATO

Figura 8.7. Sistema descentralizado.

DEPÓSITO

EYECTOR

Figura 8.9. Colocación de depósito de seguridad.

8.1.4. SEGURIDAD PARA CARGAS SUSPENDIDAS Si se proyecta un sistema de elevación para vacío, se debe verificar en primer lugar, por razones de seguridad, lo siguiente: • El sistema se debe calcular para elevar una carga superior a la real (ver cálculos para ventosas) teniendo en cuenta los coeficientes de seguridad que se dan en este apartado . Con el fin de impedir que la carga pueda soltarse de las ventosas por error, es necesario bloquear el dispositivo de amarre mientras la carga está suspendida. Para aumentar la seguridad se puede proveer de señalizaciones acústicas o luminosas al sistema para que nos adviertan del descenso de vacío a partir de un valor preestablecido.

~ 8.2 PRESiÓN ATMOSFÉRICA

Para proteger el sistema de una caída de vacío por la rotura de un tubo, es necesario montar una válvula antirretorno entre el eyector y la ventosa como se muestra en la figura 8.8.

Si imaginamos la atmósfera compuesta por diferentes capas, resulta evidente que cada una de ellas descansa sobre la otra, hasta alcanzar la superficie terrestre y sobre ella, percibiremos el resultado de estas cargas suceSivas, que conocemos como presión atmosférica y que es la fuerza que el aire ejerce sobre cada cm2 de la superficie terrestre por efecto de la fuerza de gravedad. Naturalmente, hay que tener en cuenta que nuestro planeta está en constante movimiento sobre sí mismo y alrededor del sol y, en consecuencia, cabe imaginar una serie de variaciones en las capas del aire, que se manifiestan como variaciones de la presión. No obstante, su valor podemos establecerlo al nivel del mar y con una temperatura de 0° en: 101,3 Kpa.

Una solución con mayor seguridad es la de colocar un depósito entre la bomba y la ventosa. Este depósito proporciona una reserva en caso de pérdida imprevista o caída de vacío. Este montaje se muestra en la figura 8.9.

1 Pa (Pascal), es equivalente a 1 N/m 2 Luego, esto significa que , una columna de aire de 1 m2 , a nivel del mar, ejerce una fuerza de 101.325 N sobre la tierra.

164 / © ITP-Paran info

©

© SVC ESI>AÑA. $A

SVC ESPAÑA.

$A

© ITP· Paraninfo /

165

DEFINICiÓN DE

VAcio

DEFINICiÓN DE

VAcio

donde:

LA PRESiÓN ATMOSF¡;RICA SE REDUCE HACIA CERO EN FUNCiÓN DE LA ALTURA

H = Z, -Zo = K logn(Po

IP,)

y haciendo K = RT = 29,3(273 + O'G)

Pasando de logaritmos naturales a decimales, tendremos: H = K . 2,302585 Log(Po I p,) H = 18.418 Log(Po IP,)

2.500

t

5,4. 10 ·15 TORR

50

40 Figura 8.10. Relación entre presión y altitud.

~ 30

z

w ~ 20

8.2.1. VARIACiÓN DE LA PRESiÓN CON LA ALTURA

\

\

r\.

"~

::J

Como se ha visto anterionnente, la presión atmosférica genera una fuerza motriz; si ésta varía, en consecuencia, varía también la presión. Esto se debe tener en cuenta y considerarlo en función de la altura que se encuentre el lugar de trabajo. Hasta 2.000 metros de altitud la presión se reduce cerca del I % cada 100 metros. Esto significa que una aplicación de vacío calculada para elevar 100 Kg. a nivel del mar, verá reducida su capacidad de elevación a 89 Kg. en una altura de 1.000 metros. La fónnula para calcular la presión en función de la altura viene dada por:

~

«

10

75

~

5

110

~

50 ...........

100

100

200

300

400

PRESiÓN

o

r-...... t-.....

500

600

-

750 mmHg .

Figura 8.11. Parámetros atmosféricos en función de la altura. Z,

P,

lo

Po

JdZ = -RT JdP I P

166 / ©

ITP·Paraninfo

© SIVC ESPAÑA, Si\.

© ITP·Paraninfo /

167

DEFINICiÓN DE

VAcio

DEFINICiÓN DE

8.2.2. MEDICiÓN DE VAcío (Unidades)

VAcio

Valores de ores"10 n baio la oresión atmosfér"c I a kPa

mbar

Torr

-kPa

mmHg

inHg

% Vacío

101,3

1013

760

O

O

O

O

Nivel del

Existen varias formas de expresar un determinado nivel de vacío:

mar

100

• Como una presión absoluta

Valor numérico positivo menor que la presión atmosférica.

1000

90

900 ·

80

800

50

500

40

400

• En porcentaje

Vacío absoluto

De forma que cuando nos referimos a un vacío del 90% estamos diciendo que en el sistema, tanque, ventosa, etc. queda solamente el 10% del aire que tendría si estuviese a presión atmosférica. Es decir, expresa el % de vacío conseguido respecto al vacío absoluto.

O

-200

1-

i-

300

-50

·70 200

i-

·80 -90

O

O

-101,3

20 t30

·10

-300

1-

-400

1-

-1 5

·500

1-

·20

1-

40 t-

·60

!--

100

10 1·5

-40

200 ~

1-

-30

100 10

-100

500

300

20

Valor numérico positivo, mayor cuanto menor es la presión absoluta.

!--

-20

400

30

• Como presión de vacío

-10

600

60

Valor numérico negativo para indicar presiones inferiores a la presión atmosférica.

!--

600

700

70

• Como una depresión

700

50 t60 ¡70 t-

-600

-700

1-

·25

!--

-760

80 t90

-30

i-

100

Figura 8.13. Comparativo de los distintos modos de expresión de vacío.

~ 8.3 GENERACiÓN DEL VAcío Los dos sistemas más comunes para la generación del vaCÍo en aplicaciones industriales, ambos muy extendidos en la actualidad, son las bombas mecánicas accionadas por un motor eléctrico y los eyectores fluídicos basados en el principio VENTUR!.

Presión en bar Nivel de la presión de utilización

8.3.1. BOMBAS MECÁNICAS P. abs.

P. rel.

Fundamentalmente el principio de funcionamiento es común a todas las bombas mecánicas, en definitiva, consiste en el hecho de cambiar de un modo u otro un cierto volumen de aire que fluye de la zona de aspiración, (por ejemplo: un tanque), a la zona de escape, atmósfera. Creando de esta forma una depresión en el interior del tanque, con respecto al valor de la presión atmosférica que reina en el exterior del mismo. Existen varios modelos de bombas mecánicas, pero como ejemplo citaremos solamente las más importantes:

Presión atmosférica P. atm .

o

! P - Relativa +

P, Absol uta

Vaclo absoluto Figura 8.12. Diferentes expresiones del vacío .

168 / © ITP-Pa raninfo

• VENTILADOR CENTRÍFUGO ©

sw::: ESPAÑA,

Sil..

© ITP-Paran info /

169

DEFINICiÓN DE

• • • • •

DEFINICiÓN DE

VAcio

Teóricamente y sin entrar en detalles referente a la construcción de estos modelos, podemos decir que una bomba de vacío es un compresor conectado al revés. No obstante, la tabla de la figura 8.14 nos proporciona una idea de sus ventajas e inconvenientes que nos puede ser bastante útil para establecer un criterio inicial de selección de las mismas.

VENTILADOR CON CANALES LATERALES BOMBA DE PISTÓN BOMBA DE PALETAS BOMBA DE MEMBRANA BOMBA DE ÁLAVES

Ventilador centrífugo

~ Ventajas:

Vontilador con canales laterales

8.4 EYECTORES

Ventajas:

- Pocas partes en movimiento. - Gran caudal. - Robustez.

- Pocas partes en mer vimienlo. - Gran caudal. - Reducido consumo

VAcio

deenergla.

Inconvenientes:

Inconvenientes:

- Nivel de vacio bajo. - Marcha y paro lentos. - Ruido elevado.

- Nivel de vaclo bajo. - Marcha y paro lenlos. - Ruido elevado.

Los eyectores son componentes que utilizan la energía cinética de un fluido para producir una depresión. El funcionamiento de estos componentes se basa en el principio de BERNOULLI referente a la Ley de conservación de la energía, cuyo enunciado podemos expresar según la siguiente ecuación: 1 2 1 2 P1 +-o·V = P2 +-O·V 2 1 2 2

Siendo: 1_ _ B_o_m _ b_a_d_e-,p,-i_s-,to_'n_---1

Ventajas :

Bomba de membrana

P = Presión del fluido

Ventajas:

- Pocas partes en movimiento. - Oimensiones reducidas. - Precio relativamente bajo.

- Precio rela\Ívamente bajo.

Inconvenientes:

Inconvenientes:

- Elevada emisión de calor. Elevado manteni-

- Caudal reducid o.

/) = Densidad V = Velocidad

o

miento.

ESCAPE I--_B _o'--m - -'b.:.a_d:.e'--"p"a"le"ta:.s=----I

Ventajas:

1_--=B"o.:.m .:.b : .a::...::d:.:e"á::l=av.:.e:.s=-----i

Ventajas:

- Alto vacio y gran caudal. - Ruido relativamente bajo.

- Gran caudal. - Poco mantenimiento.

Inconvenientes:

Inconvenientes:

- Riesgo de contaminación del fluido. - Precio allo. - Alta frecuencia de mantenimiento. - Elevado calor.

- Elevado precio. - Elevada emisIÓn de calor. - Ruido elevado.

Figura 8.15. Principio de funcionamiento del eyector.

Figura 8.14. Características de las bombas mecánicas.

170 I

© ITP-Paraninfo

©

svr: ESPm\ SI\.

© ITP.Paraninfo

/171

DEFINICiÓN DE

VAcio

DEFINICiÓN DE

VAcio

Si la velocidad, la densidad y la presión del aire son constantes en la alimentación y hacemos pasar este fluido a través de una tobera (Fig. 8. J5) con un orificio de pequeño diámetro, a la salida de esta tobera la corriente de fluido circulará con una velocidad muy alta y la presión en esa zona decrecerá (zona del difusor). La gran velocidad del fluido en esta zona arrastra el aire cercano a ella haciendo que entre en el difusor y forme parte de la misma corriente. La relación de la sección del difusor con respecto a la tobera, viene a ser aproximadamente el doble. Si aislamos un cierto volumen (una ventosa o un tanque) en contacto con la salida de la tobera y hacemos pasar la corriente aire de alimentación por la tobera y el difusor, conseguiremos extraer el aire contenido en dicho volumen generando, evidentemente, un vacío. Esto es generalmente conocido como efecto VENTUR!.

El flujo que un eyector puede aspirar, tiene su valor máximo al inicio (Fig. 8.1 6) cuando el volumen a evacuar se encuentra a presión atmosférica, va disminuyendo este a medida que aumenta el nivel de vacío. Esto es totalmente lógico, porque cada vez la diferencia entre la presión del volumen que se está extrayendo y la presión existente en las cercanías de la tobera, es menor.

8.4.1. CARACTERíSTICAS DE UN EYECTOR

8.4.2. INFLUENCIA ENTRE FLUJO DE ASPIRACiÓN Y PRESiÓN DE VAcío

Las características principales de un eyector vienen determinadas por la forma y dimensiones de la tobera y el difusor, puesto que de estos elementos depende: • EL FLUJO MÁXIMO DE ASPIRACIÓN

El flujo máximo de aspiración, es el caudal de aire máximo que el eyector es capaz de aspirar en la unidad de tiempo. Siendo expresado este valor, en NL/min.

La presión máxima de vacío, indica el nivel máximo de vacío que podemos lograr mediante el eyector seleccionado.

En los gráficos de la figura 8.17 se observan las diferencias siguientes: Con una tobera y un difusor de menor tamaño, se obtiene un flujo de aspiración menor, pero se puede alcanzar un nivel de vacío mayor que con un eyector que disponga de una tobera y un difusor de mayor diámetro (Fig. 8.17) .

• LA PRESIÓN MÁXIMA DE VACÍO Pv

p PRESiÓN DE VAclo

Pv ~ TOBERA 2

Qmax

mm

Qmax

Figura 8.17. Relación PV I Qmax.

Q o~--------------~~~~ PRESiÓN ATMOSF~RICA

Figura 8.16. Relación P/Q.

172 / ©

ITP-Paraninfo

Estas dos particularidades hay que tenerlas muy en cuenta, porque según las materias que se vayan a manipular por vacío, nos encontraremos con sistemas más o menos estancos es decir, con o sin fugas . Y, en el caso de aplicaciones con fugas, probablemente, será mas adecuado trabajar con presiones de vacío relativamente bajas y sin embargo utilizar eyectores con gran capacidad de caudal en la aspiración para poder compensar las fugas del sistema. © ITP·Paraninfo /

173

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

8.4.3. EYECTOR CON DOS ETAPAS Si nos basarnos en las conclusiones anteriores, los eyectores con dos etapas de aspiración, reúnen en un solo componente la ventaja de tener un gran caudal de succión y, además, un alto nivel de vacío. La primera etapa de este eyector se compone de una tobera de pequeño diámetro que proporciona un alto nivel de vacío. El difusor de esta primera etapa, que tiene una sección doble que la de su tobera, actúa a su vez corno tobera para la segunda etapa, la cual está diseñada exclusivamente para obtener un alto caudal de succión al inicio, quedando luego anulada por un antirretomo cuando se alcanza el nivel de vacío máximo correspondiente a esta etapa. La figura 8.18 y el esquema 8.19, reflejan lo expuesto anteriormente.

Alta presión de vacio

2" Etapa

1" Etapa

~

ALlMENTAC

Gran caudal de succión

1 1

A

B

/1

/

T"

"'-1 ,r.,

~

CAPE

ANTIRRETORNO

VAcío Figura 8.19. Esquema del eyector de dos etapas.

8.4.4. EYECTOR MULTIETAPA La teoría expuesta en el apartado anterior, trae corno consecuencia el eyector multietapa. Al aumentar una etapa (Fig. 8.20) se reduce el consumo de energía y se aumenta el caudal de aspiración. El eyector consta de una tobera de 1,2 mm. de 0 para alto nivel de vacío y de dos difusores/tobera para el gran caudal de aspiración (Q2 y Q3).

Tobera A

~

L---.:\-----=:::~o\_--+ (ncremento del 250% en el caudal de succión

Caudal de aspiración

Figura 8.20. Principio del eyector multietapa.

Relación "Nivel de vacío - Caudal aspirado" L-_~

Qmáx _ _~.L..

Figura 8.18. Eyector de dos etapas.

174/ ©

ITP·Paraninfo

La curva de la figura 8.21 muestra la forma en que varía el caudal aspirado por un eyector dependiendo del nivel de vacío que existe en cada momento. © ITP·Paraninfo /175

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

a,

Presión de alimentación 4 bar -O. 'í:'

-0.8

.2

-0.6

"

-0.5

e'" g>

Q)

'O

~

Z

-0.7

,,~,"¡

=1-

f\ t~-J--

--

!-. 1--

_..

1 - - ' . - ._¡-- -

-DA

-"

-03 1--

f-

"

-02 . -01

c--I-

,

"

-1-t--

.

.

-l. .. J~ ...~p~

r--

-+ __ .r -

' - ¡--!:--,¡-+--

,....

,- -

r-

- ¡--'-

--E

i=-

Q,

Antirretornos

--1-1--

.. - ¡---

--t- 1.-

l-

:a1 ., '" " ( "I/minso (ANR)'" ) '" "Caudal" aspiración 20

-

a,

o

90

120130

Figura 8.22. Esquema del eyector multietapa.

Figura 8.21. Relación Nivel de vacio· Caudal aspirado.

• Zona estanca: Si la zona en que se desea obtener el vacío está perfectamente sellada, sin fugas , llegaremos a un punto en el que obtendremos el nivel máximo de vacío (Pmáx.). En este momento, el caudal que estemos aspirando será nulo. • Zona con fugas localizadas: Cuando la estanqueidad no sea perfecta en la zona en que estamos aspirando, no podremos alcanzar el valor máximo de vacío, porque tendremos una entrada de aire del exterior que dependerá de la sección por la que se originen esas pérclidas y de la diferencia de presiones existentes (nivel de vacío). El eyector nos llevará a un estado de equilibrio en el cual el caudal aspirado QI coincidirá con las pérdidas a un nivel de vacío deternúnado PI' Según el gráfico 8.21: Q¡ =30Nl/m.

Valor de las fugas.

PI = -0,2 bar

Presión de vacío máxima alcanzada.

• Zona con grandes fugas: Si el sellado en la zona a aspirar es nulo o se trata de manipular elementos muy porosos, las pérdidas de presión son tales que el eyector (a pesar de estar aspirando el caudal máximo Qmáx.) puede no ser capaz de restituir estas fugas y, entonces, crear un insignificante nivel de vacío. Dispone el eyector de dos antirretornos para aislar las etapas entre sí, en función del valor del vacío alcanzado en cada una de ellas (figura 8.22). 176 / ©

ITP·Paraninfo

Eyector multietapa con economizador de energía. El eyector de la figura 8.23, es un eyector multietapa con electroválvulas de alimentación de aire y expulsión de pieza, vacuostato y filtros; todo ello montado en una unidad. Este eyector está pensado para los sistemas de manipulación, en los cuales, es importante mantener un bajo consumo de energía. Según el símbolo de la figura 8.24 al sistema descrito en el apartado anterior, se le ha añadido una tercera válvula antirretorno con objeto de retener la presión de vacío sin necesidad de consumir aire comprinúdo en la alimentación. Por lo tanto, se consigue AHORRO DE ENERGÍA.

Figura 8.23. Eyector multietapa.

El eyector está funcionando hasta conseguir una depresión establecida en el vacuos tato, cuando esta depresión es alcanzada, la electroválvula se desconecta y la presión de vacío es retenida por la válvula R¡. © ITP·Paraninfo /

177

DEFINICiÓN DE

VAcio

DEFINICiÓN DE

VAcio

Unidades combinadas

EV1(Eleetroválvula alimentación)

Son unidades que integran un eyector de dos etapas, electroválvulas para el control de vacío y soplado, ajuste del caudal de soplado, filtro de succión, silenciador de escape y vacuostato (Fig. 8.26). EV2 (Eleetrov. expulsión)

Vacuostato

ectrov vu a allmentaclón

v

Silenciador

Figura 8.24. Esquema del eyector multietapa.

,,

.. _--_

El aparato vuelve a ponerse en funcionamiento cuando el valor de la presión de vacío desciende hasta el umbral establecido en el vacuostato con nivel mínimo admisible. De este modo y según la comparación de los gráficos de la figura 8.25, existe una clara diferencia, entre un sistema tradicional y otro sistema con economizador. En la parte superior del gráfico el eyector debe ser alimentado constantemente para mantener la presión de vacío, sin embargo, en la parte inferior la alimentación es intermitente, estando el tiempo de intervalo (T) entre conexiones condicionado al grado de estanqueidad de la superficie del producto a transportar.

, ,

1/

/'

Control positivo

de pieza Consumo de aire

, ,

- 0,75 ba - 0,70ba - 0,50 ba

'1/

ALIMENTACiÓN CONTINUA

U

Consumo de aire

L,.,

n _ NTERVALO

ALlMENTACI ÓN INTERMITENTE

Figura 8.25. Diagrama comparativo de eyectores con y sin economiz~dor.

ITP·Paranin!o

Filtro

'----.,¡ ---1-' : >t-----------3F--t ........... ,_____ ___, Electroválvula expulsión

g Vacuostato

Figura 8.26. Esquema de una unidad combinada.

Cuando la presión de vacío en la línea del filtro es mayor que la que podemos conseguir en la 2' etapa del eyector, la lengüeta de goma (antirretomo) se cierra provocando que el aire de la conexión de vacío sea sólo aspirado a través de la primera etapa del eyector (etapa de alta presiól) de vacío). Cuando en una instalación de vacío son necesarias varias ventosas, los eyectores pueden ser montados de forma modular en bloques con alimentación y escapes comunes, a través de placas finales.

/

Control posijivo de pie~a

178 / ©

Antlrretorno

El cambio desde la fase de alto flujo de aspiración a la fase de alta presión de vacío se realiza espontáneamente a través de una lengüeta de goma que hace las funciones de antirretomo y que está situada entre el filtro de succión y la cámara de la segunda etapa del eyector.

Vacío Mbim (-0,86 b~ ,)

- O,SO ba

,,

.._-,

El número máximo de unidades que se puede colocar en un bloque depende del tamaño del eyector que lo compone y de si el escape se realiza por uno o por los dos lados. En la figura 8.28 vemos un conjunto de unidades modulares montadas en bloque, dispuesto para comandar un número de ventosas. © ITP·Paraninfo / 179

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

De las consideraciones anteriores, las tres primeras están interrelacionadas con la última. Por este motivo hay que estudiar, en primer lugar, el objeto que queremos manipular, su forma geométrica, su porosidad, su calidad superficial y todo aquello que pueda entorpecer el cierre estanco entre la ventosa y el objeto a manipular, o la estanqueidad de la conducción hasta el eyector. Y por tanto, se pueden prefijar, inicialmente, dos tipos de sistemas: • SISTEMAS ESTANCOS • SISTEMAS CON FUGAS En cada caso, el cálculo y el criterio usado en la selección del eyector es diferente y, por tanto, es conveniente estudiarlos por separado.

8.4.6. SISTEMAS ESTANCOS Figura 8.27 . Aspecto de una unidad combinada .

Para sistemas de vacío cuyos valores de fuga son muy bajos o casi nulos, como por ejemplo: conducciones estancas o ventosas que realizan buen contacto con la superficie del objeto a elevar y que a su vez el objeto es compacto y sin porosidad apreciable, el nivel de vacío alcanzado, en estos casos, se puede considerar el máximo que es capaz de proporcionar el eyector. y por tanto, la capacidad de flujo del eyector estará condicionada solamente al volumen de aire a evacuar y al tiempo de respuesta que exijamos al sistema. Por todo ello, para la selección del eyector se pueden realizar los cálculos mediante el empleo de las siguientes fórmulas :

Figura 8.28. Unidades combinada s montadas en bloque.

Q,

=V [~~ )

T, = 3 T,

8.4.5. SELECCiÓN DE LOS EYECTORES

V=

Para seleccionar el tamaño del eyector de forma adecuada, hay que considerar los parámetros siguientes: • Caudal de succión necesario.

(s)

,, · D'· L 4·100,0

(litros)

Donde:

• Presión final de vaCÍo que se desea alcanzar. • Tiempo de respuesta del sistema. • Fugas del objeto a manipular por: forma geométrica, porosidad, ondulación, etc. 180 / © ITP·Paraninfo

(NI/min)

©

Q¡ Caudal medio requerido

Nl/min.

TI Tiempo de respuesta para e163% de Pv

s

T 2 Tiempo de respuesta para el 95% de Pv

s

sva: EWÑA. 5A.

© ITP·Paraninfo /

181

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

V Volumen a evacuar

I

0,2 0,18

D Diámetro del interior del tubo

mm.

L Longitud del tubo

V

0,16

~

m.

~

y la máxima capacidad de flujo necesaria en el eyector será, entre 2 y 3 veces el caudal medio:

..,ñi "'"

0 ,14 0,12

/

0.1

/

.....-

/ Seecj6 1 mm 2'

/ I

0,08

(.)

0,06 0.04 0,02

o

o

20

40

60

80

100

DEPRESIÓN (·KPa) Figura 8.30. Pérdidas a través de un orificio.

8.4.7. SISTEMA CON FUGAS Para los sistemas de manipulación por vacío donde existen fugas, por ejemplo: manipulación de materiales porosos o superficie rugosa (figura 8.29) la situación para el cálculo es totalmente diferente a la anterior. En este caso, para mantener el nivel de vacío deseado, en primer lugar hay que localizar y evaluar las fugas del sistema, con el fin de poder compensarlas con un eyector, el cual tenga una capacidad de flujo de succión mayor que la necesaria para un sistema estanco.

k Ir t

/\.....

Ventosa

I Objeto

Material poroso

V

8.4.8. DETERMINACiÓN DE LAS FUGAS EN SECCIONES DESCONOCIDAS Si se desconoce el valor de la sección expuesta a fugas, un método sencillo para determinarlas, es posible según el ejemplo siguiente: EZH

Ventosa P = 4,5 bar

~Objeto

'- Vacuómetro Ventosa

Material rugoso

Figura 8.29. Succión en materiales porosos o rugosos.

Material poroso Figura 8.31. Determinación de fugas.

8.4.7.1. Fugas a través de secciones conocidas Cuando es conocido el valor de la sección que origina la pérdida de presión, con la ayuda del gráfico 8.30, es fácil hallar el caudal de fuga. Los valores del gráfico, son para un orificio de lmm2 de sección. Para obtener la pérdida total, basta multiplicar el valor obtenido en el gráfico, por la sección total localizada. 182 / ©

ITP·Paraninlo

© SVC ESPAÑA. SA.

Un sistema de vacío para manipular un material poroso, según el esquema de la figura 8.31. El circuito de vacío está compuesto por una ventosa y un eyector alimentado a 4,5 bar. Cuando la presión de vacío se estabiliza, el vacuómetro indica un valor de -400 mmHg. Para hallar el valor del caudal de fugas se procede de la siguiente forma: © ITP·Paraninlo /

183

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

Alimentando el eyector a 4,5 bar, en el gráfico (a) de la figura 8.32 pueden leerse los siguientes valores:

----+----

-700

o; -500 I

0-600

• Presión de vacío = -650 mmHg.

..s -400 -

:F-soo E

• Caudal máximo = 12 NI/min.

i

l o~ -300

; :~~~ :-y_

6 --

Sin embargo la lectura por orden 1 - 2 - 3 del gráfico (b) nos indica:

,,-100

~ ~

• PI = -400 mmHg. (presión en el vacuómetro) • QL = 5 NI/min. (caudal de fugas)

....

-"- ____1-

0-350

-S-400

Que es el resultado de un eyector trabajando en un sistema sin fugas.

-.;..,-f---l----'--·H

E

:._~---: O:

I

.~.

:0

t

-300 @l -250

T

I

u

g!

.g

"

80

i

,

.2 -200

00

05 203040 60

-

.~

Q.

Caudal de succión (NI/min)

-100

l

~

a 05203040

60

80 100

Caudal de succión (NI/min)

Figura 8.33. Comparación de valores para dos eyectores distintos.

Gráficos presión de vacío I Caudal de succión -700

.~ ~+-~+

.-1_

~.

~~t

-700

c; -600 I

¡..

\;

~ -500

\

~

~..

-; -400 0 - 6 .!;l I > ¡ al

-300 ~200

-o

.J-~

.. -

"__ -

Presión de alimentación (bar)

.

I -

-

I

'00

I!! a.

-~-

-_.

.~

.g

f

-1-- -- -- - f

8.4.10. CÁLCULOS PARA SELECCIONAR EL TAMAÑO DEL EYECTOR Una vez conocido el valor de las fugas , para calcular el Qmáx. del eyector, (cuyo valor nos indica el tamaño y el diámetro de la tobera), se procede según el siguiente cálculo, teniendo en cuenta que para hallar el tamaño del eyector, es necesario sumar el valor de las fugas (QL) al caudal medio requerido (Q,) .

--L-

-100 @l

o

5

1

10

15

20

Caudal de succión (NI/min)

O, =V ( ~~ } OL T, =3 -T,

(NI / min)

(s)

Figura 8.32. Gráficos presión de vacío I caudal de succión.

V

8_4.9. CONSIDERACIONES PARA LA SELECCiÓN DEL EYECTOR EN UN SISTEMA CON FUGAS. ¿ALTA PRESiÓN O GRAN CAUDAL DE SUCCiÓN? No se puede establecer una regla fija que nos decante por una u otra elección. En todo caso, según el resultado obtenido de la comparación de los datos técnicos del fabricante, se debe seleccionar el eyector más adecuado en cada caso, de forma que sea capaz de compensar las fugas del sistema, y mantener la presión de vacío requerida. 184 / © ITP-Paraninfo

¡¡ -D' L 4·1000

(litros)

O~ = (2 = 3)·0 ,

(NI/min)

Donde: QL Caudal de fugas

NI/min.

Q 1 Caudal medio requerido

NI/min.

TI Tiempo de respuesta para el 63% de Pv

s

T2 Tiempo de respuesta para el 95 % de Pv

s © ITP-Paraninfo

/ 185

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

V Volumen a evacuar

Tiempo de respuesta

D Diámetro del interior del tubo

mm.

L Longitud del tubo

m.

Conexión ElectroNeumát.

-, O;

Para obtener los resultados con mayor rapidez, el cálculo puede realizarse utilizando los gráficos 8.37 y 8.38. Fijando el volumen (V) y el tiempo de respuesta TI Ó T 2 , obtendremos el caudal máximo (Qmáx)' y para seleccionar el tamaño del eyector tendremos que sumarle a este caudal (Q max. . ) hallado en el .grafico, tres veces el valor de las fugas, quedando finalmente:

J:

E

,S .2

">

'"

"e

'tl

Caudal del eyector = Qm" + (3· Ql)

ON OFF

(NI / min)

[

'0 .¡¡;

1

a.

~

L~.

1Vagio

Pv PV . 95%

Pv . 63%

V

~ T,

l

2T,

fiAb'l1

I

3T,

Tiempo de respuesta (s) Figura 8.35. Gráfico de tiempo de respuesta.

~ 8.5. CÁLCULO DEL TIEMPO DE RESPUESTA DE LOS SISTEMAS Desde la apertura de la electroválvula para alimentación del eyector (figura 8.34) hasta conseguir el vacío final en la ventosa, existe un tiempo de ciclo. Este tiempo puede representarse como una entrada en escalón (figura 8.35) y está condicionado a la capacidad de succión del eyector y al volumen de aire que hay que evacuar en el sistema de conducción, ventosa, y finalmente, al nivel de vacío que se quiera conseguir.

El gráfico, antes mencionado, relaciona el tiempo TI necesario para alcanzar el 63 % de la presión de vacío final, y el tiempo T 2 empleado en alcanzar el 95 % dePv.

8.5.1. CÁLCULO DEL VOLÚMEN A EVACUAR El volumen de la conducción relaciona el área y la longitud del tubo entre el eyector y el sistema: ventosa, tanque, etc. en que se quiere crear vacío. Para el cálculo de la sección efectiva de paso en las tuberías de conducción hay que tener en cuenta los siguientes factores: • RESISTENCIA AL FLUJO (PÉRDIDA DE CARGA)

Electroválvula alimentación

• REDUCCIÓN AL MÍNIMO DE LOS VOLÚMENES A EVACUAR Evidentemente, estos dos factores representan una gran desavenencia, pues una conducción amplia proporciona menor resistencia al flujo pero, sin embargo, aumenta el volumen a evacuar y, como consecuencia, el tiempo de respuesta o el tamaño del eyector.

Figura 8.34. Esquema de montaje de vacío.

186 / © ITP-Paraninfo

En resumen, hay que diseñar las conducciones con la sección efectiva adecuada para obtener resistencias al flujo admisibles y la longitud menor posible para disminuir el volumen que hay que evacuar. La figura 8.36 nos proporciona un valor efectivo entre longitud y diámetro interior del tubo. ©

srvr:

EsPAÑA SA.

© ITP-Paraninfo /

187

DEFINICiÓN DE

VAcio

DEFINICiÓN DE

Gráfico sección efectiva Diámetro Intenor det tubo (mm)

60

r - - - _9

.s~ U .!!1 '" e 'o

NI/min.

T¡

Tiempo de respuesta para el 63% de Pv

s

s

T2

Tiempo de respuesta para el 95% de Pv

V

Volumen a evacuar

40

D

Diámetro interior del tubo

mm.

30

L

Longitud del tubo

20

S

Sección efectiva del tubo

m. mm 2

I r----.;.......§.6__-.:._

'8

Máxima capacidad de flujo del eyector

50 -

N

E

Qmáx.

VAcio

10

~

0,t:::;;;::;;:I;;:~;:;;~~~~~~~ 0.02 0.05 0.1 0.2 0.5 1 ~ 5 10 Longitud del tubo (m)

8.5.3. MÉTODO GRÁFICO PARA EL CÁLCULO DEL TIEMPO DE RESPUESTA

Figura 8.36. Gráfico de sección efectiva.

8,5.2. CÁLCULOS PARA DETERMINAR EL TIEMPO Una vez determinado el caudal de succión y el volumen de la conducción y ventosa o sistema, el tiempo de respuesta, viene determinado por las siguientes fórmulas:

T,= V(~)

T,= 3T, V=

(s)

(s)

1t · O'· L 41000

O1 = (~ 2

(titros)

= ~). 3 O

O,= S·11,1

·

mal:

(NI / min)

8:888~

(NI/min)

"--: - I

",-: .,-__

0,1

.L

0,2 0,3

0,5 0,7 1

2

3

5

7 10

Longitud tubería (m) Figura 8.37. Cálculo del volumen.

Donde:

Q¡

Ó

Q2 (elegir el menor)

Caudal medio requerido

Nl/min.

Máxima capacidad de flujo de la conducción NI/min. 188 / ©

I

0,001

ITP·Paraninfo

Con los gráficos que se muestran a continuación, es posible hallar el tiempo de respuesta de un sistema de forma cómoda y rápida. En el gráfico de la figura 8.37 se relacionan: el diámetro de la conducción y la longitud. La figura 8.38 © ITP·Paraninfo

/ 189

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

nos proporciona el tiempo de respuesta en función del volumen anteriormente hallado, y el caudal (Qmá) del eyector elegido. Con el gráfico anterior es posible hallar directamente el volumen a evacuar en la tubería de conducción:

Con este nuevo gráfico se determina el tiempo de respuesta TI o T2 necesario para evacuar un volumen de aire o el paso efectivo S (mm 2 ) de la válvula y tubería.

Ejemplo:

Ejemplo: Hallar el volumen de una tubería de 5 mm., de diámetro interior y 1 m. de longitud.

Hallar el tiempo TI de respuesta para evacuar el volumen calculado en el ejemplo anterior de 0,02 litros con una presión de vacío final del 63% de Pv, utilizando un eyector cuyo caudal de succión máximo es de 12 Nl/min.

Solución: Interpolando la longitud de la tubería de 1 m. verticalmente con su diámetro interior de 5 mm. obtendremos el resultado de:

Solución: Interpolando, en el gráfico, el caudal (Qmáx) del eyector de 12 Nl/min. con la línea inclinada del volumen a evacuar (V = 0,02 litros) obtendremos el resultado de:

V = 0,02 litros

TI =0,3s T 2 = 0,9 s

8.5.4. RENDIMIENTO DE UN EYECTOR El rendimiento es un criterio aplicado para realizar una comparación objetiva entre la eficacia de las toberas de aspiración (de una o de varias) y podemos expresarlo mediante la siguiente fórmula: r¡(pv)

1 + t(pv)· Q V

0,1

0,2 0,3

0,5 0,7

1

2

f)

T1,

, 0.3

0,6 0,9 1,5 2,1 0,1

3 -~ 5 7

6

i,"Q

20 30

50 70 100

(sec) = 63 % de Pv

S 152130

T2 (sec)

10

60 90

150

t(pv)

Tiempo de evacuación en segundos de un volumen (V) en litros con una presión de vacío Pv.

Q

Consumo de aire de la tobera (Nl/min.)

V

Volumen que debe ser evacuado (L)

300

=95 % de Pv

Figura 8.38. Tiempo de respuesta.

190 1© ITP·Paranin!o

Donde:

© SV[; ESPAÑA $A.

© S\II:: ESPAÑA SI\.

© ITP·Paranin!o 1191

DEFINICiÓN DE

~

VAcío

DEFINICiÓN DE

VAcío

En el caso de alimentación común de varios eyectores hay que calcular la tubería lo suficientemente amplia para evitar las fluctuaciones de presión. Estas variaciones en la presión de alimentación influyen en las curvas características, como se ha visto anteriormente, sobre la presión de vaCÍo y por tanto pueden también producir un funcionamiento anómalo de los vacuostatos.

8.6. RECOMENDACIONES PARA EL USO DE LOS EYECTORES

8.6.1. ALIMENTACiÓN DE PRESiÓN El diagrama de la figura 8.40 presenta rasgos comunes para todos los eyectores del tipo de alta presión de vacío. El máximo nivel se alcanza con una presión de alimentación entre 4~4,5 bar. Incrementando la presión por encima de estos valores solamente conseguiremos consumir más aire comprimido y un mayor nivel de ruido en el escape, posibilidades que deben ser siempre evitadas. El flujo máximo de succión se obtiene también con los mismos valores de alimentación, incluso, como se puede observar en el gráfico, con una alimentación a mayor presión el caudal de succión decrece. Por otra parte, el consumo de aire está representado por una proporción lineal en relación con la presión de alimentación. Hay que procurar que la alimentación del eyector sea segura y constante en su valor. Una caída de presión por debajo de los 4 bar provoca una importante disminución de la presión de vaCÍo. Se debe prestar especial atención a las conexiones y tubos de alimentación, sobre todo cuando se utiliza una tubería de alimentación común para varios eyectores.

8.6.2. FILTRADO DEL AIRE Es conveniente prever un filtro en la alimentación no mayor de 5 micras y otro en la succión para evitar que en el eyector y, sobre todo, en la tobera, que se introduzcan partículas y polvo del ambiente. Se recomienda utilizar en suc~ ción filtros con una porosidad de 30 micras, porque filtros de menor porosidad pueden originar caídas de presión importantes.

8.6.3, OTRAS RECOMENDACIONES Zona de alimentación ideal

T

Escapes

-'---'~',

En los modelos tipo caja, se debe tener cuidado de dejar un lateral libre, sin obstrucción, pues el escape lo realiza por una ranura situada a cada lado.

~ el

-798

E

-665

L-o;-:-i ~-i 50 ~

'é: -532

e.

I

~

e

E

'¡¡ ~ -399

-300

(J)

'O

-200

I

En los modelos con conexión de tubo en escape, la longitud del mismo no excederá de 0,5 m.

~ .¡¡;

I

(J)

25 'O

Circuito de vacío

O

E :;¡

-100

La longitud del tubo entre eyector y ventosa debe mantenerse lo más corta posible para evitar pérdidas innecesarias en el nivel de vaCÍo. También debe tenerse cuidado de no estrangular el tubo al fijarlo a la ventosa.

UJ

e

O

~_~~L!-' O Ü

O 6 Presión de alimentación (Kg/cm 2 )

La figura 8.41 muestra algunos eyectores existentes con sus características, ventajas e inconvenientes.

Figura 8.40. Zona de alimentación ideal en los eyectores.

192 / ©

ITP-Paraninfo

©

SI\IC ESPA~ SA

© ITP-Paraninfo /

193

DEFINICiÓN DE

VAcío

DEFINICiÓN DE

I-_E__y_e c_I_O_' _s_im - "p_le'---_--1

Ventajas:

VAcío

8.7.1. FUERZA DE ELEVACiÓN TEÓRICA ¡--_E-'y'--e'--c'--Io:c'__m .:c.::u'--II'--ie:::ta=-::p=a-----j

- Precio bajo - Ausencia de emisión de calor. - Reducidas dimensiones.

Ventajas:

- Extremado silencio - Ausencia de emisión de calor. - Consumo de energía relativamente bajo

-

1----- --1

Inconvenientes:

Inconvenientes:

- Elevado ruido - Bajo caudal de aire

- Mayor coste respeclo al eyector simple.

aspirado con alto

vacío o viceversa. - Elevado consumo de aire

Eyeclo, "slol"

I---"----'--'--'--'----~

Vo·t.j·•• ·

"

.

Eyector multicaraterísticas

- Compacto.

- Ausencia de calor.

Ventajas: . Elevado rendimiento. - Elevado caudal de aire aspirado y vacio

Pv

- Rápido y con poco

consumo de aire.

Inconvenientes :

Inconvenientes:

- Sensible a la conta-

- Mayor coste respeclo al eyector simple.

minación.

Figura 8.41. Formas constructivas de eyectores.

Figura 8.42. Principio de funcionamiento de una ventosa.

La fuerza de sujeción teórica que realiza una ventosa, viene determinada por la diferencia de presión entre la atmósfera y el interior de la ventosa, multiplicada por el área efectiva de la misma. Cuanto mayor es la depresión en el interior de la ventosa, mayor es la fuerza ejercida en el exterior debido a la presión que la rodea. F

T

~

=(p

•

1t

D'

- P ). _ . - · 981 v 4.100 '

(N)

8.7 VENTOSAS Donde:

La ventosa es el elemento final utilizado en la manipulación por vaCÍo. Constituye un sistema eficaz. simple y económico para el movimiento de los materiales más variados y es. por tanto, una alternativa a métodos de manipulación más complicados y costosos. La ventosa puede elevar, trasladar y coger objetos de peso variable, desde pocos gramos, hasta varios Kg. Su selección debe realizarse según los parámetros siguientes: • La fuerza a elevar.

Presión atmosférica

Kgf/cm2 absoluta

Presión en el interior de la ventosa

Kgf/cm2 absoluta

Diámetro de la ventosa

mm.

Fuerza teórica

N

o también:

• La posición del objeto (horizontal o vertical). • La forma geométrica.

2 n·0 F _ _Pv_ . _ _ 1013981 T - 760 4 .100' ,

(N)

• La compatibilidad del material. • La velocidad lineal o angular de traslación y el frenado. 194 / ©

ITP-Paraninfo

Presión de vacío en mm.Hg. © ITP-Paraninfo

/ 195

DEFINICiÓN DE

VAcío

DEFINICiÓN DE

FUERZA DE ELEVACiÓN TEÓRICA (N)

_.

lO Ventosa

...... • ..., '" ~ ..... r ..,.

A : Area de la ventosa (cm2)

¡--~

mbarltnm >19)

,

,

'"

~--4~ ' -

..., t= 53>

--

, • ,

10

13

0,031 0,125 0,283 O.78!:i

1.33

" " " "

2,01

3.14

4,91

.

t = coeficiente de seguridad

" " "

100

'25

8.04 12.60 19,60 31,15 50,24 78,SO 122,65

0,27

1.09

2,45

6,80 11,70 17,40 27.20 42,50 69,70 109,2 169.8 270.1 435,4 680, 3 1062.9

0,25

0,98

2 ,26

6.30 10,80 16.10 25.10 39,30 64,30 100.8 156,7 249.2 401 .9 62 7,9 981,2

0,23

0.92

2,07

5,80

S."

0,21

O...

1,89

5,20

9.90 13,40 20,90 32.10 53.60

".0 130,6 207,7 333,9 52U 817,6

0,19

0,76

1.70

4 ,70

8,10 12,10 18,60 29,50 48,2 0

75,6 117,6 186,9 301,4 471.1

735,9

0.17

0,67

1.51

4,20

7,20 10,70 16.70 26.20 42,90

67,2 104.5 166,1

654.1

0,14

0,59

1,32

3,70

6,30

9,40 14,60 22,90 37,SO

58.8

91.5 145,4 234,4

0.50

1,13

".3

572,4

0,12

3.14

5,40

8.00 12.60 19,60 32.1 0

50,4

78,4 124.6 200,9 313,9

490,6

14.70 23.00 36,00 58,90

VAcío

92,4 143,7 228,4 368.4 575.6

267,9 418,6

899,4

Figura 8.43. Tabla de fuerzas teóricas de ventosas.

Elevación horizontal: ~

• Dinámico • Estático

4 ~ 2

Elevación vertical: • Dinámico • Estático

~8 ~4

y la fuerza real de elevación será:

8.7.2. FUERZA DE ELEVACiÓN REAL Para el cálculo de la fuerza real de elevación hay que tener en cuenta los parámetros siguientes: • ORIENTACIÓN DE LA VENTOSA

Donde:

• VELOCIDAD LINEAL O ANGULAR DE TRASLACIÓN • FRENADO DE LA MASA Si combinamos los resultados teóricos con los experimentales, se pueden fijar coeficientes de seguridad que nos permitan calcular con garantía la fuerza real de elevación.

Fuerza real

N

Fuerza teórica

N

Coeficiente de seguridad Si empleamos la siguiente fórmula, podremos calcular directamente el diámetro de la o las ventosas necesarias en cada aplicación:

Ventosa

t

D=

4 7t

760 . W t . 100 Pv ·1,013 n

(m.m)

Donde:

w Elevación Horizontal

Elevación Vertical

n

Número de ventosas

w

Peso de la pieza Coeficiente de seguridad Presión de vacío

Figura 8.44. Formas de elevación con ventosas.

196 / ©

ITP-Paraninfo

Kgf.

© Svt:: ESPAÑA. $A.

mm.Hg © ITP·Paran info /

197

DEFINICiÓN DE DEFINICiÓN DE

VAcio

VAclo

8.7.3. CONSIDERACIONES SOBRE EL CIERRE DE LAS VENTOSAS En el cálculo de la fuerza real se puede observar que incluso aplicando factores de seguridad, como los indicados, se pueden manipular masas considerables. No obstante, también hay que tener en cuenta dos condiciones fundamentales referentes a las ventosas: • LA VENTOSA DEBE MANTENER SU TAMAÑO INICIAL • HAY QUE ASEGURAR QUE LA PRESIÓN DE VACÍO ALCANCE SU VALOR DE CÁLCULO

La primera de estas condiciones depende casi exclusivamente del material y calidad de la ventosa, y de la forma geométrica que hayamos elegido. Si esta forma geométrica es inadecuada o el material resulta demasiado débil, la ventosa puede deformarse y ello puede hacer que el área de contacto efectiva disminuya. (figura 8.45).

En este caso la circulación de aire se produce desde la zona de presión atmosférica hacia el interior de la ventosa a través del espacio existente en el borde que es lo que representa la restricción fija. El nivel real d: vacío depende de la relación entre la capacidad del eyector (flUJO de aSplTaClón) y el volum~n de las pérdidas (aire que penetra desde la atmósfera). Ejemplo: Supongamos una ventosa de diámetro 200 mm. que realiza un cierre en una placa dejando una restricción en el borde de 0,01 mm .

Luego el área de restricción será: S =D . !t . 0,01

=200 x 3,14 xO,01 =6,28 mm'

Si disponemos de un eyector cuya capacidad de flujo sea de 68 NI/min. por cada mm2 de sección efectiva será: 68/6,28 = 10,82 NI/min.

Tamaño original

Tamaño deformado Punto de presión mínima de trabajo

D>d

;].

10 9 8

« I/l

7

e

w

6

z

-o ¡¡;

5

w et:

4

:::;

d

D

« e Figura 8.45 . Cambio de área de contacto.

Si esto ocurre, se generarán pérdidas en el nivel de vacío debido a que penetra aire procedente del exterior, este fenómeno se puede considerar similar a un flujo continuo a través de una restricción.

Il.

/

.L 1

I

7-

S

Pv

------------~,~,----

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Figura 8.46. Cierre defectuoso del borde.

198 1 ©

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4 :

!!:.. 2

Pat = -1,013 bar

2 S::. 1mm ~~. (P~'I PRESiÓNDE ENTRAIilA

(P 1+1 .013),(1.89)(P,+1.013)

,/

f-.¡.--

j-

- -- --

-

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o

20

40

5~

60

Qn= 54,44

80

100

120

Q = Nl/min Figura 8.47. Gráfico PID. © ITP·Paraninfo 1199

ITP·Paraninfo

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

Con este valor y la ayuda del diagrama P/Q de la figura 8.47, para I mm 2 de sección efectiva puede observarse que con este caudal de pérdidas la caída de presión es del orden de 0,12 bar; con lo cual la presión de vacío P V dentro de la ventosa es por supuesto 0,12 bar menos que en el exterior. Esta pérdida reducirá la fuerza de elevación de la ventosa hasta un valor teórico de 37 Kg. aproximadamente. Si mantenemos las mismas condiciones pero con un flujo de aspiración mayor (\20 NI/min.) se consigue, según el diagrama, una diferencia de presión de 0,5 bar. Por otra parte, si logramos reducir el hueco a 0,00 I mm. la sección equivalente de este nuevo sistema será de 0,628 mm2 y el aire que penetra en el interior de la ventosa tomará características de flujo sónico limitándose entonces el caudal a 14 NI/min. por cada mm 2 de sección efectiva y, la pérdida de presión de vacío será entonces solamente del 6%. Este ejemplo sirve como caso práctico para comprender que gran parte de la eficacia de un sistema de vacío depende de la calidad del cierre que realicemos entre la ventosa y el objeto a manipular. La fuerza de cierre se realiza aplicando una fuerza mayor sobre la ventosa. ¿Cómo obtendremos esta fuerza? Esta fuerza la obtendremos del incremento en la diferencia de presión entre el interior y el exterior de la ventosa; también hemos visto como esta caída de presión es consecuencia directa del flujo de aspiración y no de la presión de vacío máxima del eyector, puesto que dicha presión no se puede obtener sino después de haber conseguido el cierre adecuado sobre la pieza.

SIL/CONA • Es un material de color blanco lechoso, semitransparente y más flexible que el NBR. Resiste temperaturas muy bajas y muy altas. Apta para uso alimenticio.

VITÓN • Se utiliza cuando las ventosas hayan de aguantar temperaturas extremadamente altas.

GOMA DE CONDUCCIÓN ELÉCTRICA • Para la manipulación de componentes electrónicos que puedan ser dañados por la electricidad estática.

8.7.4.2. Según la forma geométrica Para que el cierre de la ventosa sea lo más hermético posible, hay que estudiar el objeto que se quiere manipular y adaptarse ~ la ventosa con la forma geométrica más adecuada. Se muestran a contlUuaClOn algunos tIpOS de ventosas útiles para realizar diferentes tipos de trabaJO .

Ventosa universal Es el modelo más simple de ventosa, apto para la manipulación de objetos planos o ligeramente curvos.

Todo esto indica que la característica más importante, inicialmente, en un eyector es la de aspiración y no la presión máxima.

Figura 8.48. Ventosa universal.

8.7.4. SELECCiÓN DE LA VENTOSA

Ventosa con fuelle

8.7.4.1. Según el material

Se utiliza cuando existe la necesidad de compensar diferencias de nivel. Usando la ventosa con fuelle, con un so lo sistema se puede manipular objetos con altura y forma diversa. Esta ventosa tolera también pequeños desplazamientos, útil para ligeros movimientos de separación. Poco recomendable para elevaciones verticales .

El material con que se realizan las ventosas ha sido estudiado para cada situación en función de varios requerimientos:

NBR • Útil para aplicaciones normales, prácticamente el 90 % de ellas . Este material tiene buena resistencia al aceite y una modesta resistencia al envejecimiento.

200 / © ITP·Paraninfo

© SIVC ESPAÑA. SA.

Figura 8.49. Ventosa con fuell e.

© ITP·Paraninfo / 201

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

Ventosa multifuelle

Ventosa plana con refuerzo interior Son ventosas dotadas de un particular refuerzo interior que asegura una excelente estabilidad para la elevación y el movimiento en superficies lisas, también de grandes dimensiones como hojas de cartón, láminas de metal y de material poroso. Los refuerzos (apoyos interiores) impiden que el material se deforme por efecto de la presión hacia el interior de la ventosa y permite también aplicaciones con fuerza paralela a la superficie de apoyo de la ventosa.

Se utiliza para las mismas aplicaciones que la vista anteriormente, tolerando sin embargo, mayores diferencias de nivel, dando un movimiento de manipulación muy importante. No son idóneas para altos niveles de vacío. Se puede aumentar su rigidez mediante anillos. Figura 8.50. Ventosa multifuelle.

Figura 8.53. Ventosa con refuerzo interior.

Ventosa profunda Ventosa plana, interior con apoyo y válvula Se emplea sobre superficies curvas e irregulares, también en aquellas aplicaciones en que la ventosa debe sujetar en ángulo. No es conveniente su uso en superficies planas. Particularmente adaptada para la elevación.

En un montaje con varias de estas ventosas se ha evitado el riesgo de succión atmosférica por alguna, pues sólo abrirá el vacío cuando exista contacto con la superficie de apoyo. Por consiguiente, se puede garantizar mayor seguridad, menor consumo de aire y una toma de contacto muchísimo más rápida.

Figura 8.51. Ventosa profunda .

Figura 8.54. Ventosa con apoyo y válvula.

Junta esférica

Ventosa con perfil Cuando se deben mover objetos pesados, la ventosa puede encontrarse sometida a esfuerzos de flexión. A fin de evitar esto, la ventosa puede conectarse a una junta esférica (rótula). Las rótulas montadas en cada una de las ventosas que conforman el sistema de elevación pueden soportar elevadas cargas y adaptarse a la forma del objeto a manipular.

Figura 8.52. Junta esférica.

202

I © ITP-Paraninfo

¿

(

li

Estudiada para superficies irregulares y abrasivas, como bloques de piedra, de cemento y hojas de chapa granulada. Se emplea en superficies delicadas sin dejar marca. Esta ventosa se puede realizar en formas y dimensiones diferentes, en función del objeto a manipular. Para compensar eventuales inclinaciones de los objetos, puede dotarse con juntas esféricas_

Figura 8.55. Ventosa con perfil.

© SIW: ESPAÑA $A

© ITP-Paraninfo I

203

DEFINICiÓN DE VAciD

DEFINICiÓN DE

Ventosa con movimiento minimo

VAcio

puesta a punto de la ventosa

Particularmente adaptada para la manipulación de materiales delgados como papel y película plástica. Incorpora internamente una pletina regulable en altura que admitirá elevar, totalmente plano, sin riego de deformaciones.

Se recomienda que la ventosa tome contacto con la pieza sin demasiada presión y sin ser golpeada, dentro del rango de deformación del material de la ventosa. Un contacto suave es suficiente para una manipulación correcta. Especialmente en el caso de ventosas de pequeño diámetro, es importante precisar bien la posición.

Figura 8.56. Ventosa con movimiento mínimo.

8.7.5. PRECAUCIONES PARA EL USO DE VENTOSAS Las precauciones de carácter general que se han de observar para el uso de ventosas son: • Limpiar la tubería antes de hacer las conexiones, para evitar que el polvo u otras partículas entren en la instalación. • El vástago debe estar sometido siempre a cargas en su dirección axial. La carga en dirección transversal puede dañarlo. • Tener cuidado de no dañar el vástago, pues esto puede perjudicar a las juntas de cierre y producirse fugas.

Figura 8.58 . Puesta a punto de la ventosa.

En la figura se muestra la distancia (A) necesaria para que no haya lugar un choque innecesario contra la pieza.

En otros órdenes también deberemos considerar determinados aspectos que ahora se enumeran:

Posicionamiento y distribución

Montaje

Hay que poner atención en que el área de absorción de la ventosa sea menor que su superficie, de lo contrario se producirá una fuga.

La forma correcta es horizontalmente. El montaje inclinado o vertical debe evitarse a menos que sea absolutamente necesario. Sin embargo, si es inevitable, es importante asegurarse de que la sujeción ofrece suficientes garantías.

Cuando se transporta una gran superficie con varias ventosas, lo más importante es el posicionamiento equilibrado de las mismas y ha de prevenirse que no sobresalgan de la placa. En la figura 8.59 se ilustran estos conceptos.

Ventosa

t

r--'}v~ Ventosa Bien

Elevación HorilOntal

Ele\lación Vertical

Figura 8.57. Montaje de ventosas.

204 I © ITP· Paraninfo

:=f\Mal """M':""a"-I.J

Figura 8.59. Posicionamiento y distribución de ventosas.

© ITP·Paraninfo I

205

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

Fuerza de elevación, momento, fuerza horizontal Ventosa ~,

Cuando se eleva verticalmente una carga, no sólo influye el peso, sino también la aceleración y la depresión creada. (fig. 8.60a).

,

Se debe tratar de conseguir que el momento con que trabaja la ventosa sea el menor posible, tomando la carga por su centro de gravedad. (fig. 8.60b). En el caso de un movimiento horizontal con elevación vertical, la ventosa puede estar sometida a una gran fuerza dependiendo de la aceleración. En general, la fuerza horizontal dependerá del rozamiento entre la ventosa y la superficie. De todos modos, cuando el rozamiento entre la ventosa y la superficie sea bajo, la aceleración o deceleración en los movimientos horizontales tendrá que ser tan bajo como sea posible. (fig. 8.60c).

Ventosa

Figura 8.61 . Empleo de ventosa telescópica.

Superficies porosas Vento,a

~

I Ventosa

I

En el caso de manipulación de papel u otras piezas de superficie porosa, se debe seleccionar el diámetro de ventosa más pequeño posible, ya que muchas fugas de aire reducen la fuerza de succión, y por lo tanto necesitaríamos un incremento de la fuerza del eyector o de la bomba de vacío. Deberá tenerse en cuenta la selección de una mayor sección efectiva de la línea de conducción u otra apropiada.

a

• ••

veolo,a

~

b

\ Mar

-

Mal

Ventosa

e

Figura 8 ,60. Elevación, momento, fuerza horizontal.

Figura 8.62. Piezas porosas.

Manipulación a diferentes alturas Cuando la posición de la ventosa y la pieza entraña dificultades, como en el caso de la succión de piezas de diferentes alturas, se recomienda utilizar una ventosa de tipo telescópico, de tal modo que, dicho mecanismo sea el encargado de absorber la diferencia de alturas de trabajo. 206 / © ITP-Paraninfo

©

svr::: ESPANA. SA.

Piezas de material blando Cuando se manipula una pieza de material blando, como el vinilo, papel o materiales delgados, debido a la depresión, pueden aparecer ondulaciones o © ITP-Paraninfo /

207

DEFINICiÓN DE VAcío DEFINICiÓN DE VAcío

deformaciones. En estos casos, es recomendable el uso de una ventosa . - o con nervIOS, . y re d UClr " la Intensidad del vacío. mas pequena

Ventosa

Vinilo

Figura 8.65. Superficies inclinadas.

a el etc.

Figura 8.63. Piezas de material blando.

Láminas planas

~ 8.8 REGULACiÓN DEL VAcío

. Cuando se eleva una pieza de superficie grande, como por ejemplo una lamina de vldno, puede darse una gran fuerza con tendencia al desprendimiento. En estos casos deberá prestarse especial atención a la localización y tamaño de las ventosas.

Como se ha podido deducir en capítulos anteriores, la regulación de la presión de vacío tenderá a disminuir la presión diferencial entre la atmósfera y el nivel de vacío conseguido, siendo los valores más bajos de presión de vacío próximos al valor de la presión atmosférica, y los más alejados, los valores más altos. Con esta consideración se puede establecer que introduciendo la presión atmosférica o sobrepresiones superiores en un espacio sometido a vacío, el valor de la presión varía a medida y en función de la cantidad de aire que se introduce en su interior. También se han de tener en cuenta las siguientes circunstancias:

: ... :::::,::: ::.,:

Plancha de vidrio

• Dirección del flujo. • Rango de regulación con valores muy bajos.

Figura 8.64. Láminas planas.

Superficies inclinadas

8.8.1. REGULACiÓN DE ACCiÓN DIRECTA CON ACCIONAMIENTO MANUAL

~uando se eleva una pieza con superficie inclinada, no se debe sobrepasar un angulo a = 5°. Las ventosas adecuadas para esta aplicación toleran también pequeños desplazamientos, útiles para ligeros movimientos de separación. Sin embargo, no son recomendables para elevaciones verticales. 208 ! © ITP-Paranin!o

Los elementos que realizan esta función son reguladores de accionamiento manual instalados en la línea de presión de vacío y funcionan bajo los criterios comentados en el apartado anterior. Estos reguladores son de pasos variables y con rangos de regulación entre 10=75 0 TORR. © ITP-Paranin!o !

209

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

8.8.2. REGULACiÓN PROPORCIONAL DE LA PRESiÓN

Funcionamiento

A veces es necesario trabajar con di fe rentes presiones en un mismo proceso. Por ejemplo: cambio de gramaje del papel en la alimentación de máquinas en la industria de artes gráficas. En este caso es indispensable contar con elementos que sean capaces de regular esta presión de forma automática, es decir, que el valor de la presión obedezca a una señal eléctrica de consigna y además sea proporcional al valor de la misma. Los transductores de presión, como el que se muestra en la figura 8.66, cumplen con este cometido.

Cuando se incrementa la señal de mando, el piezoeléctrico de la aleta 1, produce una flexión sobre ésta y cierra la tobera 2. Ésta hace aumentar la presión en la cámara de la tobera 3, la cual, actúa sobre la superficie superior del diafragma 4, que fuerza la válvula 5 a bajar. Al descender, ella misma se cierra contra la válvula principal 6, que es presionada hacia abajo, abriendo la entrada 7. La alimentación de vacío pasará a través de la válvula principal dando lugar a una presión de vacío regulada en la salida. Este nivel de vacío es captado y convertido en señal eléctrica por el sensor de presión 8, el cual, realiza una realimentación al circuito controlador 9. El controlador realizará un balance entre la señal de mando y la presión de salida, asegurando que esta última permanezca proporcional a la señal de mando.

Estos componentes funcionan según un principio fluídico de tobera/paleta. Requieren una alimentación externa en sobrepresión para realizar el accionamiento de la válvula principal y regular, evidentemente, la vena fluida procedente de la zona de presión más alta (atmósfera) por mediación de un sensor, trabajando en anillo cerrado con un control eléctrico que establece un balance entre la señal de mando y la presión de vacío regulada.

linealidad: EIT209-303 F o

G 3/8"

{!. (760)

; ; -150 I (610) E -300 E (460)

~

-450

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"O

.g a.

' 8I -' 1*0'"

Señal de mando (VCC)

Figura 8.67. Señal eléctrica

I Presión regulada .

sel\al (le mando (vcc, mAce)

Alimentaci6n

de waefo (VAC)

IN

EIT 209

Bomba de vaelo Eyector

Figura 8.66. Regulador proporcional.

210 I© ITP-Paraninfo

TANQUE OUT \lacio relll,llado

Figura 8.68. Detalle de instalación.

© ITP-Paraninfo 1211

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

El gráfico de la figura 8.67, muestra la proporcionalidad existente entre la señal eléctrica y la presión de salida regulada. La figura 8.68 muestra los detalles de instalación de este componente.

8.8.3. REGULACiÓN DE LA PRESiÓN, REGULANDO LA PRESiÓN DE ALIMENTACiÓN DE LOS EYECTORES

Un circuito típico de regulación de presión de alimentación del eyector para regular la presión de vacío, es el de la figura 8.70. La electroválvula 1 tiene la función de alimentación del transductor y de soplado para expulsión de la pieza. El transductor 2, regula la presión de alimentación del eyector 3, en función de una señal eléctrica de consigna. El vacuostato 4, controla la señal de nivel de vacío y realimenta a un PLC para establecer la confirmación y comparación con la señal de consigna. El funcionamiento del sistema completo, se muestra en el diagrama de bloques de la figura 8.7 L

Según el gráfico de la figura 8.69, es fácil deducir que, la presión de vacío está interrelacionada con la presión de alimentación, por lo tanto, regulando esta última, mediante el empleo de reguladores estándar o proporcionales, también lograremos regular la presión de vacío.

2 bar

-300 mmHg

4,5 bar

-660 mmHg

I~-------~' --~-- -- - - - - - "

- '-'- --

Características de aspiración

~ el

mmHg

-931

-700 ~----~-------r--~ -:: _ t. ________ jt....¡::~-~

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LREG~LACION...!

Figura 8.70. ~ircuito típico de regulación .

~I

"

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4 (Vacuostato)

I

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o -532

2 (Transductor) 3 (Eyeclor)

mbar

I

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1

I 0-10 v

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~o I

~~__~ . __~==~ I ~__~~ O Ü

0123456 Presión de alimentación (Kg/cm 2 )

- [ TRANSDUCTOR

I

,

EYECTOR

I

mmHg/bar

I

.J D.

0-660 mmHg

1-5 V

[ VACUOSTATO

[

Figura 8.71. Diagrama de bloques.

Figura 8.69. Características de aspi ración.

ITP·Paranin!o

barN

U

_ _ _ ._ _ _ _ _..J

212 / ©

i

© SIVC ESf>ANA SA.

© SIVC ESPAÑA. SA.

© ITP-Paranin!o /

213

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

8.8.4. REGULACiÓN PROPORCIONAL DE LA PRESiÓN DE VAcío CON GRANDES CAUDALES. Un sistema de regulación de la presión, fundamentado en el comentario inicial de este apartado, es el reflejado en la figura 8.72. Se trata, según el esquema, de regular la presión de vacío de un sistema, cuyo volumen a evacuar es importante y, por lo tanto, la succión se realiza con una bomba de gran caudal (Qb = 500 Nl/min.). Otra particularidad del sistema importante, es la banda de regulación exigida, entre -300 mmHg y -500 mmHg, así como el tiempo disponible para su regulación (lO s.).

El diagrama de la figura 8.73 muestra la solución para esta aplicación: Una válvula proporcional reguladora de caudal alimentada con una presión de 4 bar, trabajando en anillo cerrado con la tarjeta de amplificación y un vacuos tato analógico. Variando la señal de consigna, obtendremos diferentes valores de regulación.

~ 8.9. ELECTROVÁLVULAS UTILIZADAS PARA LA DISTRIBUCiÓN EN VAcío Cuando se necesitan, por razones de proceso, grandes caudales de succión y un alto nivel de vacío en la alimentación de sistemas con varios puntos separados entre sí por grandes longitudes, se utilizan bombas de vacío. La distribución de los caudales de succión a estos puntos se realiza, generalmente, mediante electroválvulas. Estas electroválvulas deben tener unas características y han de cumplir una serie de condiciones como:

4 bar

VEF

00------1 . -____--IVEA>------lL~~~~~J

• Poder distribuir flujos con sentido inverso de circulación. BOMBA

• Permitir el paso de grandes caudales con diferenciales de presión muy pequeños.

SISTEMA

• Actuar con bajas presiones. • Ofrecer poca resistencia al flujo. Según la forma de ser accionadas, pueden dividirse en dos grupos:

Figura 8.72. Regulación proporcional de la presión de vacío con grandes caudales.

• Accionamiento directo. Amplificador VEA

Válvula proporcional

• Accionamiento servopilotado (pilotaje por presión externa).

VEF

BOMBA SISTEMA

'-------1

Estas válvulas son accionadas por un electroimán directamente. En estado de reposo, el clapet 1, es empujado hacia arriba por la acción del resorte 2, la vía P se cierra en esta posición y se une la vía A con el escape R. Al activar la bobina 3, la armadura móvil 4 se retrae, y la varilla de presión empuja hacia abajo el clapet, cerrando la vía R, y uniendo la vía P con la utilización A. Este funcionamiento se muestra en la figura 8.74.

TANQUE

VACUOSTATO

Figura 8.73. Diagrama de bloques.

214 / © ITP·Paranin!o

8.9.1. ELECTROVÁLVULAS DE ACCIONAMIENTO DIRECTO

© 9VI: ESPANA. SA.

©

sw:: ESPAÑA.

SA.

© ITP·Paranin!o /

215

DEFINICiÓN DE

VAcío

DEFINICiÓN DE

VAcío

Figura 8.74. Electroválvula de accionamiento directo. Figura 8.75. Electroválvula de accionamiento servo-pilotado.

Se deduce de lo expuesto, que el electroimán debe ser capaz, para accionar la válvula, de vencer la fuerza del resorte 2, la originada por la presión sobre el área de cierre del clapet, y también las originadas por la circulación del flujo en la distribución. Por lo tanto, el uso de estas válvulas está previsto que sea para caudales de succión pequeños, para evitar que el tamaño y consumo de los electroimanes sea desproporcionado. Por otra parte, estas válvulas ofrecen la posibilidad de ser conexionadas a la fuente de vacío por cualquiera de sus vías, sin tener en cuenta la dirección del flujo inverso.

8.9.2. ELECTROVÁLVULAS DE ACCIONAMIENTO SERVO-PILOTADO En este caso, el accionamiento de la válvula es indirecto, es decir: por la acción de un pilotaje externo de presión. La electroválvula, situada en la parte superior del cuerpo principal, es de un tamaño reducido. Esta electroválvula es alimentada con una presión externa por el orificio adicional. Cuando se activa la bobina, el caudal de paso es solamente el necesario para pilotar neumáticamente el clapet de distribución de la válvula principal: por lo tanto, con una electroválvula piloto de dimensiones reducidas y consumo de potencia bajo, se pueden distribuir grandes caudales de succión. Al ser pilotada externamente por presión, tampoco importa, en este caso, la dirección de circulación del flujo. 216/ © ITP·Paraninfo

© SVl: ESPAÑA.. $A.

8.9.3. SELECCiÓN DE LAS ELECTROVÁLVULAS Para seleccionar la electroválvulas, a parte de tener en cuenta parámetros como tensión de alimentación, vías de distribución y posición de las mismas, si han de ser normalmente abiertas o cerradas, es necesario conocer a la perfección una característica fundamental: La capacidad de paso que ha de tener la válvula. Una válvula con el área efectiva menor de la necesaria, creará problemas de pérdidas de carga y, no hay que olvidar que trabajando en técnicas de vacío, se trabaja siempre con presiones inferiores a la atmosférica y, por lo tanto, en esta situación, hemos de tener en cuenta la resistencia al flujo que ofrece la válvula. Con los cálculos siguientes, es posible calcular los casos más habituales que se dan en la distribución dentro de la técnica del vacío. 1.- Aplicaciones en régimen subsónico: Si, P2 + 1,013

©

sva: ESPAÑA. $A.

,;

P, + 1,013

,;

1,89(P2 + 1,013)

© ITP-Paraninfo

/217

DEFINICiÓN DE

VAcío DEFINICiÓN DE

Utilizando "S":

Ejemplo 1 (Caudal a través de la válvula):

Q=22,2S)/lP(P + 1,013)

/273 Vm+e P1

I ___________~:-~~~P~2~=~-O~.9~b~a~'--~

o bar r-

Utilizando "Cv":

Bomba de vacio

Q = 400 ,CV.~/lP(P2+1,013). /273

Vm+e

Cv= 10,3

Pilotaje externo

2.- Aplicaciones en régimen sónico: Si, P, + 1,013 ;o, 1,89(P2 + 1,013)

Hallar el caudal máximo que puede pasar a través de una electroválvula dentro de las condiciones siguientes: PI = O bar relativos

Utilizando "S": Q = 11,1· S· (p, +1,013)

VAcío

Pz = -0,9 bar

/273 Vm+e

Cv= 10,3

e = 20 oC En nuestro caso, tendremos que:

Utilizando "Cv": Q = 200·Cv.(p, +1,013).

P,+1,013

/273 Vm+e

;o,

1,89(P2 + 1,013)

=>

0+1,013;0,1,89(- 0,9+1,013)

1,013 0,2135

Por lo tanto el flujo es sónico. En las anteriores expresiones, tendremos: Q = Caudal (NI/min.) PI

Aplicando la fórmula correspondiente:

= Presión atmosférica (O bar relativos)

~

Q=200x10,3x1,013x

273 = 2.014 NI/min. 273+20

P1 = Presión de vacío generada por la bomba (bar) ilP=PI-Pz S = Sección equivalente (mm 2 )

73 273+6

Q = 200 ·Cv· (p, +1,013)·

e = Temperatura de fluido (0 C) Para una válvula con un coeficiente Cv = 10,3, el caudal máximo admisible será de Q = 2.014 NI/min.

Cv = Factor Cv.

218/ ©

ITP-Pa,anin!o

© SVCE~SA

© ITP-Pa,anin!o /219

DEFINICiÓN DE VAclo

DEFINICiÓN DE VAcío

Por la fórmula del factor "Cv":

Ejemplo 2 (Cálculos de selección en función de M> permitido):

400CV~dP{P, +1,0 13) í273 Vm+e 300 = 400· Cv· ~0,03. (- 0,7 + 1,013). í273 Vm+e

0 =

Q

0

• P2

P3

300 = Cv . 36,8

Bomba de

Cv necesario = 8,1

vado

Ejemplo 3 (Cálculos de selección para baja presión):

P1

A veces, existen sistemas donde hay que calcular la válvula en función del L\.P establecido. Este L\.P, viene determinado por la presión de vacío que es capaz de conseguir la bomba y las necesidades de presión que el sistema requiere; considerando la diferencia como pérdida de presión admisible en la válvula. Analicemos el siguiente supuesto:

Qn

PA

Condiciones:

-_ ...... _-_ .. __ .. _-_ ....... __ ...... __ .... .

• PI = 0,67 bar

Presión final de vacío

• P2 =0,7 bar

Presión de vacío generado por la bomba

Este no es propiamente un cálculo usado en la selección de válvulas para vacío, pero sí es interesante como comprobación de los anteriores, para establecer la diferencia entre sobrepresión y vacío. En el ejemplo siguiente, cambian la dirección del flujo, el régimen de circulación, etc.

. e=20°C Luego:

Analicemos el siguiente caso, en el que tenemos que realizar un soplado continuo (por ejemplo, para fluidificación de alúmina en una fundición) manteniendo una presión P2 en la tobera de soplado.

L\.P = P2 - PI = - 0,03 bar (L\.P máx permitido en la válvula) Qn = 300 NI/min (caudal de succión)

Condiciones:

En nuestro caso, tendremos que:

• PI = 0,65 bar P,+1,013

<

1,89(P,+1,013)

=>

- 0,67+1,013<1,89(-0,7 + 1,013)

• P2 =0,5 bar

0,34> 0,59

• Qn = 2.000 NI/min (necesario para soplado) • e = 20°C

Por tanto, el flujo es subsónico. 220 / © ITP·Paraninfo

©

SIVC ESPAÑA. $A.

©

svr::

ESPANII. $A

© ITP·Paraninfo /

221

DEFINICiÓN DE

VAcío

DEFINICiÓN DE

¿Cuál debe ser el factor de caudal, o la sección efectiva de la electroválvula? En nuestro caso, tendremos que: P, + 1.013

<

1.89(P, + 1.013)

VAcio

ma con función de autodiagnosis y detección de errores, así como la medición seleccionable entre varios sistemas de unidades. Así mismo disponen, además de una salida de contacto, de una sal ida analógica entre l y 5 V c.c. Pueden trabajar en modo de histéresis o bien en modo de ventana de comparación, según el gráfico de la figura 8.77. El vacuostato de la figura 8.76, es de estos últimos.

1.663 < 1.89 x 1,513

Por tanto, el flujo es subsónico.

Por la fórmula del factor "Cv": 0,

;400 ·CV.~6P.(P,+1.013). {273

Figura 8.76. Vacuostato .

vm+ii

2.000; 400 ·Cv· ~0.15· (0.5+ 1.013). ~273 293 2.000 ; Cv ·183.94

Modo de trabajo

Vacuostato

Cv necesario; 10.8 Presión

atmosférica

Por la fórmula del área efectiva: O, ;

""

Salida positiva: P1
22.2S.~6P.(P, +1.013). {273

'"

.¡¡;

P2(n2): -0.5 bar

i!!

P1(n1): -0.75 bar

~

- 1 bar (Vado absolutO)

...............

Vm+ii

ON

Salida positiva OFF

ON

I

Salida inversa OFF

S necesaria ; 195 mm' e -o

'0 ni ~ ni

a. E

8.10. VACUOSTATOS

Salida positiva: P1>P2 (salida inversa : n1>n2) Presión atmosférica P1(n1)= -0.5 bar P2(n2)= -0.75 bar

O

o

'"

"C

Se usa el vacuos tato para el control de ni vel del vacío alcanzado. Para un determinado nivel de vacío preseleccionado, el elemento proporciona una señal eléctrica de salida, confirmando bien el alcance del nivel de vacío o el valor del mismo si la señal es analógica. Existen varios modelos, desde los de ejecución sencilla, hasta los que tienen posibilidad de programarse y visualizar su valor en un display de cristal líquido. También acostumbran a disponer de un progra-

222 I © ITP·Paraninfo

'

I

2.000 ; 22.2· S ·~0.15 . (0.5+ 1.013). ~273 293 2.000 ; S ·10.21

~

:/

.. ......

...... ..... L ~ ....

ni

e

.Sl e

~

Salida positiva

~

I

/

..........~....•

O~~

........

ON

1--

Salida inversa OFF

....

.

r- , · · · · · · r •

I

Figura 8.77. Modos de funcionamiento de los vacuostatos.

© ITP·Paraninfo

I

223

DEFINICiÓN DE VAcío DEFINICiÓN DE VAcío

~

8.11. TANQUES DE RESERVA Y CONDUCCIONES

En la manipulación por vacío los tanques son utilizados como reserva de energía. Esta reserva es necesaria cuando los sistemas requieren:

Anillo de elevación

Central de yacio

""

• SEGURIDAD • RAPIDEZ EN LA RESPUESTA

8.11.1. RESERVA DE ENERGíA PARA LA SEGURIDAD

-

SujeCión móvil de ventosas

Como ejemplo, en la manipulación de planchas de gran tamaño, metálicas, de hormigón, bloque de mármol, así como plásticos o materiales frágiles, vidrio y toda clase de elementos que se puedan sostener con ventosas y tengan que ser manipulados con absoluta seguridad (Figura 8.78), hay que tener en cuenta aspectos como, fallo del aire comprimido en la alimentación del o de los eyectores, o el fallo de corriente. En este caso y según el esquema de la figura 8.79, con una válvula de retención y un tanque de reserva se puede solucionar con ciertas garantías. Según el esquema, cuando el aire comprimido de la alimentación o la tensión de mando de la electroválvula l falla, el presostato de línea PS , activa el sistema acústico de alarma, avisando del funcionamiento incorrecto. Cuando esto sucede, el antirretorno 2 se cierra y el tanque de reserva mantiene la presión de vacío y por consiguiente, la carga suspendida el tiempo necesario hasta tomar las debidas precauciones; dependiendo este tiempo de las condiciones del trabajo que estemos realizando, del tipo de ventosa, rugosidad del material , porosidad de la superficie a manipular y de la capacidad del tanque para restituir estas fugas.

Pies de reposo

Figura 8.78. Sistema de manipulación de planchas.

,

..

CENlAAl w.clo

",--

I - ' - - --j-l

H--'----i---{e

IYRECOM~f,I,DO

w.cuosrAro

RESERV.... DE " ... Clo

Ejemplo: Sea un circuito con las condiciones siguientes: • Ll.Vf = Fugas localizadas en el circuito

1 NI/min.

• PI = Presión máxima de vacío

100 m.bar

• P2 = Presión mínima de vacío

200 m.bar

• T = Tiempo de la maniobra

3 mino

Figura 8.79. Esquema de montaje de seguridad.

Valor de las fugas = Ll. V f. T = 1 x 3 = 3 NI/min. El volumen será, según el equilibrio de presiones:

Cuando el volumen de aire a presión atmosférica entre en el sistema, el tanque ha de tener un volumen que sea capaz de restituir las fugas.

224 / © ITP·Paraninfo

© ITP-Paraninfo / 225

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

Siendo: Po = 1000 mbar presión atmosférica VT = Volumen tanque 3

x 1000 = VT X 100 3 x 1000 100

30 L.

Una vez que las fugas afecten en su totalidad al sistema, la presión resultante será:

En los accionamientos donde se requiere evacuar cantidades importantes de aire, con tiempos de respuesta muy rápidos y que disponen de un tiempo apreciable entre maniobras, tal el caso de la evacuación de aire en troqueles como el representado en la figura 8.80. En estos casos es muy útil usar circuitos como el de la figura 8.82. En este circuito, hay un tanque de reserva dispuesto entre la bomba de vacío y el sistema a evacuar. La bomba está funcionando constantemente de forma que en los tiempos muertos de ciclo, evacua el aire del tanque y lo tiene dispuesto para cuando el ciclo de evacuación de aire en el troquel lo requiera. Con este sistema se disminuye el tamaño de la bomba y, por supuesto, existe un ahorro importante de coste de instalación. Los cálculos para seleccionar el tamaño del tanque, serán: EQUILIBRIO DE PRESIONES

p = 3 x 1000 + 30 x 100 33 33

180 mbar.

Donde: Luego: 180 < 200 mbar (Presión de vacío mínima).

8.11.2. TANQUE DE RESERVA PARA RAPIDEZ DE RESPUESTA DEL SISTEMA

P VF = Presión de vacío final en la pieza

m.bar

Va = Volumen de la pieza

Litros

P VT = Presión de vacío en el tanque

m.bar

VT = Volumen del tanque

Litros

CAUDAL DE SUCCIÓN DE LA BOMBA Q

L-

--.J

VA

s

V. Ln(~)

= TT

PVT

T = Tiempo de vaciado del tanque

S

Po = Presión atmosférica

m.bar

Una vez puesto en comunicación el tanque con la presión existente en el volumen de la pieza, este tiene un vacío resultante que vendrá determinado por:

Po

~ Figura 8.80 . Troquel

226 I © ITP-Paraninfo

Vp= Volumen total pieza + tanque

L © ITP-Paraninfo I

227

DEFINICiÓN DE YAcía

DEFINICiÓN DE YAcía

y la presión del vacío resultante, será:

8. 11.2.2. Sistema con bomba y depósito auxiliar m.bar

Veamos qué sucede en la mi sma aplicación, pero en esta ocasión dispondremos de un tanque auxiliar para aprovechar los tiempos muertos.

Veamos sendos ejemplos comparativos empleando bomba directa y depósito auxiliar. TROQUEL

8.11.2.1. Sistema con bomba directa V2

TROQUEL

V3

V1

Qs •

Figura 8.82. Sistema con bomba y depósito auxiliar. Figura 8.81. Sistema con bomba directa .

Sea el mismo troquel de inyección expuesto en la figura 8.81 , cuyos datos son los siguientes: V o = 36 L.

Volumen del troquel

Po = 1000 mbar

Presión atmosférica

PYF = 10 mbar

Presión final de vacío

T=IS

Tiempo de vaciado

Luego, con estos datos, la bomba ha de tener una capacidad de caudal según la fórmula: Os = Ve . Ln(~J

T

PVT

DATOS REFERENTES AL TANQUE AUXILIAR P VT = 1,2 m.bar (Presión de la bomba) La condición de equilibrio de presiones, será: P yF ' V o = P VT ' V T

Donde, el volumen del tanque será: V = PVF . Vo T

PVT

10 x 36 = 300 L. 1,2

Cuando actuemos la válvula 2 y pongamos en comunicación el tanque auxiliar con el troquel, tendremos una presión resultante en el sistema, que será:

Os = 36 .Ln 1000 = 166 LIS 1 10

228 I © ITP·Paran info

© ITP·Paraninfo I

229

DEFINICiÓN DE VAcío DEFINICiÓN DE VAcío

P - 36 x 1000 1,2 x 300 - 108 b VA 336 + 336 m ar

Si cerramos la válvula 2 y abrimos la 3, pondremos en comunicación el troquel con la bomba y separaremos el tanque auxiliar por medio de la válvula 1. En este caso, la bomba tendrá que evacuar el volumen de 36 L. pero dentro de un margen de presión de vacío desde 108 mbar hasta el vacío final de 10 mbar. Por lo tanto, el caudal de succión que se solicita a la bomba, será: T

Qs = V T

8.11.3. CÁLCULO DE TUBERíAS Para el cálculo de la sección efectiva de paso en las tuberías de conducción, hay que tener en cuenta los factores siguientes: • Resistencia al flujo (Pérdida de carga). • Reducción al mínimo de los volúmenes a evacuar. Evidentemente, estos dos factores presentan una cierta desavenencia, puesto que, una conducción amplia proporciona menor resistencia al fluJo, pero, srn embargo, aumenta el volumen a evacuar y, por consiguiente, el trempo de respuesta o el tamaño del eyector.

.Ln(~J P VT

Q = 36 Ln( 108) s 1 10

Como existe un tiempo muerto de ciclo de 30 segundos, cerrando las válvulas 2 y 3, Y abriendo la 1, evacuaremos el tanque auxiliar, dejándolo preparado para la siguiente maniobra.

En resumen, hay que diseñar las conducciones con la sección efectiva adecuada para obtener resistencias al flujo admiSibles y la longitud menor pOSible para disminuir el volumen a evacuar. Gráfico sección efectiva Diámetro int~flor del tubo (mm) 9 60

Verificación del tiempo de carga:

~

N

E

.sro ~

.E! Q)

Luego Te < que el tiempo muerto

= 30 S.

10

(J)

O 0.02

_ 4 . 0.05

0.1

0.2

0.5

1

2

._- ~

5

10

Longitud del tubo (m)

La potencia de bomba instalada en ambos casos, será: P = 202Q s Ln( : ;

+

6

'0

Q)

-+-

30 20

u

7,5

40

c:

-o

-

50

Figura 8.83 . Gráfico de sección efectiva .

J (KW)

La fórmula para hallar el área efectiva en la tubería es: Si tenemos en cuenta que el caudal deberá expresarse en m 3/S., tendremos que las potencias serán:

S = (X

P, = 2020,166 . Ln(\0~0) = 154 KW

~

mm'

Donde:

a

0,0844' Ct· dO, 155 Ct = 1,6 para tubo de acero. Ct = 2 para tubo de plástico, cobre, etc.

1.000) P, = 202 ·0,166 ·Ln - = 115 KW ( 1,2

=

230 I © ITP·Paraninfo ©

sw::

ESPAÑA. SI\.

© ITP· Paraninfo I

231

DEFINICiÓN DE

VAcio DEFINICiÓN DE

Pero, con ayuda de la figura 8.83, es posible calcular el área efectiva de fOnTIa raplda y sencilla: Q má~

s=

mm'

11,1

VAcio

~ 8.12. CIRCUITOS DE REGULACiÓN PROPORCIONAL DE LA PRESiÓN DE VAcío

Donde: El esquema de la figura 8.85, muestra la regulación en un sistema de vacío . La regulación de la presión comprende un rango desde -0,8 a -0,3 bar de presión, para un caudal de succión de 267 NVmin. de la bomba de vacío. Para ello se ha pensado en un sistema en anillo cerrado, entre un vacuos tato y una tarjeta electrónica PID, para comandar una válvula proporcional reguladora de caudal.

Caudal máximo = Área efectiva = Longitud, interpolando en la tabla =

CAUDAL DE AIRE LIBRE EN LTS. POR MINUTO

_ . 12

4

17

40

25

6

22

54

-- 50- -

-

___ _ 76

8 10

1---:;00-

34 37

!:: :: ¡

_~~25 ~: 150

14

- --- - 180 200

.-

--_

I

56

65

100

85 120 150

13~

200 230

100 110

210 230

740

790 820

¡

70 73

135 140

1490 2180 3810 1020 1560 2320 4060 1 100 1 670 2430 4250

:~~

665 0 70

860

1 140 1780 2550 4460

I

310

480

500

¡

=

720

-j

~

23 24

88 90

165 340 170 ¡ 350

540 550

760 790

25 26

93 96

175 180

570 590

820

27 27

100 102 105 107 110

685 710

54

735

57

113 116 119

122 125

185

360 370

380 390 195 I 400 200 410 205 420 210 430 215 440 220 450 ¡ 225 460 230 470 190

890

630 650 600 660 '

910 930 950 960

720 740

I 1 190

1840 2690 4700

1220 980 1 270 lm,M 0 1 050 1370 1 070 1420

1920 2830 4950 2000 2910 5090 2,003a5=

I

1190 1 200 1230 1 260 1 290 1 320

1550 1590 1620 1 650 1 700

2 410 2470 2520 2580 2 630

1 730 2 690 990 1 350 1 760 2 750 1 020 1 360 1810 2800 1040 1410 1840 2890 1 060 1 440 1 900 2950

Figura 8.84. Caudal de aire libre en NI/min.

ZS E4~1-25L

Re"limentaco6n o iII 5 v

,------~ Convertidor

"-'-VEA2='52 P" 4 bar (reguladil)

~

'.,

..... .. , . .. ... .

3480 3560 3650 3710 3 800

1 ~ 5 v.

DIsplay

c---'-'----1 ______ de~~1O

Oal A

,.

o a 267 NUmon

2130 3080 5390 2200 3200 5600

1 120 1 470 2270 3280 5740 1 150 1500 2350 3400 5950

850 860

600 620

690 710

:~~

700

- ---'---

-

1 420 2040 3570

540

580 620

280 300

s"l\:alde mando OilSV

1300 ! 1920 3360

380

320 330

660

1080 1580 , 2760 1 220 1 760 3080

400 420

150

40 45 50

1 070 1 870 1 160 2030

240

155 160

635

960

760 930

120

80

500 530

650 710

6 80 76 0 850 910

I 080 1 3BO

125 250 130 1 270

82 85

_____485_

590

420 620 590, 790

62

20

~~O_

210 280 280 380 370 ,. 480 450

65 68

21 22

_

140 210 300· 330

325 460 370 1 510

330

..._ 430

I

::~ ~~~ ::~ :!~ :

355

- -3aj=~ .. -

51

15 16

___ __~3~__ _ 17 ___ _2_5~_ __ 18 280 19 - -300·_- 20

68 75

Esta válvula proporcional, está alimentada a 4 bar e introduce una cantidad de aire a presión , a voluntad en función de una señal de consigna, en un tanque dispuesto entre la bomba y la utili zación de vacío.

EVEF2l20-3~2 -08a~ 3bil'

DEPóSITO Bomba de vilcfo

6090 6230 6380 6490 6 650

267N~in p" ~ 65 bar

=

Figura 8.85. Regulación proporcional de la presión de vacío.

3 880 6 790 3 960 6 930 4070 7120 4160 7280 4250 7430

El sistema empleado en este caso, es el mismo que en el apartado anterior, pero la señal de consigna para establecer los valores de regulación, se realiza a través de un autómata .

232 I © ITP·Paran info © SVC E~SA.

© ITP-Paraninfo I

233

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

Por lo tanto, vemos que el flujo ' es sónico. Aplicando la fórmula correspondiente:

.¡ ,

~E~

..H

AUTOMATA

t'Ji o

0 = 11.1 · S · (p, + 1.013).

BOTONERA

I

0 = 11.1 .5.(5+1.013) .

Sellal de mando Oa5 11.

Ta:¡:ta

A1imetaciOn 2" Ver;

J

ReaHmenl8Ción O a 5v.

m.'"

(~uIada)

= .~C?!! II~~:,"

________ J

273 = 323,2 273 + 20

NI/mín

ZSE4-01_26L

1 ~ 5v.

La alimentación que necesita esta electroválvula (S = 5 mm2 ) para aprovechar al máximo su característica, será:

DiSj>lay de""~ VAC IO

--------

267 = 11,1 . 5 . (p, + 1.013) .i_ .:c2",7.:.3273+20

•

Oa 267 NVmin

.

_

.

_

de caudal

.

_

.

_

.

~

.

_

.

_

y~!

-

_

.

_

.

_

Conve rtidor

""""

p~" t.;¡r

""

---------:

f273

V273+9

EVEF2 121)-3..Q2

Bomba de vaclo

267 NI/min Pv - .(l.8S bar

"-

-06a-03baf DEPÓSITO

f-
P,

=

3.95

=> P, = 4 bar

Con una presión de alimentación de 4 bar, descargando a O bar y una sección efectiva de 5 mm2 , podemos regular el caudal que nos da la electroválvula proporcional entre O y 267 NI/min. resultando unas presiones de vacío:

Figura 8.86. Circuito de regulación proporcional de la presión de vacío .

Electrov. Prop.

Q = O a 267 NI/min.

Preso de vacío

P y = -0,85 a O bar

Las condiciones actuales de trabajo, serán:

8.12.1. CÁLCULO DE LA VÁLVULA PROPORCIONAL

Qy = 267 NVmin.

Los cálculos para la selección de la válvula proporcional, se expresan a continuación.

PI = 4 bar P 2 =Obar

Ejemplo de cálculo: Condiciones de trabajo: Q = 267 NVmin. de vacío p¡ =5 bar

8.12.2. CIRCUITO ECONOMIZADOR DE ENERGíA

P 2 = O bar (que en realidad será menor, por descarga sobre el depósito de vacío) Si hacemos las comprobaciones para conocer el tipo de flujo, tendremos : (5 + 1,013) > 1,89 (O + 1,013) 6,013 > 1,91

234 f © ITP·Paranin!o

© SVC ESPAÑA SA.

El circuito ha sido diseñado con el objetivo de economizar energía. Este circuito actúa en un manipulador empleado para transferir componentes en la industria del automóvil. El ciclo de transferencia es rápido, pero luego hay un tiempo muerto en el sistema. En la transferencia actúan todos los eyectores y en el tiempo muerto se desconectan 6 de ellos, dejando solamente 2 para el mantenimiento de la presión y restitución de fugas. ©

9Vl: ESI'Ñ>II;. SA.

© ITP·Paranin!o f

235

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

Electroválvula mantenimiento

P :: 3 5 bar

de 'lacio

0,- 100 N~min

ZL_112

ZSE4B~1-25

PI ::: 600 mmHg P2 :: 400 mmHg

legris 78800613

?'

'50

-

.().7 bar

.,..

a ", 120 NI/min ,

,

~ ---_ . -

,

'"

.().1 bar

-'

12 VENTOSAS POR UNf.' VENTOSAS 0 50 - 0 15

'"

'().1 bar

a ::: 360 Nlfmin es, .() 7 bar

'--'

...:

Sujección Pieza: EVl, EV2 conectadas

012-10

0 - 300 NVmin

Pieza Sujeta:

:___ -/r __0_~ __ :

EVl conectada

a - 300 NI/m'"

EVP542

EV2 desconectada : EVP542

EAS1OOO-F02

,.,,,.

."

600 NVmln P ""6bar L~.~'4::c..l.j:::~__L-_____L-~~¡,,"::'¡::"---
Figura 8.88. Circuito para elevar y transferir chapas de grandes dimensiones.

liberaciOn de pieza EV3

TANQUE DE LIQUIDO Anlirrelornos estancos

para vaclo

Figura 8.87. Circuito economizador de energía.

r- --o

! AnlÍrretomo Hidraulico

-- -------- --, - . .'

)( SPRAY Regulador hidráulico de me~cla

8.12.3. CIRCUITO PARA ELEVAR Y TRANSFERIR CHAPAS DE GRANDES DIMENSIONES El esquema de la figura 8.88, muestra un circuito de vacío para manipular chapas de grandes dimensiones. Se ha pensado un circuito separado entre sí, para evitar el riesgo de desprendimiento y poder transferir la chapa a velocidades altas, sin temor a las aceleraciones y frenadas del transfer. Los vacuostatos PS 1, PS2, PS3 y PS4 nos confirman la sujeción individual de cada línea y al estar conexionados en serie, tendremos la confirmación total de sujeción. 236 I ©

ITP·Paranin!o

Eyeclor ZL

Figura 8.89. Spray.

© 9VC ESMNA. SA.

© ITP·Paranin!o I

237

DEFINICiÓN DE VAcío

DEFINICiÓN DE VAcío

8.12.4. SPRAY

8.12.6. SISTEMA DE TRANSPORTE NEUMÁTICO

Un caso de aplicación típica del Efecto Vénturi, es el de la figura 8.89. El eyector es alimentado por el lado de aspiración con el líquido mezclador y, la riqueza de la mezcla depende, evidentemente, de los reguladores de caudal R2 que es el que regula el caudal de alimentación, y R 1 que se encarga de la "regulación del líquido de mezcla. En función de estas regulaciones, se puede conseguir expandir a través del orificio de evacuación del eyector, películas más o menos finas de mezcla. El uso de estos sistemas, es habitual en la industria del vidrio y también en los procesos de deformación en frio de chapas por prensado.

El transporte de polvo y granulados puede conseguirse en una distancia apreciable con sistemas de vacío, gozando éstos de completa fiabilidad, sin alterar el ambiente externo. Los cálculos que se emplean para dimensionar estos sistemas de transporte, son los siguientes: En primer lugar, se ha de considerar que la presión en un transporte neumático, está directamente relacionada con la altura del sistema. 10,5 m.c.a = 1000 mbar

8.12.5. REGULACiÓN DE PRESiÓN Otro circuito típico de regulación de la presión de vacío en anillo cerrado, es el de la figura 8.90. Los vacuostatos PS l y PS2 a través de su salida analógica, confirman el valor de la señal consignada. La electroválvula EV2 se utiliza para la expulsión de la pieza. 0 . 120 NVmin

Figura 8.91 . Sistema de transporte neumático. SEOAL

Volumen desplazado: VE'

V =0,816·m

VEA

Siendo: V = Volumen del aire necesario (Nm3/S) m = Masa a transportar (Kg/S) ,, , ,, ,

Velocidad del fluido en el tubo: "1Y'""

f"

'S1

:'.. __ ____ _____ • ____ _____S_'!.e!l~~~ _____:'

,, ,

Donde:

'S2

e = Velocidad (miS)

____________________ __ ___ ~y!~t~s_____ i

Po = Presión atmosférica (1000 mbar)

Figura 8.90. Ejemplo de regulación de presión de vacío.

238 I © ITP-Paraninfo

©

~ ESPAW<.SA.

© ITP-Paraninfo I

239

DEFINICiÓN DE VAcío

v = Volumen del aire necesario (m 3/S) D = Diámetro interno del tubo (m) P = Presión de entrada del tubo (bar) T = Temperatura de servicio (oC) To = temperatura estándar (20 OC) Desplazamiento en función del tubo y la presión de vacío:

v

2.233·D

2

·p·e

T

Estimación de la potencia requerida para el transporte:

p=165mLn[';)

(KW)

También podría ser:

P 202 VLn[';) =

Símbolo

A

(KW)

9 1I ~ r

~\1Itl

II~r

¿rOl n\Wi p

~I

II~r

dI;;;! n\~l R

© S'.I[; ESPAÑA. $A.

sin escape.

neumáticos.

3/2

Cilindros de sim-

y sopladores

Normalmente cerra- pie efecto y señales neumátida. caso NC

3/2

Cilindros de si m-

Normalmente abierta.

pie efecto y se-

NO

cas inversas.

ñales neumáti-

4/2

Cilindros de doble

Conexión entre utilizaciones A y B con

efecto .

escape común .

!

240 I © ITP-Paran;nfo

Motores de aire

p

IIXr

~I hl~ Ir

Función de canexión 2/2 ON/OFF

R A

91

Aplicación

p

A

91

Función

Forma constructiva

A

ól::fm fII\Wl R2

,p

5/2

Cilindros de doble

Conexión entre uti-

efecto.

lizaciones A y B con escapes separados .

R1

© ITP-Paran;nfo I

241

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

Símbolo

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

~ 9.3 TIPOS DE VÁLVULA

Forma constructiva B

A

Función 5/3 Centro abierto.

Aplicación Cilindro de doble efecto, con posi-

Como 5/2, pero con bilidad de ser utilizaciones A y B despresurizado.

Los dos métodos principales de construcción son de asiento y de corredera, con juntas metálicas o elásticas. La figura 9.1 ilustra los distintos tipos de válvulas.

a escape en posi-

ción central.

B

A

5/3 Cilindro de doble Centro cerrado. efecto, que se ha Como 5/2, pero con de detener en todas las vías cecualquier posirradas en posición ción.

Valvulas de corredera

Junta elastlca

central.

5/3 Centro presurizado. Como 5/2, pero con presión en las vías de utilización en po-

Valvulas rotativas

Aplicaciones espedales . Cilindros con unidad de bloqueo.

Valvulas de corredera plana

sición central.

I

II

Junta metalrca

Figura 9.1. Varios tipos de válvulas y métodos de cierre hermético.

~ 9.1 FUNCIONES DE LA VÁLVULA Una válvula de control direccional determina el paso de aire entre sus vías abriendo, cerrando o cambiando sus conexiones internas.

9.3.1. VÁLVULAS DE ASIENTO

Las válvulas se definen en términos de número de vías, número de posiciones, su posición normal (no activada) y método de activación.

En una válvula de asiento, el fluido es controlado por un disco u obturador que se eleva en ángulo recto con respecto a su asiento, con una junta elástica.

Los primeros dos puntos se expresan normalmente con los términos 5/2,

Las válvulas de vástago vertical pueden ser válvulas de dos o tres vías. Para válvulas de cuatro o cinco, sería necesario integrar dos o más válvulas de asiento en una sola válvula.

3/2, 212, etc. La primera cifra indica el número de vías (excluidos los orificios

del piloto) mientras que la segunda se refiere al número de posiciones. Las funciones principales y sus símbolos ISO son las que figuran en el cuadro precedente.

~ 9.2 MONOESTABLE Y BIESTABLE Las válvulas de retorno por muelle son monoestables. Tienen una posición preferencial definida, a la cual vuelven automáticamente cuando desaparece la señalen sentido contrario. a

Una válvula biestable no tiene una posición preferencial y permanece en cualquier posición hasta que se activa una de las dos señales de impulso. 242 / © ITP·Paraninfo

b

c

Figura 9.2. Principales tipos de válvulas de asiento.

©

sw::

ESI'AÑA. SA

© ITP·Paraninfo /

243

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

En a), la presión de entrada tiende a levantar la junta de su asiento y se requiere una fuerza suficiente (resorte) para mantener cerrada la válvula. En b), la presión de entrada ayuda al resorte que mantiene cerrada la válvula, pero la fuerza de accionamiento varía para presiones diferentes. Estos factores limitan estas configuraciones a válvulas con orificios de entrada de 118" o más pequeños.

misma. Las correderas tienen superficies iguales de cierre hermético y están equilibradas en presión.

La figura 9.3 a) ilustra una válvula de asiento de 3/2 normalmente cerrada, que responde al principio de funcionamiento de la figura 9.2 b). En su posición en reposo 9.3 a), el aire de la utilización sale por el escape. Cuando se activa (b), el orificio de escape se cierra y el aire fluye desde la entrada de presión P a la vía de utilización A.

A

p

A

p

a

A

b

Figura 9.3. Válvula de asiento accionada mecánicamente. Figura 9.4 Válvula de asiento equilibrada de 3/2.

La configuración 9.2 c) es una válvula de asiento equilibrada. La presión de entrada actúa sobre superficies iguales y contrarias del émbolo. Esta característica permite que las válvulas se conecten normalmente cerradas (NC) o normalmente abiertas (NO).

En las figuras 9.5 y 9.6 se ilustran disposiciones de corredera y juntas. En la figura 9.5 las juntas tóricas están fijadas en las ranuras de la corredera y se mueven en un alojamiento metálico.

Las válvulas normalmente abiertas se pueden utilizar para bajar o hacer retroceder los actuadores presurizados, pero se utilizan más comúnmente en circuitos de seguridad o de secuencia.

9.3.2. VÁLVULAS DE CORREDERA Las válvulas de carrete, rotativas y de corredera plana, utilizan un mOVlmiento en sentido perpendicular al flujo, para abrir y cerrar las vías .

R'"

Una corredera cilíndrica se desliza longitudinalmente en el cuerpo de la válvula, mientras que el aire fluye en ángulo recto según el movimiento de la 244 I ©

ITP·Paranin!o

©

SIVI: ESPAÑA SA.

1p

5

R

1p

"'5

Figura 9.5 Válvula con juntas en la corredera.

©

svr: ESPAW..

SA.

© ITP-Paraninfo /245

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

La válvula de la figura 9.6 tiene las juntas fijadas en el cuerpo de la válvula y mantienen su posición por medio de separadores.

A

B

'" R.a.

A

1'"

1'" p

cíclico rápido y una duración extremadamente larga. Sin embargo, incluso con un mínimo espacio de 0,003 mm., se producen pequeñas fugas de aproximadamente 1 Vntin.

1'"

S

R

1'" p

1'" 1'"-'A P B

," S

S

R

.... 1'"1'" A

P

'¡' S

B

Figura 9.8. Principio de la válvula de tirador sin juntas.

Figura 9.6 Válvula con juntas en el cuerpo.

La figura 9.7 muestra una corredera con anillos ovalados. Ninguno de ellos tiene que cruzar frente a un mecanizado, sino solamente abrir o cerrar su propio asiento. Esta configuración proporciona un cierre hermético sin fugas, con un rozantiento mínimo y por lo tanto una duración extremadamente larga.

El flujo a través de las vías se controla por la posición de una corredera de metal, nylon u otro plástico. Un émbolo accionado por aire y provisto de junta elastómera hace mover la corredera.

9.3.3. Válvulas rotativas Un disco con soporte metálico se hace girar manualmente para interconectar las vías del cuerpo de la válvula. El efecto de presión se emplea para forzar el disco contra su superficie de contacto para minimizar la fuga. El suministro de presión está situado por encima del disco.

Figura 9.7. Válvula con corredera de anillo ovalado.

Las válvulas de corredera metálica con superficies de contacto ajustadas y lapeadas, tienen una resistencia de rozamiento muy baja, un funcionamiento 246 I © ITP-Paraninfo

© 9VI: ESPAÑA.. SA,

Figura 9.9 Sección de una válvula rotativa de disco para función de 4/3 con centro cerrado.

© SVl::: E ~SA.

© ITP-Paraninfo /

247

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

~ 9.4. ACCIONAMIENTOS DE LAS VÁLVULAS

9.4.1. ACCIONAMIENTO MECÁNICO En máquinas automatizadas las válvulas de accionamiento mecánico pueden detectar las partes de la máquina que están en movimiento, para proporcionar señales al control automático del ciclo de trabajo. En la figura 9.10 se ilustran los accionamientos mecánicos principales.

Figura 9.12 Principales accionamientos manuales monoestables (por resorte).

Las válvulas de accionamiento manual, monoestables (de retorno por resorte) se utilizan generalmente para arrancar, detener y controlar una unidad de control neumático. En muchos casos, resulta más conveniente que la válvula mantenga su posición. La figura 9.13 muestra los tipos de accionamientos manuales biestables.

Figura 9.10. Principales accionamientos mecánicos (ejes, rodillos, levas).

9.4.1.1. Precauciones al utilizar rodillos de palanca Es necesario tener un cuidado especial a la hora de utilizar levas para accionar válvulas de rodillo de palanca. La figura 9.11 lo ilustra: la porción utilizada del recorrido total del rodillo no debe llegar hasta el final de recorrido. La pendiente de la leva debe tener un ángulo de aproximadamente 30°. Mayores inclinaciones, producen fatiga mecánica sobre la palanca. PT

O

OT: Sobre-recorrido

n Recorrido Total

O

9.4.3. ACCIONAMIENTO POR PILOTAJE NEUMÁTICO

OT TT

JJet~

•

CJ Recorrido del

Figura 9.13. Accionamientos manuales biestables (por enclavamiento).

Las válvulas principales (válvulas de control direccional) pueden colocarse cerca de un cilindro o de otro actuador y activarse por control remoto, por medio de señales procedentes de válvulas o interruptores .

• O

rodillo utilizable

O

O

O

Figura 9.11. Cuidado con los rodillos de palanca y excéntricas.

Una válvula monoestable pilotada por aire es accionada por la presión del aire que actúa sobre un émbolo, y retorna a su posición normal gracias a un retorno neumático, un resorte mecánico o una combinación de ambos, cuando se elimina la presión de señal.

9.4.2. ACCIONAMIENTO MANUAL

El retomo asistido por presión utiliza un resorte de aire además de un resorte mecánico relativamente ligero, para una característica de fuerza más constante y una mayor fiabilidad.

El accionamiento manual se obtiene, generalmente, acoplando una cabeza de accionamiento idónea sobre una válvula de accionamiento mecánico.

En la figura 9.14 se muestra un resorte de aire proporcionado por un paso interno desde la entrada de presión para actuar sobre el émbolo de diámetro

248 I © ITP-Paranin!o

© ITP·Paranin!o I

249

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

más pequeño. La presión aplicada, por medio del orificio de pilotaje al émbolo de diámetro más grande, acciona la válvula.

.... A r7------

-----r--~

p Figura 9.16. Válvula biestable de 5/2 (accionada por doble pilotaje neumático).

Figura 9.14. Válvula de 3/2 de pilotaje neumático con retorno por muelle y presión.

Este método de retomo se utiliza a menudo en diseños de válvulas miniatura dado que requiere un espacio muy reducido.

Las válvulas biestables mantienen sus posiciones debido al rozamiento, pero deben de instalarse con la corredera horizontal, especialmente si la válvula está sujeta a vibraciones. En caso de construcción con junta metálica, las posiciones son bloqueadas por un retén.

9.4.3.1. Accionamiento directo e indirecto PILOTAJE

Un accionamiento directo se produce cuando una fuerza, aplicada a un pulsador, rodillo o impulsor, hace mover el tirador o el vástago. Con el accionamiento indirecto, se actúa primero sobre una pequeña válvula de pilotaje que a su vez activa neumáticamente la válvula principal.

Figura 9.15. Válvula de 3/2 miniatura.

Las válvulas de accionamiento neumático tratadas hasta ahora eran de tipo de pilotaje único o monoestable, sin embargo las válvulas accionadas neumáticamente más comunes para el control del cilindro tienen pilotaje doble y están diseñadas para permanecer en cualquier posición (biestables). En la figura 9.16 se ha aplicado una breve señal de presión a la apertura del piloto "z", que hace deslizar la corredera a la izquierda y conecta la entrada de presión "P" a la vía de utilización "B". La vía "A" está a escape por "R". La válvula permanece en esta posición hasta que reciba una contraseñal; esto es lo que se denomina "función memoria". 250 1 ©

ITP·Paranin!o

Figura 9.17. Accionamiento mecánico indirecto.

© sva:E~SA.

© ITP·Paranin!o 1251

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

La figura 9.17, ilustra una válvula de 5/2, con accionamiento indirecto o accionamiento mecánico "pilotado", en su posición normal.

para cada entrada de cilindro, piloto, vía y entrada de presión y un silenciador por cada salida de escape. Todas las válvulas mostradas antenormente son de este tipo.

9.4.4. ACCIONAMIENTO ELÉCTRICO (por solenoide) 9.5.2. BLOaUES DE VÁLVULAS Los sistemas electroneumáticos y controlados electrónicamente, escapan al objetivo de este libro, será suficiente con considerar el accionamiento eléctrico de las válvulas de control direccional. El accionamiento eléctrico de una válvula neumática lo realiza por un solenoide y un núcleo interno y, por tanto, las unidades se conocen generalmente como electroválvulas.

Las electroválvulas de accionamiento directo emplean la fuerza electromagnética de un solenoide para mover el vástago o el tirador. Para limitar el tamaño del solenoide, las válvulas más grandes están provistas de accionamiento indirecto por solenoide más pequeño y servo.

Los bloques de válvulas tienen vías de entrada de presión comunes para un cierto número de válvulas. Las salidas de utilización se conectan separadamente para cada válvula. La figura 9.19 muestra un bloque de válvulas con cuatro válvulas de funciones diferentes: una de 5/3, una biestable y dos de tipO monoestable de la rrusma sene. Un bloque de válvulas debe pedirse para alojar el número deseado de válvulas. No es posible la extensión posterior, pero las pOSICIOnes Sin ocupar se pueden obturar utilizando un accesorio de cierre. Con cinco o más válvulas, se recomienda suministrar la presión y montar los silenciadores, en ambos extremos.

P

Figura 9.18 . Electroválvula de accionamiento indirecto.

~ 9.5. MONTAJE DE VÁLVULAS 9.5.1 . CONEXiÓN DIRECTA El método más común para conectar una válvula es roscar directamente los racores en los orificios roscados de la válvula. Este método requiere un racor

252 I ©

Figura 9.1 9. Bloque de válvulas .

© ITP·Paraninfo I ITP·Paraninfo

253

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

9.5.3. PLACAS BASES Las válvulas con todas sus vías en una cara están diseñadas para ser montadas con juntas de estanqueidad sobre una placa base, a la que se realizan todas las conexiones externas. Ello pennite retirar y sustituir rápidamente una válvula sin trastocar todo el sistema. Generalmente, una válvula montada sobre una base tiene una capacidad de caudal ligeramente mejor que una válvula normal del mismo tipo.

de permitir la extensión o reducción de la unidad según se altere el sistema, sin que los componentes existentes sean afectados. Si se requiere, existe también, la opción de obturar las posiciones no utilizadas.

9.5.4. PLACAS BASES MÚLTIPLES De forma análoga a los bloques de válvulas, las bases subordinadas múltiples proporcionan suministro y escape a cierto número de válvulas por vías comunes. También las salidas de utilización son obtenidas a partir de la placa base. Las placas bases múltiples se deben solicitar para el número de válvulas deseado y pueden obturarse de la misma manera que los bloques de válvulas introduciendo placas ciegas. '

Figura 9.21. Placa base acoplada, con tres válvulas y una posición obturada.

9.5.6. BLOQUES DE ELECTROVÁLVULAS PROFIBUS Presión

Figura 9.20. Placa base múltiple.

9.5.5. PLACAS BASE ACOPLADAS Las placas base acopladas son conjuntos de placas base individuales que permIten su Interconexión en una sola unidad. Este sistema presenta la ventaja 254 I © ITP·Paraninfo

El PROcess FIeld BUS (Bus de proceso de campo), abreviado PROFffiUS, es un bus de campo que puede utilizarse en una aplicación determinada, así como en áreas de proceso. En estas áreas de proceso, el autómata (PLC) puede comunicar con otros PLC 's y con periféricos de entrada y/o salida, a través de la línea PROFffiUS. Los elementos que intervienen en este área, como actuadores (válvulas, servomotores, ejes, ... ) y sensores (detectores, finales de carrera, barreras, ... ) pueden ser controlados a través de PROFffiUS desde un PLC. La transmisión se realiza por medio de un cable de 2 hilos trenzados y apantallados. La ventaja de utilizar este sistema es clara. Al conectar los bloques de electroválvulas al PLC, se evita el llevar dos hilos por cada una de las bobinas desde el mismo hasta el bloque. En su lugar, sólo se necesita I1evar dos hilos apantallados, para controlar hasta 16 bobinas por bloque (línea de control) y otros dos hilos de alimentación a 24 V. cc. Para las bobinas y el decodificador. © ITP· Paraninfo

I

255

I

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

Los dos hilos de control que salen del PLC, van recorriendo todas las estaciones a controlar pasando de una en una hasta la más alejada. . Este método reduce el coste de instalación entre otras ventajas, por las sigUIentes razones: • Se evitan grandes mangueras de cables, que suponen una gran inversión en distancias largas. ' • No se precisan terminales o cajas de conexión intermedias. • Se evitan errores a la hora de cablear. • Facilita y reduce el mantenimiento. • Se reduce el número de tarjetas de E/S en el autómata. • Facilidad de ampliación.

pañía puede introducir esta norma en sus productos. Anteriormente, el usuario sólo podía controlar elementos de un fabricante determinado, a través de un sistema de bus propio de esa compañía. Ahora se tiene la posibilidad de controlar los productos de diferentes fabricantes a través de un bus común, que se conoce como PROFlBUS. A esta línea PROFlBUS, se pueden conectar todos los PLC's de diferentes fabricantes que se realicen bajo esta norma, así como los diferentes periféricos de entrada y/o salida compatibles. Todas estas ventajas no serían de gran importancia si no hubiera un número apreciable de elementos compatibles. Las normas, son la teoría y su implementación en los productos, algo que, la mayoría de las ocasiones, tiene lugar de forma lenta. Con PROFlBUS, son más de 1000 los diferentes productos y servicios disponibles, y su número sigue incrementándose. La figura 9.22, muestra la comparación entre el sistema clásico de cableado y el empleo de PROFlBUS.

CABLEADO TRADICIONAL EN PARALELO

CABLEADO CON SISTEMA SERIAL Método 2 hilos (RS 485)

~ 9.6. CÁLCULO DEL TAMAÑO DE LA VÁLVULA

PLC

El diagrama P/Q es un medio para determinar de forma simple y rápidamente el caudal de paso de un distribuidor.

de eleclrovalvulas

11--...... ¿

Bloque de electrovalvulas para Sistema Serial

N

o

"~ o

Ü

El diagrama está establecido para unas condiciones normales de fluido estandarizado a una temperatura de OoC y una presión atmosférica de 1,0 13 bar (760 mm Hg). • En abscisas se indican los valores de caudal en litros normales por minuto (NI/min.). • En ordenadas se indican, a un caudal cero, las presiones de utilización. • Las curvas representan la evolución de las presiones de utilización, desde el caudal cero hasta el máximo.

Alimentación eléctrica

I

El caudal obtenido en este diagrama es válido para un elemento (válvula, racor, tubería, etc.) con una sección equivalente "S" de 1 mm 2

Figura 9.22. Distintos sistemas de cableado.

PROFIBUS es la primera norma alemana (DIN 19245) sobre la automatización en la industria. Esta norma fue concebida por las más importantes compañías Europeas productoras de materiales para la automatización. Cada com256 I © ITP-Paraninfo

Velocidad crítica La zona sombreada que aparece en el gráfico por debajo de la línea que separa la parte en que las líneas de caudal dejan de ser curvas y se convierten © ITP-Paraninfo / 257

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

en rectas, corresponde a la velocidad de paso máxima de aire por lo que, en esta zona, el caudal no aumenta al incrementarse la caída de presión. En este caso, el caudal no depende más que de la presión de alimentación. Flujo subs6nico

P (bar) 1o Presión mlnima

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100

El diagrama P/Q permite determinar sin ningún tipo de cálculo la relación existente entre caudal y presión. Responde, fundamentalmente, a las tres cuestiones siguientes: • ¿Cuál es la presión de salida en un distribuidor, conociendo la presión de alimentación y el caudal necesario? • ¿Cuál es el caudal de paso en un distribuidor, cuando conocemos las presiones de entrada y de salida?

¡....-, r-. I ~ 1\ 1---- t---j,... l-". , 1\ 1\' v.- 1'" 1 r--t----

"

En todos los casos de aplicación de válvulas con cilindros, evitaremos esta zona del diagrama y no deberemos alcanzar velocidades críticas.

• ¿Cuál debe ser la presión de alimentación de un distribuidor, conociendo el caudal y la presión de salida? Ejemplo 1: Datos: Sección: Caudal necesario: Presión de alimentación:

120 Q (NI/min.)

Figura 9.23. Diagrama P/Q.

20mm2 1300 NI/min. 7 bar.

Incógnita: Presión de utilización

Esta situación simplifica la determinación de la capacidad de caudal de las válvulas porque sólo varía un parámetro. En algunas documentaciones técnicas, este valor de paso a velocidad crítica, se da como caudal máximo, cuando en aplicaciones neumáticas normales nunca llegaremos a estos valores, salvo que hayamos elegido de forma incorrecta la válvula o nos encontremos en aplicaciones en las que se produce un soplado directo a la atmósfera, a no ser que se pretenda dar una idea falsa de la característica de caudal de una válvula. La velocidad crítica de paso se produce cuando la relación entre las presiones de entrada y salida en la válvula cumplen la siguiente ecuación: P, + 1,013

;,

1,893 , (P 2 +1,013)

Donde:

= Presión de entrada P2 = Presión de salida PI

258 / © ITP·Paraninfo

Definir el punto de intersección entre la línea vertical (abscisas) 1300120 NI/min. y la curva de presión de 7 bar. La presión de utilización vendrá reflejada en la recta de ordenadas: 5,8 bar. Ejemplo 2: Datos: Sección: Presión de alimentación: Presión de utilización:

20mm2 7 bar. 4,5 bar.

Incógnita: Caudal nominal. © ITP·Paraninfo

/ 259

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIDNAL

VÁLVULAS DE CDNTRDL DIRECCIDNAL

Definir el puntD de intersección entre la línea horizontal (Drdenadas) partiendD de la presión de utilización 4,5 bar, hasta la curva de 7 bar. El caudal vendrá reflejadD en abscisas: 82,5 x 20 = 1650 NI/min,

valores referidos al aire comprimido y no al agua, lo cual permite calcular estas pérdidas de carga o los caudales resultantes con una buena precisión. Esta dimensión es expresada en mm 2

Ejemplo 3: Datos: Sección: Presión de utilización: 4,5 bar. Caudal necesario:

1450 NI/min.

Incógnita: Presión de alimentación Definir el puntD de intersección entre la vertical 1450120 NI/min. correspDndiente al caudal y la horizontal 4,5 bar cDrrespDndiente a la presión , desde este punto trazar una curva paralela a las otras del gráficD. La intersección de esta curva en Drdenadas nos da el valor buscado: 6,5 bar.

Cv,--¡

s

CuandD el diagrama P/Q no está dispDnible D es insuficiente y hay que realizar los cálculDs de caudal en distribuidores, raCDres, tubos, etc. los cDeficientes siguientes, son de mucha utilidad: • Factor kv.- FactDr de referencia sin unidades, obtenido en mediciones con flujo de agua. El kv es igual a l cuandD, un litro (1 dm 3) de agua por minuto pasa pDr el elementD con una pérdida de presión de 1 bar. Figura 9.24. Relación entre factores de caudal.

• Factor Kv.- Idéntica definición pero utilizandD comD unidades SI, por tanto en vez de dm 3/min. utiliza m3/s. • Factor Cv.- Utilizado en los países anglosajones, cuya definición coincide CDn la del factor kv, pero cambiando las unidades (US-Gallons a 60°F (15,6 OC) con una pérdida de carga de l PSI. • Factor f.- Idéntica definición que el factor Cv pero utilizando distinta unidad de vDlumen (el Imperial-Gallons). • Sección equivalente S (mm 2).- Este factor, permite representar una válvula o un cDnjunto de elementos montados en serie, asimilándolo a un orificiD en pared delgada situado en una conducción y que provoca la misma restricción en el fluido (caudal y pérdida de carga) que el conjunto de elementos considerados. Esta magnitud, presenta la gran ventaja de utilizar 260 / © ITP-Paraninfo

En aplicaciones neumáticas clásicas, es decir en aquellas ~n las que no se alcanza la velocidad crítica, las fórmulas empleadas para el calculo de caudal son las siguientes:

/273 Vm:;:8 /273 Q = 400 Cv· ~(P2 + 1,013) <,>P . Vm:;:8 /273 Q = 22,2· S· ~(P2 +1,013). <,>p. Vm:;:8

Q = 17,64 Kv · ~(P2 + 1,013) <,>P

© ITP-Paraninfo /

261

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

Donde:

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

9.7.2. REGULADORES DE VELOCIDAD

• Cv = Coeficiente de caudal. • kv = Coeficiente de caudal.

Un regulador de velocidad consiste en una válvula de retención y una estrangulación variable en un alojamiento.

• S = Sección equivalente (mm 2).

La figura 9.26 ilustra un ejemplo típico con la indicación del flujo.

• Q = Caudal unitario estándar (NI/min.). • P2 = Presión de salida necesaria. (bar). • ,1.P= Caída de presión pennisible (bar).

• e = Temperatura del aire (0 C).

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La figura 9.24 muestra la relación entre las distintas unidades empleadas en los cálculos anteriores. ~

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y

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~ 9.7. VÁLVULAS AUXILIARES

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JJ

9.7.1. VÁLVULAS ANTI-RETORNO

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Figura 9.26. Regulador de velocidad.

Una válvula anti-retomo pennite que el aire libre fluya en un sentido y cierre herméticamente en el otro. Estas válvulas se llaman también válvulas de retención. Las válvulas anti-retorno están incorporadas en los reguladores de velocidad, en los sistemas de bloqueo, etc.

9.7.3. VÁLVULA SELECTORA DE CIRCUITO (Función "O") Se trata de una válvula con tres orificios, dos entradas de señal de presión y una salida. La salida se producirá cuando exista señal en cualquiera de las dos entradas. Si solamente hay señal en una de las entradas, el émbolo interno, impide que la presión de la señal salga a escape por el lado opuesto (figura 9.27).

9.7.4. VÁLVULA DE ESCAPE RÁPIDO

Figura 9.25. Válvula anti-retorno.

262 I © ITP-Paraninfo

Este componente pennite una máxima velocidad de carrera del émbolo, realizando el escape del cilindro directamente desde su orificio, con una gran capacidad de caudal , en lugar de hacerlo por el tubo y la válvula. ©

svr:

E5I'AÑA. SA.

© ITP-Paran info I

263

VÁLVULAS DE CONTROL DIRECCIONAL

El disco de goma cierra el orificio de escape (en la parte inferior) mientras ue el rure de SUmInIstro fluye al cilindro. Cuando la válvula de control direccio~al conectada al onficlO de entrada (en la parte superior) se invierte, la tubería d~ SUlruruStro es evacuada y la preSIón del cilindro eleva el disco. Se cierra entonces el onficlO de entrada y se abre automáticamente el orificio de escape.

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Neumática p ~ 10.1 INTRODUCCiÓN

Figura 9.27. Válvula selectora.

La utilización de la neumática proporcional en la industria data de hace bastantes años. Las aplicaciones de elementos y de técnicas neumáticas analógicas, se utilizan en el sector de procesos continuos, industria química, petroquímica, farmacéutica, etc., a partir de los años cincuenta. Favorece para ello un ambiente particularmente receptivo de la neumática, por parte de los usuarios, necesitados de una tecnología intrínsecamente segura y fiable, para trabajar en ambientes difíciles y peligrosos, atmósferas explosivas, deflagran tes, etc., con un coste bajo, comparado con otras soluciones del momento. Durante los años sesenta y setenta se comienza con estudios de dispositivos f1uídicos y actuadores proporcionales. Muchos de estos dispositivos, en su fundamento básico, utilizan métodos y técnicas válidas casi veinte años después y aún en los momentos actuales. Basta solamente pensar en los posicionadores puramente neumáticos.

Figura 9.28. Válvula de escape rápido.

.ILa aplicación de esta válvula guarda connotaciones interesantes pues puede UtI Izarse tanto para aumentar la velocidad normal de un actuador como para obtener un chorro de aire con suficiente energía para realizar expulsiones limpiezas, etc. '

Ante la evolución del mercado industrial, pasando de exigencias modestas a exigencias de elevadas prestaciones, la industria neumática, en estrecha colaboración con la electrónica, ha replanteado sus elementos diseñando interfaces capaces de satisfacer las necesidades actuales, tanto en la industria del proceso continuo, como en la industria en general. La transformación de una señal eléctrica a través de un interface neumático, en una presión o caudal proporcional, abre una serie de nuevas perspectivas en el campo de la energía neumática. La palabra mágica en este contexto es: Neumática proporcional.

264 / ©

ITP-Paraninfo

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265

NEUMÁTICA PROPORCIONAL NEUMÁTICA PROPORCIONAL

~ 10.2 CONTROL DE LA PRESiÓN

Funcionamiento

En primer lugar, es necesario distinguir dos tipos de válvulas proporcionales para el control de la presión. Unas que actúan según un principio fluídico de paleta-tobera, con cierre de asiento y realimentación eléctrica, del valor de la vanable controlada, y otras, las compuestas por correderas de distribución con cierre metal-metal y sistemas de retroacción de las correderas mecánicas o báricas y posibilidad de establecer lazos cerrados de control de la variable con reguladores electrónicos adecuados a cada caso. '

10.2.1. SISTEMA FLUíDICO TOBERA-PALETA El funcionamiento de esta válvula se explica según la figura 10.1

Cuando se incrementa la señal de mando, el piezoeléctrico de la aleta 1, produce una flexión sobre esta y cierra la tobera 2. Esta, hace aumentar la presión en la cámara de la tobera 3, la cual actúa sobre la superficie superior del diafragma 4, que fuerza la válvula 5 a bajar. Al descender, ella misma se cierra contra la válvula principal 6 que es presionada hacia abajo, abriendo la entrada 7. La presión de alimentación pasará a través de la válvula principal dando lugar a una presión en la salida. Esta presión es captada y convertida en señal eléctrica por el sensor de presión 8, el cual realiza una realimentación al circuito controlador 9. El controlador realizará un balance entre la señal de mando y la presión de salida, asegurando que esta última permanezca proporcional a la señal de mando. Todo lo expuesto, se indica en el diagrama de bloques de la figura 10.2.

Presión de Alimentación

Diagrama de Bloques

Senal de Mando

+

Presión de Salida

Cootrol

Sensor Presión

Figura 10.2. Diagrama de bloques .

El controlador, en este caso, establecerá un balance entre la señal de mando y la presión real en la vía secundaria, asegurando que esta última permanezca proporcional a la señal de mano, independiente de las oscilaciones de presión producidas por la carga.

10.2.2. SISTEMA CON CORREDERA DE DISTRIBUCiÓN Y CIERRE METAL-METAL Para el segundo tipo de válvulas proporcionales, según figura 10.3, el electroimán proporcional está unido al extremo de una corredera sin empaquetaduras ni guarnición, es decir, con sellado del cierre metal contra metal, para reducir al máximo las fuerzas originadas por el rozamiento.

Figura 10.1, Regu lador proporcional de presión.

266 I © ITP·Paraninfo

© SVl: E~SA.

© ITP·Paraninfo I

267

NEUMÁTICA PROPORCIONAL

NEUMÁTICA PROPORCIONAL

F1< F2

Figura 10.3. Electroválvula con corredera de cierre metal-metal.

A pesar de la alta precisión de ajuste de esta corredera de distribución, han de satisfacerse las más refinadas exigencias de linealidad, para lo cual, es preciso producir una pequeña oscilación continua (DITHER) con el único fin de eliminar el retardo de respuesta o la histéresis. Se ha demostrado, convenientemente, que una frecuencia superpuesta a la corriente y ajustable a 125 Hz., ofrece los mejores resultados. Todo esto supone, evidentemente, desarrollar electroimanes proporcionales y módulos de amplificación con tensiones o corrientes de mando variables, con o sin entrada para una señal de acoplamiento regenerativo o de realimentación. Los módulos de amplificación, son amplificadores PID (Proporcional , Integral, Derivada). Estos módulos se basan en la idea de restituir más gradualmente la señal de control, al variar la respuesta y, experimentalmente, se observa que la respuesta de los sistemas con control PID, resultan estables, mientras que el control puramente proporcional, determina la aparición de una oscilación permanente. La retroacción de la corredera, según figura 10.4 (a), es por mediación de un circuito bárico, tanto en las válvulas 3/2 como en las de 512 vías. En la figura 10.4 (b), las fuerzas Fl y F2 dejan en equilibrio la corredera, pasando a situaciones distintas y proporcionales según sea la fuerza del electroimán proporcional a la originada por la presión (PA) del circuito de retroacción. Figuras 10.4 (a) y 10.4 (e). 268 I © ITP· Paranin!o

Figura 10.4. Comportamiento de la corredera.

~ 10.3 CONTROL DE CAUDAL Las válvulas proporcionales para control de caudal, se utilizan , generalmente, en aplicaciones que requieren un control de velocidad. Estas válvulas son de corredera, de cierre metal contra metal, similares en su construcción a las de presión, figura 10.3, pero con una configuración geométrica de la corredera estudiada para satisfacer una regulación continua del caudal necesaria en el control de la velocidad. La construcción de estas correderas' se hace con recubrimiento cero, o con recubrimientos muy reducidos, con el fin de aliviar, en lo posible, el salto en la posición central entre la vía de presión, la utilización y el escape. El gráfico de la figura 10.5, nos muestra este comportamiento de la corredera. Está dividido en dos secciones; la parte superior, se refiere al área de caudal entre la entrada y la vía de utilización, la parte inferior, da los valores de caudal desde la utilización a la vía de escape, siendo el punto central del gráfico, un valor nulo de caudal para ambas vías. El gráfico, da unos valores de área efectiva de paso, en mm 2 , en función de la intensidad del electroimán. © ITP· Paranin!o I

269

NEUMÁTICA PROPORCIONAL

NEUMÁTICA PROPORCIONAL

miento del electroimán, en forma de corriente proporcional, con un rango de 0- 1 A. Acostumbran a disponer de ajustes para el CERO, SPAN y la frecuencia del DITHER, a través de potenciómetros. El primero de ellos, es capaz de ajustar la salida de corriente a un valor comprendido entre O y 500 mA., cuando la señal es de O v., mientras que el correspondiente a la ganancia, realiza el ajuste de la salida entre 500 mA. Y l A., cuando la señal de entrada, se corresponde con el máximo valor de 5V., en las tarjetas analógicas, o bien el valor 11111111 (255 en binario) para las de entrada digital. Con los potenciómetros de CERO y SPAN, es posible variar la función de salida de la tarjeta, manteniendo un rango de entrada de O- 5 v., para las analógicas, o de O- 255, en binario, para las digitales.

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Figura 10.5. Gráfico de caudal sección.

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~ 10.4 TARJETAS ELECTRÓNICAS DE MANDO Para el accionamiento de las válvulas proporcionales, existen varios modelos de tarjetas, que cubren con amplitud las necesidades de control en' diversos sectores industriales.

a

b

Unas, que son simplemente amplificadores proporcionales en función de una señal de mando, y otras que, independientemente de esa función básica, también son capaces de recibir una señal de realimentación y controlar su ganancia, acción integral y acción derivada, para poder establecer, en el proceso, lazos cerrados de control. Acostumbran a incluir, asimismo, una salida de test para detectar fallos en la tarjeta (cortocircuitos), o bien en el cable de conexión con la válvula proporcional. Las señales de mando, para estas tarjetas, pueden ser analógicas de O - 5 V. o digitales, con entrada de 8 bits en forma binaria, siendo la salida de acciona270 / © ITP-Paraninfo

© SVC ESPAÑA.. SA.

e Figura 10.6. Ajustes de CERO, SPAN y DITHER.

© ITP-Paraninfo /

271

NEUMÁTICA PROPORCIONAL

NEUMÁTICA PROPORCIONAL

En la figura 10.6 (al, (b l, se puede observar el campo de actuación que podemos obtener variando cada uno de los potenciómetros por separado, o los dos conjuntamente, como indica la figura 10.6 (cl. La frecuencia DITHER, produce una pequeña vibración de reducida amplitud sobre las partes móviles de la válvula proporcional. Esto tiene como consecuencia un mantenimiento de la corredera de distribución en constante movimiento alrededor del punto seleccionado para la tensión de entrada. Así, de este modo, los tiempos de respuesta, al variar dicha entrada, se reducen considerablemente ya que, los rozamientos estáticos iniciales quedan vencidos. Debido a dicho efecto, producido por este sistema, tiene lugar una supresión de la histéresis, mejorando, substancialmente, el funcionamiento de la válvula. La frecuencia del DITHER, generalmente se ajusta a 140 Hz., pudiéndose variar entre 120 y 180 Hz., con el potenciómetro correspondiente.

~

10.5. APLICACIONES

10.5.1. REGULACiÓN DE LA TENSiÓN POR TRACCiÓN La figura 10.7, muestra un principio característico de control de tensión muy utilizado en máquinas bobinadoras de papel, cinta, películas, etc., o en aplicaciones similares. Un PLC o un ordenador, envía a la válvula proporcional de presión, una señal analógica.

La válvula proporcional transforma, linealmente, en presión, la señal de mando y corrige el par de frenado del carrete bobinador. En este caso, como la tensión varía constantemente, se requieren volúmenes de caudal extremadamente pequeños, sin embargo, tiene gran importancia que las correcciones de presión, sean muy precisas.

10.5.2. CONTROL DE PULVERIZACiÓN DE COLA O PINTURA Un ejemplo típico de estas aplicaciones, es pulverizar cierta cantidad de cola en cajas de cartón para embalar. Esta operación es continua y tiene, generalmente, lugar sobre transportadores de rodillos. La velocidad del transportador depende del tamaño de la caja a encolar, que puede ser muy variado. La cantidad de cola que se pulveriza cada vez, es controlada por la variación de presión en el tanque. Antes de Introductr en este tlpO de aplicaciones las válvulas proporcionales, la presión era ajustada para cada tipo de caja, alcanzando un buen ajuste final, tras muchas pruebas y errores, lo que suponía un coste, ya que muchos productos eran desechados cada vez que empezaba la producción de un nuevo modelo. En la figura 10.8 se ilustra el funcionamiento de esta aplicación. Una dínamo tacométrica, envía una señal en corriente continua proporcional a la velocidad del transportador. Esta señal actúa corno señal de mando en una tarjeta amplificadora, y la válvula proporcional, la convierte linealmente en presión, controlando la cantidad de cola que tiene que aportar el pulverizador, en función de la variación de presión en el tanque.

Controlador

",,,r;,,,,,

"Ordenador

Eleclrovélvula control de pulverización

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automático

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Figura 10.7. Regulación de tensión por tracción .

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Caja

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Panel a pulverizar con tolva

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Tanque de cola bajo presión

Valv~la

Esta señal, tiene su origen en un sensor de medición de tensión que está en contacto directo con el producto y compara contantemente el valor establecido. 272/ ©

ITP-Paranin!o

proporcional con amplifICador VEA

Figura 10.8. Control de pulverización de cola o pintura.

© ITP-Paranin!o / 273

N EUMÁTICA PROPO RCIONAL

NEUMÁTICA PROPORCIONAL

10.5.3. CONTROL DE VELOCIDAD El control de velocidad de un motor neumático, figura 10.9, puede resolverse de forma sencilla, utilizando válvulas proporcionales para el control de caudal. La válvula proporcional se alimenta por una tarjeta electrónica con circuito de realimentación. Una dínamo tacométrica, unida mecánicamente al motor, genera una señal proporcional al número de revoluciones. De este modo, se establece un lazo cerrado de regulación cuya consecuencia tiene por objeto permitir una comparación continua de las revoluciones del motor neumático, en función de la consigna establecida en la señal de mando.

Estas válvulas se encargan de realizar una transición suave y flexible desde la velocidad máxima seleccionada a una marcha lenta, según va acercándose a la posición nominal, y a continuación, a una marcha lentísima para la consecución de la posición exacta. Esto significa una mayor velocidad de aproximación y exactitud del punto de posición. Para evitar los rebotes, que pueden originarse por la elasticidad del fluido, se conectan repetidamente las cámaras a presión o a escape y, de esta forma, es posible obtener una exactitud y suavidad del posicionado. El problema de mantener esta posición, una vez lograda, queda resuelto, incorporando al cilindro, una unidad de frenado para bloquear mecánicamente el vástago. Unidad de bloqueo del vástago

~

Retroalimentación

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CONTROL

Medición de

Carrera

1"'5<' rs;¡¡

-lila carrera

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Válvula proporciona l

I

~ Dinamo

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proporcional VEF-2120

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Molor neumático

I

Figura 10.9. Control de velocidad .

I

Control eléctronico

I

Señal de referencia

Figura 10.10. Control de la posición.

10.5.4. CONTROL DE LA POSICiÓN Para exigencias más severas que las encontradas en la industria del proceso contmuo, manipulación, ensamblaje, etc., se emplean posicionadores electroneumáticos, figura 10.10. Estos posicionadores se componen de un circuito neumático con válvulas proporcionales para el control de la velocidad. 274 I ©

ITP·Paranin!o

© SlVCESP.Oi.iA.SA.

© ITP·Paranin!o I

275

Circuitos b

~ 11.1 INTRODUCCiÓN Los circuitos básicos son conexiones de válvulas que realizan ciertas funciones. Existe un número limitado de funciones elementales de las que se componen incluso los circuitos más sofisticados. Estas funciones tienen la capacidad de: • Controlar un cilindro. • Accionar otra válvula. - para control remoto desde un panel. - para cambiar por otra la función de una válvula. - para enclavamiento s de seguridad, etc. Este último tipo de función se denomina también una "función lógica". Existen cuatro funciones lógicas básicas: • Identidad ("SI") • Negación o inversión ("NO") • AND o función suma • OR o función producto

No se tratará aquí de los métodos lógicos de conexión, pero se utilizarán los términos, puesto que describen claramente las funciones con una sola palabra. ©

SlVCEsPANtI.

SIl.

© ITP·Paraninfo /

277

CIRCUITOS BÁSICOS

~

CIRCUITOS BÁSICOS

11.2 FUNCIONES ELEMENTALES

11.2.1. AMPLIFICACiÓN DEL CAUDAL Un cilindro grande necesita un caudal de aire grande. Se puede evitar tener .que accionar manualmente una válvula grande con capacidad de caudal suficiente, utilizando una válvula grande de accionamiento neumático pilotándola con una válvula más pequeña de accionantiento manual. Esta función se denomina "amplificación del caudal". Se combina a menudo con el control remoto: la válvula grande está cerca del cilindro, pero la pequeña puede encontrarse en un panel, para poder acceder fácilmente a ella. Figura 11.2. Inversión de la señal.

11.2.3. SELECCiÓN - - - - - - - - -1

,, ,,, ,, ,, , ,,, ,

La selección se alcanza convirtiendo una función de 3/2 a 5/2

,

- -- ---- --1

,, ,

Figura 11.1. Amplificación del caudal o control indirecto de una válvula.

11.2.2. INVERSiÓN DE LA SEÑAL El método indicado en la figura 11.1. se puede utilizar también para cambiar la función de una válvula desde su posición normalmente abierta a normalmente cerrada o viceversa.

Figura 11 .3. Selección entre dos circuitos.

Si la válvula 1 en la figura 11.2. está activada, la presión sobre la salida de la válvula 2 desaparece y reaparece cuando se desactiva la válvula l .

La válvula de mando 1 es una pequeña válvula de 3/2 accionada manualmente; la válvula 2, accionada indirectamente, es una válvula de 5/2 con una

278 / © ITP·Paranin!o

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CIRCUITOS BÁSICOS

CIRCUITOS BÁSICOS

capacidad de caudal suficiente para accionar un cilindro de doble efecto. En esta función, se realiza también la amplificación del caudal. Una posición del interruptor de palanca presuriza el punto indicado como verde mientras que la otra presuriza el rojo. La misma función se utiliza también para realizar la selección entre dos circuitos: una de las vías de utilización de la válvula de 5/2 suministra por ejemplo, aire a un circuito automático, mientras que la otra suministra las válvulas para el control manual. Esto asegura que no puede tener lugar un accionamiento automático durante el accionamiento manual ni a la inversa.

Si, con un volumen y orificio determinados, se alcanza la curva característica presión/tiempo a de la figura 11.5, un mayor volumen a llenar, o un onficlO de paso más estrecho, la cambia a b. En el caso de la característica a, la temporización para accionar una válvula con una presión de pilotaje Ps será ti' con b se incrementará a t 2• En la práctica, el volumen a presurizar está conectado con la entrada de pilotaje de una válvula de retomo muelle y se utiliza un "controlador de velocIdad" (restrictor de caudal más válvula anti-retomo) para vanar el onficlO de paso; su válvula anti-retomo permite un caudal ilimitado en sentido contrano y por lo tanto un tiempo de reinicialización breve.

11.2.4. FUNCiÓN DE MEMORIA

5

Una función muy común es perpetuar el accionamiento momentáneo de una válvula manteniendo la posición alcanzada hasta que otra señal momentánea la desconecte permanentemente.

p (bar)

t- - - - - -- - - - - - - -

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...... ................... p,

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Figura 11.4 Accionamiento memorizado .

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Figura 11.5. Relación presión/tiempo del aire comprimido que fluye por un orificio .

Existen cuatro funciones distintas de tiempo: • • • •

l. Temporización a la CONEXION de una señal de presión . 2. Temporización a la DESCONEXION de una señal de presión . 3. Un impulso de presión a la conexión . 4. Un impulso de presión a la desconexión.

11.3.1. TEMPORIZACiÓN A LA CONEXiÓN ~

11.3. FUNCIONES DE TIEMPO

Una temporización neumática se basa en el tiempo necesario para cambiar la presión de un volumen fijo, mediante el paso de un caudal de aire por un orificio.

280 / © ITP-Paraninfo

La figura 11.7 ilustra cómo se puede retrasar una señal de presión. La señal en el orificio de salida (A) de la válvula 2 aparece un tiempo determmado después del accionamiento de la válvula l. Esto es debido a la válvula de restncción de caudal. © ITP-Paraninfo / 281

CI RCUIT OS BÁSICOS

CIR CUITOS BÁ SICOS

La figura 11.8 muestra una temporización a la desconexión de una señal. Tras el accionamiento de la válvula 1, se enciende inmediatamente el indicador, pero tras soltar la válvula, el indicador se queda encendido durante un período de tiempo regulable.

11.3.3. IMPULSO DE PRESiÓN A LA CONEXiÓN

Figura 11.7. Temporización a la conexión.

Si una señal desde una válvula pasa por una válvula normalmente abierta pero pilotada por la misma señal, no habrá presión a la salida de la última válvula. Sin embargo, si se retrasa su pilotaje, la señal puede pasar hasta que el pilotaje se produzca después de la temporización. La consecuencia es una señal de presión de duración regulable en la salida de una válvula normalmente abierta. En la figura 11.9 aparece una señal de duración regulable en la salida de la válvula normalmente abierta 2, cuando la válvula 1 está accionada.

11.3.2. TEMPORIZACiÓN A LA DESCONEXiÓN El retraso en la vuelta a la posición normal de una válvula se obtiene como se ha descrito anteriormente, pero en vez de limitar el flujo de aire hacia el orificio pi loto de la válvula b, se restringe su escape.

Figura 11 .9 . Impul so de conexión .

11.3.4. IMPULSO A LA DESCONEXiÓN DE UNA VÁLVULA

Figura 11.8. Temporizador a la desconexión .

282 / © ITP· Paraninfo

Cuando la señal temporizada de presión debe aparecer después de que la señal inicial se haya desconectado, la presión para producirlo debe proceder de © ITP-Paraninfo / 283

CIRCUITOS BÁSICOS

CIRCUITOS BÁSICOS

otra fuente. El método que se utiliza es accionar al mismo tiempo una válvula 2 normalmente abierta de 3/2 y presurizar un volumen 3 con la señal inicial. Cuando se descarga la válvula 1, la válvula 2 alcanza su posición normal, conectando el volumen con su salida. La señal de presión desde el volumen desaparece tras un breve período regulable por medio de un controlador de velocidad.

La única forma de regular la velocidad de la carrera de ida del émbolo de un cilindro de simple efecto es reducir el caudal de entrada en el mismo. La velocidad de la carrera de retorno, por medio del resorte, es raramente limitada en la práctica.

Figura 11.11. Control directo de un cilindro de simple efecto.

Control desde dos puntos: Función OR Un cilindro o una válvula pueden accionarse de dos maneras distintas: manualmente o por medio de una señal del circuito automático. Si las salidas

Figura 11.10. Impulso de presión al desaparecer una seña l.

~

11.4. CONTROL DEL CILINDRO

11.4.1. CONTROL MANUAL 11.4.1.1. Cilindro de simple efecto Accionamiento directo y control de velocidad Si un cilindro de simple efecto está conectado a una válvula de 3/2 de accionamiento manual, éste sale cuando se acciona la válvula y retorna cuando la válvula se libera. Este es el llamado "control directo". En el caso de un cilindro grande, se aplica la amplificación del caudal como se ha indicado en la figura Il.ll. 284 / © ITP-Paraninfo

© 9IC ESPAÑA. $A

Figura 11.12. Accionamiento de un cilindro de simple efecto desde dos puntos.

©

svt: ESPANA. SA

© ITP·Pa,anin!o / 285

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de dos válvulas de 3/2 están interconectadas con un empalme en T, el aire procedente de una de las válvulas sale por el escape de la otra. La utilización de una válvula selectora de circuito evita el problema. Enclavamiento: Función AND CY) En algunos casos, para permitir una operación determinada, es necesario que se cumplan dos condiciones. Un ejemplo típico podría ser el de una prensa neumática que se puede accionar sólo si está cerrada una puerta de seguridad y si se acciona la válvula manual. Para controlar la puerta de seguridad, se usa una válvula de 3/2 accionada mecánicamente. La entrada de la válvula de accionamiento manual está conectada con su salida, así que solamente tendremos señal cuando ambas válvulas estén accionadas simultáneamente.

blocaje. El desbloqueo se produce mediante el accionamiento de una válvula. Para este tipo de aplicación, se pueden usar válvulas normalmente abiertas. Si se requiere que la misma señal que provoca el desbloqueo debe también dar señal a cualquier otro dispositivo, simbolizado por el indicador 3 en la figura. 11.14, tiene que usarse una señal de inversión procedente de otra válvula independiente, de accionamiento neumático y normalmente abierta (válvula 2), que es accionada por la válvula normalmente cerrada 1.

En el caso de que las señales procedentes de cada una de las dos válvulas tengan también otro uso, como se muestra en el esquema "b" de la figura gracias a los dos indicadores de color se puede realizar la función AND (Y) mediante una válvula de 3/2 de accionamiento neumático: Una de las señales la alimenta y la otra la pilota.

r--h--n 2

Figura 11.14. Inversión de señal.

11.4.1.2. Cilindro de doble efecto Control directo La única diferencia entre el accionamiento de un cilindro de doble efecto y uno de simple efecto es que se ha de usar una válvula de 5/2 en lugar de la de 3/2. En su posición normal, la utilización B, está conectada con la entrada de presión P.

Figura 11.13. Enclavamiento de seguridad, función AND (V).

Operación inversa: Función NOT (NO) Enclavamientos mecánicos, topes para productos sobre transportadores y situaciones simi lares pueden requerir el accionamiento de un cilindro para el 286 I © ITP-Paraninfo

©

sva:::: ESPAÑA. SAo.

Esta vía de utilización ha de estar conectada a la cámara delantera del cilindro si queremos que éste, en su posición normal, esté dentro. © ITP-Paraninfo I

287

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CIRCUITOS BÁSICOS

Para un control independiente de la velocidad en ambas direcciones, hay acoplados "controladores de velocidad" (restrictor de caudal y válvula antiretomo) en ambas conexiones del cilindro. Su orientación es la opuesta a la de los cilindros de simple efecto ya que es el escape de aire el que es restringido. Esto proporciona un movimiento más estable y positivo que la restricción del aire de entrada. En lugar de suministrar solamente la energía necesaria para mover el émbolo, se añade una carga adicional mediante una contra-presión en la cámara que se vacía; esta contrapresión aumentará si aumenta la velocidad, compensando las variaciones en la carga.

Este fenómeno se conoce como "señales permanentes" y es uno de los mayores problemas en el diseño de circuitos.

Figura 11 .16. Mantenimiento de las posiciones de un cilindro de doble efecto.

Figura 11.15. Control directo de un cilindro de doble efecto .

Mantenimiento de las posiciones finales En la mayoría de los casos, un cilindro tiene que mantener su posición incluso después de que la señal de mando haya desaparecido. Esto requiere la función "memoria" de la figura llA. Una válvula biestable mantendrá su posición hasta que aparezca la señal de pilotaje contraria. En la figura 11.16, la carrera de salida de un cilindro de doble efecto se inicia con la válvula 1, Y la de retomo con la válvula 2. La válvula 3 mantiene su posición y por tanto también la del cilindro. La válvula 3 sólo será accionada cuando una de las dos válvulas manuales no tenga salida de presión. Si ambas vías de pilotaje reciben señal al mismo tiempo, la corredera mantiene su posición anterior ya que presiones iguales actuando sobre áreas iguales no pueden anular la anterior señal.

288 / ©

ITP·Paraninfo

© SVl: EsPAÑo'.. SA

~ 11.5. DETECCiÓN DE LA POSICiÓN DE LOS CILINDROS 11.5.1. RETORNO AUTOMÁTICO La válvula 2 en el circuito de la figura 11.16 puede ser sustituida por una válvula de accionamiento por rodillo de palanca, situada en el punto final de la carrera de salida del cilindro (carrera positiva). El cilindro entonces, conmuta él mismo la válvula 3 y así retrocede automáticamente, siempre que, según hemos explicado, no estemos accionando la válvula l. Aparecerá un problema si la válvula 1 no está desactivada cuando el cilindro alcanza el final de su carrera; el cilindro no retrocedería. La válvula 2 es © ITP·Paraninfo /

289

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incapaz de conmutar la válvula 3 mientras permanezca la señal opuesta procedente de la válvula 1. Una válvula biestable sólo puede ser conmutada mediante una señal de pilotaje, cuando ha desaparecido la señal de pilotaje opuesta.

Si el cilindro debe retroceder incondicionalmente tan pronto como alcance el punto final de la carrera, una solución simple sería transformar la señal de la válvula manual en un impulso (señal momentánea). Esto sería una combinación de las dos funciones elementales de las figuras 11.9 y 11.17.

11.5.2. CARRERAS REPETITIVAS (REPETICiÓN INDEFINIDA DE LA CARRERA) Mediante la detección en ambos extremos de la carrera mediante válvulas accionadas por rodillo de palanca y. usándolas para conmutar la válvula principal 2, el cilindro será "recíproco" (el mismo produce las señales para su propio control de movimiento). Con una válvula biestable de accionamiento manual conectada en serie con la válvula accionada por rodillo de palanca 4 (un final de carrera), el cilindro parará de realizar ciclos repetitivos si desactivamos en 1, pero lo hará después de volver siempre a su posición de vástago dentro (posición negativa o posición O). ,---,--,--------, @ Figura l ' .17. Retorno automático de un cilindro.

•

Figura 11.18. Retorno automático de un cilindro incluso con una señal permanente.

290 1 ©

ITP·Paraninfo

© SVI:: ESPAÑA SA

Figura 11.19. Repetición de carrera de forma cíclica.

© ITP·Paraninfo 1291

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CIRCUITOS BÁSICOS

~

11.6. CONTROL DE SECUENCIAS

11.6.1. CÓMO DESCRIBIR UNA SECUENCIA Unas pocas reglas nos ayudarán para la descripción de un ciclo de movimientos de una forma extremadamente breve pero precisa. A cada actuador se le asigna una letra mayúscula. Si su posición al inicio de ciclo, a partir de las cuales se dibuja el diagrama de circuito, es la de dentro o posición negativa, se dice que éste está en "menos"; si su posición al inicio es la de fuerza o posición positiva, decimos que está en posición "más" Las señales de presión para conmutar las válvulas de control direccional son llamados "comandos" para distinguirlos de otras señales. Un comando para mover el cilindro "A", su código será un simple "A+". Evidentemente, "A-" es el comando para hacer retroceder al cilindro A.

También necesitamos una válvula de accionamiento manual para arrancar y finalizar la secuencia. Está situada en la línea prioritaria para el primer comando A+. Cuando la secuencia necesile continuar, entonces la válvula de puesta en marcha deberá permanecer abierta, pero si el circuito es desactivado a mitad de ciclo, éste continuará hasta que todos los movimientos de la secuencia hayan sido completados y el ciclo vuelva a su posición inicial. Esto significa que la última señal, bo' ha aparecido, pero es incapaz de pasar a través de la válvula de puesta en marcha. Esta es otra aplicación de la función elemental "ANO" (Y) de la figura 1l.l3. El comando A+ necesita ambas señales: "bo" y "st" (start). Esto se escribe en álgebra: "st . ba" . Nos podremos referir a esto como un "circuito cerrado". La secuencia de señales y comandos es como sigue: Señales bo

11.6.2. SECUENCIA DE DOS CILINDROS Con estos códigos, nosotros podemos escribir una secuencia de dos cilindros, por ejemplo con: A+, B+, A-, BNo puede haber dudas acerca de la secuencia de movimientos. Ahora llega la cuestión de ver, de dónde salen estos comandos. La respuesta es bastante simple: de las válvulas de rodillos de palanca que detectan los puntos finales de la carrera. Ellos también necesitan un código; éste estará confeccionado de una forma bastante lógica. Como la posición inicial "menos" es llamada "cero". Es obvio codificar con "ao" la válvula que detecta la posición inicial del cilindro "A"; la posición opuesta es entonces llamada "a,". Para mayor claridad, las señales son siempre codificadas con letras minúsculas. Las posiciones de detección son designadas mediante un índice. Oe todo ello, resulta obvio que la finalización de un comando (... +) estará señalizado por la señal de presión que nosotros "convertiremos" como código "a I ", etc. Con estos códigos podemos escribir la solución para la secuencia mencionada con anterioridad tal y como sigue: A+

a" S+ b" A- ao' S- bo'

292 I © IT?-?araninfo

Comandos Figura 11.20. Representación esquemática de señales y comandos.

La misma secuencia de este diagrama de bloques está dibujada como circuilo neumático en la figura 11.21, con símbolos ISO. Como tenemos ahora codificadas las válvulas de finales de carrera de acuerdo con su posición , no es necesario dibujar el circuito como un mapa, con éstas mostradas en sus emplazamientos físicos reales, cerca de los cilindros, o indicándolas con números como en las figuras 1l.l7 y 11.19. La norma es dibujar todos los cilindros en la parte superior; directamente debajo de ellos, sus correspondientes válvulas principales de mando y debajo de ellas, las válvulas que proporcionan las señales de final de carrera. En circuitos más sofisticados, podrá haber válvulas adicionales en un nivel intennedio entre las válvulas principales y las de señal. Este es el caso de la figura 11.21 con la válvula de puesta en marcha "st". © IT?-Paraninfo I

293

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11.6.3. CICLO ÚNICO, CICLO CONTINUO

ciales. Estas permiten al operador, ajustar la presión mínima requerida para un amarre seguro.

Este tipo de válvula usada para poner en marcha una secuencia es lo que determina la diferencia entre los 2 ciclos: si es una válvula monoestable y nosotros la accionamos, se realizará un ciclo único. En el caso de una válvula biestable, el ciclo se repetirá continuamente hasta que desconectemos la válvula. No importa cuando lo hagamos, el circuito siempre completaría el ciclo y entonces pararía.

La presión que han de detectar es la presión de amarrado del cilindro, por eso la entrada de pilotaje debe ser conectada con una "T" a la vía de alimentación del cilindro; la señal de salida pondrá en marcha la operación de mecanizado (cilindro "B"). El cilindro tiene que retroceder inmediatamente después de que la operación haya finalizado, por ejemplo, el final de carrera, válvula b l , proporciona esta información.

'.

",

",

Aquí nos encontramos un problema: B es incapaz de retroceder mientras el cilindro de amarre "A" esté presurizado pero, por otro lado, éste no debe retroceder y soltar el amarre antes de que el dispositivo de mecanizado haya vuelto a su posición inicial. Podemos, de nuevo, utilizar el circuito básico de la figura 11.9 para resolver este problema transformando la señal permanente de la válvula secuencial en una señal de corta duración. El ciclo es arrancado manualmente, pero en la práctica el operador insertará un componente para ser mecanizado y entonces mantendrá el pulsador accionado hasta que el trabajo esté completado. b1

Figura 1'.21, Circuito pa ra la secuencia A+, B+ . A-, Bs-

~

B"

11.7. COMANDOS OPUESTOS

11.7.1. ELIMINACiÓN CON UNA SEÑAL DE CORTA DURACiÓN

Figura 11.22. Circuito para amarrado y mecanizado.

Los cilindros de simple efecto de carrera corta se utilizan a menudo para sujeción. Si bien casi todos ellos pueden llevar incorporados detectores para control eléctrico, esto no da suficiente seguridad. La parte que debe ser mecanizada ¿está suficientemente amarrada para aguantar las fuerzas ejercidas sobre ella durante el mecanizado? La única señal fiable es la que nos indica que hay suficiente presión detrás del émbolo. Para esto se emplean las válvulas secuen-

Debemos admitir que la forma en que hemos eliminado las señales permanentes en el ejemplo anterior no puede ser el mejor método. Debe de haber una solución más simple y fiable.

294 I © ITP· Paran;n!o

©

© SVI: ESI'AÑA. SA,

11 .7.2. SISTEMA DE CASCADA

sva:

ESPAÑA. SA

© ITP· Paranin!o

I 295

CIRCUITOS BÁSICOS

CIRCUITOS BÁSICOS

La verdadera solución es poner a escape todas las señales permanentes que se puedan "solapar". No mediante montajes temporizados sino con el accionamiento de una válvula de selección como en el circuito de la figura 11.23. El problema es conocer dónde ha de estar puesta cada válvula y cómo debe ser conmutada y conectada.

o 2 Todas las válvulas de fin de carrera del grupo 1, excepto la que detecta que el último movimiento del grupo ha finalizado.

Existe un procedimiento simple para el diseño de circuitos secuenciales llamado "Sistema Cascada". El ciclo es dividido en dos o más grupos. Para posteriores explicaciones supondremos que hay sólo dos grupos. Cada uno tiene una línea de suministro procedente de la válvula de selección.

o 4 El detector del final de la última carrera del grupo 1 conmuta la válvula de selección; la "línea de grupo 1" se pone a escape y la del grupo U es alimentada con presión.

o

o

o

Observando cada comando, de izquierda a derecha, podemos subdividir los comandos en grupos; la regla será que en cada grupo sólo se podrá incluir un comando de cada actuador, bien sea + o -. En nuestro caso sería:

6 Todas las válvulas de fin de carrera que proporcionan los comandos del grupo U, excepto la última.

o 7 Todos los comandos del grupo n, proporcionados por las válvulas de fin de carrera están alimentados desde la "línea de grupo U".

B-, A-

o

Grupo U

Este principio es igualmente aplicable para ciclos más largos. Cuando se tiene tres o más grupos no es necesario arrancar el ciclo con un nuevo grupo: el fin-de-ciclo puede estar en medio de un grupo. La válvula de puesta en marcha y parada está, simplemente, colocada en línea con el primer comando del ciclo. Algunas veces tiene que trasladarse par encontrar el menor número de grupos.

3 Todos los comandos de las válvulas principales del grupo 1 son alimentados desde la "línea de grupo 1".

o 5 Válvula principal del cilindro que realiza la primera carrera del grupo U.

La división de los grupos, por ejemplo del ciclo "A+,B+,B-,A-", se realiza de la siguiente manera:

A+,B+ Grupo 1

l Primera válvula principal que debe ser accionada por el grupo 1.

8 El detector de la última carrera del grupo U vuelve a conmutar la válvula de selección a su posición anterior.

Los pasos del circuito son ahora bastante fáciles. El interruptor de puesta en marcha y parada está siempre insertado en línea con el primer comando del ciclo. En el ejemplo anterior, el ciclo termina al finalizar un grupo. b,

Las demás reglas se explicarán en el siguiente diagrama de bloques.

A·

®

Inicio

Línea del grupo I Gru

I

GnJPO 11

Línea del grupo 1I

Figura 11.23. Esquema de funcionamiento de una conexión "cascada" ,

296 I ©

ITP·Paraninfo

©

Figura 11.24. Sistema de cascada para dos cilindros.

SI\«:: ESPAÑA. $A

©

svr:; EsPAÑA. $A

© ITP-Paraninfo I

297

CIRCUITOS BÁSICOS

CIRCUITOS BÁSICOS

~

máquina pueda funcionar en ciclo continuo, dispondremos de otro cilindro e que será el encargado de expulsar la pieza, una vez mecanizada, y pennitir la alimentación de otra nueva. Todo lo expuesto, queda reflejado en la siguiente secuencia de funcionamiento:

11.8. DESARROLLO DE AUTOMATISMOS NEUMÁTICOS

A+ B+ B- A- C+ C-

11.8.1. PLANTEAMIENTO DE UN AUTOMATISMO NEUMÁTICO

La representación gráfica de esta secuencia, nos da lugar al diagrama espacio fase, representado en la figura 11.25

En los apartados anteriores vimos distintos métodos que pueden ser empleados para solucionar problemas habituales en los circuitos neumáticos. Estos problemas son siempre causados por la existencia de las llamadas señales permanentes, que son aquellas que inciden en una misma memoria, de forma simultánea, y evitan que esta cambie de posición en el momento que sea necesano.

1

1

A o 1

Si fuera posible conocer, antes de decidir qué método de automatización utilizar, la existencia de las señales permanentes que pueden aparecer en un circuito y si, además, pudiéramos identificarlas, sería mucho más sencillo tomar decisiones al respecto. Esto es posible y puede conseguirse utilizando el diagrama espacio-fase.

B O

2

4

7=1

5

6

/

~

I~

/ /

1

C

Una vez localizadas estas señales, deberemos analizarlas para poder tomar una decisión correcta y aplicar la mejor solución de entre las posibles.

3

O

I~

Figura 11.25. Diagrama espacio-fase para la secuencia A+, B+. B-, A-, C+. CA.

11.8.2. LOCALIZACIÓN DE SEÑALES PERMANENTES. DIAGRAMA ESPACIO-FASE.

Ahora debemos localizar, en la secuencia, las señales que inciden sobre una misma memoria y añadirlas, también de forma gráfica, al diagrama anterior:

Hasta ahora, cuando hemos planteado una aplicación con más de un cilindro, el funcionamiento de estos, ha sido expresado a través de una secuencia. Se puede expresar también el funcionamiento de varios cilindros de forma gráfica mediante el diagrama espacio-fase.

• Memoria A: Señales Co y bo • Memoria B: Señales al y b l

Veamos todo lo expuesto anteriormente en un supuesto real de automatización:

• Memoria C: Señales ao y c l Una vez representadas las señales en el diagrama debemos observar, con especial atención, el momento en que cada una de ellas aparece en el mismo. Si en ese momento, la señal antagonista no está presente, no habrá problemas. Por el contrario, cuando una señal aparece, si está presente la que incide sobre la misma memoria, habrá problemas y estos serán generados por la que está presente y no deja actuar a la que acaba de aparecer.

Tenemos un cilindro A que utilizaremos para alimentar y sujetar una pieza que ha de mecanizarse mediante un útil que moverá el cilindro B. Para que esta

En nuestra secuencia podemos observar que, las dos señales que inciden sobre la memoria de A, son permanentes entre sí, puesto que cuando aparece Co

Si, además, en el mismo diagrama, somos capaces de representar las señales que actúan sobre una misma memoria, podremos compararlas entre sí, y sabremos si molestan la entrada de la señal opuesta, causando los problemas típicos de los automatismos neumáticos secuenciales.

298 1 ©

ITP· Paraninfo

©

svt: ESPAÑA. SA.

©

S\IC ESPAÑA.. Sol..

© ITP-Paraninfo 1299

CIRCUITOS BÁSICOS

CIRCUITOS BÁSICOS

está presente bo y cuando aparece bo también está presente co' En la memoria del cilindro B, no tenemos problemas con la señal al' que puede entrar libremente, sin embargo cuando trata de actuar la señal b l no puede conseguirlo puesto que está presente al' Por lo tanto, en esta memoria sólo tenemos una señal permanente. En el mismo caso estamos al analizar la memoria del cilindro e, vemos que ao puede entrar libremente, sin embargo, cuando quiere hacerlo el' no puede puesto que está presente ao' 2

1

A O 1

B O

1

e

O

3

4

5

6

7=1

I~

/

11.8.3. ANULACiÓN DE SEÑALES PERMANENTES Para anular las señales permanentes, que pueden aparecer en una secuencia podremos aplicar dos métodos: ' • Métodos intuitivos. • Métodos sistemáticos.

11.8.4. MÉTODOS INTUITIVOS DE ANULACiÓN DE SEÑALES Para anular señales permanentes, por métodos intuitivos, contamos, básicamente, con dos elementos: • Rodillo escamoteable.

/ .~

• Temporizador.

/

~

Rodillo escamoteable Para anular una señal permanente, sólo tenemos que evitar que el final de carrera, que nos genera dicha señal, esté accionado. Esto lo conseguimos desplazándolo un poco de su posición. Esta solución, siendo muy sencilla, nos genera un nuevo problema, que es la aparición de una doble señal ya que, el cilindro pisará el final de carrera, ahora fuera de su posición , tanto en el movimiento de salida como en el de retroceso del vástago. El rodillo escamoteable es un accionamiento que solamente actuará sobre el final de carrera cuando es accionado en una sola dirección. De esta fomla habremos eliminado el problema y habremos anulado la señal pemlanente.

c,

" " c, I

Figura 11.26. Diagrama espa cio-fase con señales de finales de carrera .

No todos los casos de señales permanentes podrán ser solucionados con el empleo de este método, ya que nos presentará problemas de precisión por tener que mover el final de carrera de su posición teórica de detección . También nos podrá presentar problemas en movimientos rápidos, porque puede ser accionado por un corto espacio de tiempo y no ser suficiente para conmutar la válvula sobre la que ha de actuar.

Temporizador Por tanto, para que esta secuencia funcione de forma correcta, hemos de solucionar el problema que nos presentan las cuatro señales permanentes que acabamos de localizar. 300 1©

ITP·Paraninfo

Si , como vimos con anterioridad en el párrafo 11.3.3, empleamos un temporizador para hacer que una señal tenga una corta duración , conseguiremos que © ITP·P.r.ninfo 1301

CIRCUITOS BÁSICOS

CIRCUITOS BÁSICOS

una señal que pretendemos anular sea efectiva para conmutar la válvula en el momento apropiado, pero conseguiremos también que no esté presente cuando aparezca su señal antagonista.

11.8.5. MÉTODOS SISTEMÁTICOS DE ANULACiÓN DE SEÑALES Los métodos sistemáticos de anulación de señales permanentes se basan en un principio muy simple: Los finales de carrera, estarán alimentados de presión en el momento en que son necesarios para el funcionamiento de la secuencia. Cuando no sean necesarios, no tendrán alimentación de presión, por lo que será imposible que puedan molestar la entrada de las señales que incidan sobre la misma memoria y, por lo tanto, no habrá problemas de señales permanentes. El método sistemático más utilizado es: • Introducción sistemática de memorias (conexión en cascada).

11.8.6. ELECCiÓN DEL MÉTODO DE ANULACiÓN DE SEÑALES PERMANENTES Si volvemos a nuestra secuencia, y queremos resolverla utilizando métodos intuitivos, podremos utilizar rodillo escamoteable en tres de los cuatro casos. No obstante, la señal al puede presentar problemas de precisión, puesto que nos debe detectar la posición en que la pieza está sujeta y lista para ser mecanizada; si esto no fuera así, corremos el riesgo de que haya rotura de herramienta e incluso accidente laboral , por lo tanto deberemos utilizar, como anulador de señal, un temporizador. El esquema resultante, es el que se muestra en la figura 11.27.

'" ~

." +

Si consideramos que nuestra máquina ha de realizar altas producciones, esto será posible con movimientos rápidos de los cilindros. Recordemos que al trabajar con velocidades altas, los rodillos escamoteables pueden presentar problemas, por la corta duración de la señal. Este problema no se presentará si utilizarnos métodos sistemáticos. La solución de esta secuencia, empleando conexión de memorias en cascada, es la que se muestra en la figura 11.28.

c;;J:

'"

Figura 11.27 Solución de circuito secuencial por método intuitivo.

302 / © ITP· Paraninfo

© SVC eSI'AAA. SAo.

©

SVC ESPAÑA. $A..

© ITP·Paraninfo /

303

CIRCUITOS BÁSICOS

ó

Simbo componentes neu ,;

..

ú

Resumen de los símbolos empleados en neumática según DIN 24300.

D

Símbolos básicos: •

SíMBOLO

'"

@

,;

..

'"

0
DESCRIPCiÓN

Origen de la presión.

Conexión de escape a la atmósfera .

Línea de trabajo. o"

----

Línea de mando.

----- - -

Línea de escape.

~

--L Figura 11.28. Solución de circuito se cuencial por método sistemático.

+

Línea flexible .

Empalme de líneas.

304 I © ITP-Pa,aninfo © ITP-Pa,an in!o I

305

ANEXO

ANEXO

SíMBOLO

+ rhl VV\

SíMBOLO

DESCRIPCiÓN

Enclavamiento.

SíMBOLO

~ ,

--<>~ ,,

/

,,

, ,, , , L _____ ...J L ~

306 / © ITP-Paraninfo

1:

Representación simplificada de una unidad de mantenimiento F-R-L.

DESCRIPCiÓN

EAF, EAFF

Filtro fino (micrónico).

EAFM, EAM, EAMD, EAME

EAD

Separador de agua.

EAMG

ciJ,~IL~

Válvula 3/2 de mando manual, con enclavamiento de seguridad.

EVHS

.~

Válvula de arranque progresivo.

EAV

Válvula de secuencia.

EVEX

Transductor proporcional de presión.

EIT, EVEP

Presostato.

EIS,ISE2

Presostato digital.

ISE4, GS40

--v-

-

Filtro con válvula de purga manual.

I

.

I

Lubricador.

Unidad de mantenimiento, formada por filtro y regulador de presión.

!I

I

L

Filtro con válvula de purga automática.

Regulador de presión (con manómetro).

_ _ _ ---1

~ ,

,

~

EAR

EAL

-1

o

~~

-ó

EAW

© SVC EsPAÑA. SA.

©

EAC

Purga automática.

REFERENCIA SMC

Filtro.

(S) I~

-O-

/',

, , L.....'c ..J_1

~ , " , l ______ _ J

Muelle.

REFERENCIA SMC

Representación simplificada de una unidad de mantenimiento F-R. Unidad de mantenimiento, formada por filtro, regulador de presión y lubricador.

L~

Tratamiento de aire:

-V-4-W--V

<9 ~

-1:

Cruce de líneas.

DESCRIPCiÓN

sva:

ESPMlA. SA

© ITP-Paraninfo / 307

ANEXO ANEXO SíMBOLO

DESCRIPCiÓN

REFERENCIA SMC SíMBOLO

+

Multiplicador de presión

regulable.

EVBA

1,

111 ,

Cilindros: SíMBOLO

DESCRIPCiÓN

II~2H2 2i'\2~

Cilindro de simple efecto.

C75, C85, C02, CM2 ...

Cilindro de doble efecto.

C65, C75, C85, C95, C92, C02...

I

Cilindro de doble vástago.

C75, C85, C92, C02, C95, CX2

I

Cilindro con amortiguación neumática regulable .

I

111I

I

REFERENCIA SMC

I

DESCRIPCiÓN

11111

1

111

,I

\~

1I

=D=

Cilindros multiposicionales.

C92, C95, C02...

Cilindros tandem.

C92, C95, C02...

Actuadores de giro (piñón-cremallera, paleta).

ECDRO, MSO, ECDRA,MSUB, ECDRBl

Válvulas distribuidoras: SíMBOLO

I I

11

I~

I

I

63-

C65, C75, C85, C95, C92, C02...

~

1111 I

I

I

?=

1III

Cilindro con detección magnética. C65, C75, C85, C95,

C92, COl ...

Cilindro con vástago antigiro.

C92, C95, C02...

el

ID I

1 I

b 1III

Cilindro sin vástago de arrastre magnético. Cilindro sin vástago de arrastre mecánico.

~~

Cilindro con bloqueo del vástago.

CY1B

MY1B, MY1M, MY1B-GPP

C92, CM2, CJ2

I

~

Cilindro de vástagos paralelos.

CXS

REFERENCIA SMC

un

cm cm ~

DIZl ITllXJ

1111~~IZI

II ¡IJI'" ~ I

DESCRIPCiÓN

Válvula 2/2, normalmente cerrada.

Válvula 2/ 2, normalmente abierta.

Válvula 2/2, normalmente abierta. Caudal de doble sentido.

Válvula 3/2, normalmente cerrada.

Válvula 3/ 2, normalmente abierta .

Válvula 4/2.

Válvula 4/3, centros cerrados.

Válvula 4/3, posición central a escape.

308 ! © ITP-Para ninfo © ITP-Paraninfo!

309

ANEXO

ANEXO

SíMBOLO

L~rl1ll

IS II:I~llll L\II¡I¡llll !r\IISII¿1

DESCRIPCiÓN

SíMBOLO

Y

Válvula 5/ 2.

Válvula 5/3 con posición central a presión.

DESCRIPCiÓN

Accionamiento manual

y

~

Muelle.

Accionamiento neumático

SíMBOLO

Jo

Rodillo escamoteable.

=r

Válvula 5/3 con posición central a escape.

Tipos de accionamiento:

y

Rodillo.

y

Válvula 5/3 de centros cerrados .

DESCRIPCiÓN

,

J " J " ..0

p.--

Pilotaje a presión.

Pilotaje a depresión.

Pilotaje diferencial .

Accionamiento eléctrico

Símbolo general.

Pulsador.

Palanca.

Pedal.

y J

Por bobina.

Por bobina y servoválvula piloto.

Combinaciones de válvulas y accionamientos: SíMBOLO

DESCRIPCiÓN

Accionamiento mecánico

y 310

I© ITP·Paraninfo

Leva.

9 1 I ~r

Electroválvula 2/2 monoestable.

9LISr

Electroválvula 3/2 monoestable.

© ITP·Paraninfo I

311

r

ANEXO

SíMBOLO

ANEXO

;lIIZF

Electrová lvu la 3/ 2 monoestable, se rvoasistida.

J~llllb

Electroválvula 5/2 biestable.

JSII~J¡l~

DESCRIPCiÓN

SíMBOLO

DESCRIPCiÓN

~J

Válvula de escape rápid o.

REFERENCIA SMC

EAO, ASV,AO

Accesorios: Electroválvula 5/3 de centros cerrados, centrada por muelles.

SíMBOLO

DESCRIPCiÓN

REFERENCIA SMC

;lll Zr--

Válvula 3/2 monoestable de acciona miento neumáti co.

----M-

Válvula de cierre.

-'1Il l~ Ir--

Válvula 5/2 biestable de acc ion am iento neumáti co.

4III~

Silenciador.

AN, ANA, ANB, AMC

cbcjlIIZ~

Válvula 3/2 de accio namiento manual, con enclavamiento.

Manómetro.

K4, Ka, G27 ...

j

Detector magnético.

O-A93, O·A53, O-C73, O·F9NL ...

)-

Acumulador.

9 +--;;

Válvulas reguladoras de caudal y bloqueo: SíMBOLO

DESCRIPCiÓN

~

r--

Regulador de cauda l fijo .

~

Regulador de caudal ajustable.

G

,

--9--

e 312 / © ITP·Paraninfo

.

REFERENCIA SMC

-(

kVGW~1

Amortiguador hidráulico.

RB, RBO

ASN2

Pinzas neumáticas: Regulad or de caudal unidireccio-

nal ajustable.

AS

Válvula antirretorno.

EAK

Válvula selectora.

EAK

SíMBOLO

~ ~

DESCRIPCiÓN Pinzas neumáticas de apertura

paralela. Pinzas neumáticas de apertura angu lar.

REFERENCIA SMC MH02, MHOG2, MHOJ2, MHl. ..

MH C2, EMHT .. .

© ITP·Paraninfo / 313

ANEXO

SiMBOLO

DESCRIPCiÓN

t2r

Pinzas neumáticas de acciona~ miento rotativo.

REFERENCIA SMC MHR2, MHR3

Componentes para manipulación por vacio: SIMBOLO

DESCRIPCiÓN

-iT A 1 -k3~ €E>

Eyector de vacío.

EZH ...

Ventosa.

ZPT

Ventosa tipo telescópica .

ZPTK

Vacuostato.

ZSE1, ZSE4B

Cilindro para manipulación por vacío.

ZCDUKC

€E>

~dl:

314 I ©

REFERENCIA SMC

ITP-Paranin!o

,I ~