Tema_Circuitos hidráulicos y neumáticos_ elementos compo

Departamento de Tecnología IES San José

TEMA 61. CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS: ELEMENTOS COMPONENTES Y CIRCUITOS TÍPICOS DE POTENCIA Y CONTROL. NEUMÁTICA 1.

CONCEPTOS PREVIOS. 1.1. Presión. 1.2. Caudal. 1.3. Humedad.

2. NEUMÁTICA APLICADA. 2.1.

Producción del aire comprimido. 2.1.1. Compresores volumétricos. 2.1.2. Turbocompresores. 2.1.3. Accionamiento del compresor.

3. DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO. 3.1. Acumulador. 3.2. Separador. 3.3. Red de aire. 3.4. Preparación del aire. 4. COMPONENTES. 4.1. Cilindros neumáticos. 4.2. Válvulas. 4.3. Accesorios. 5. MANDO NEUMÁTICO. 6. INSTALACIONES NEUMÁTICAS. 7. CÁLCULOS. 8. DIAGRAMAS DE MOVIMIENTO.

Prof. Nino González – Haba Gil

-1-


NEUMÁTICA


-2-

Departamento de Tecnología IES San José 1. CONCEPTOS PREVIOS. El aire que se emplea en instalaciones neumáticas es el aire corriente, el que respiramos. El aire, como todos los gases, es capaz de reducir su volumen cuando sufre una acción exterior. Otro fenómeno que observamos en los gases es, que al introducirlos en un recipiente elástico (en un neumático, por ejemplo) tiende a repartirse por igual en el interior del mismo ya que todos los puntos representan igual resistencia ante una acción exterior tendente a disminuir su volumen. 1.1.

PRESIÓN.

Se define como el cociente entre el valor de una fuerza que actúa perpendicularmente a una superficie y el área de dicha superficie.

P=

F S

Unidades:

1Newton 1m 2 1Dina En el sistema cegesimal (CGS): Baria; 1Baria = ; 1Bar = 106 Barias 1cm 2 1Kp En el sistema técnico (MKS): Atmósfera; 1Atm = 1cm 2 En el sistema internacional (SI): Pascal;

1Pascal =

En la práctica en aplicaciones neumáticas se cumple que: 1 Bar = 1 Atm = 100 Kpa • •

Presión relativa.- Presiones relacionadas con la atmosférica. Presión absoluta.- Presiones referidas al cero absoluto.


-3-

Departamento de Tecnología IES San José 1.2. CAUDAL. Se define el caudal como el volumen de fluido que atraviesa una determinada sección transversal de una conducción por cada unidad de tiempo.

Q=

v s· l = = s·v t t

El caudal se mide indistintamente en m3/h; l/min; l/s

1.3. HUMEDAD. Se llama humedad atmosférica al contenido de vapor de agua del aire. La proporción máxima (que aumenta con la temperatura) de vapor de agua que puede existir en el aire corresponde a la saturación. El contenido de vapor se puede expresar de varias formas siendo las más usuales las siguientes: a) Humedad absoluta: Es la masa de vapor de agua que tenemos en cada unidad de volumen (generalmente se expresa en g/m3). b) Humedad relativa. Se define como el cociente entra la masa de vapor de agua que existe en un volumen de aire (mv) y la que habría si ese volumen de aire estuviese saturado a igual temperatura (ms).

Hr =

mv ms

Si llamamos pv a la presión parcial del vapor de agua y ps a la presión de saturación a la misma temperatura, y aplicamos la ley de los gases perfectos:

PV = nRT Siendo:

P  Presión en atmósferas. V  Volumen en litros. n  nº de moles. R  Cte de los gases perfectos = 0.082 Atm·l / ºK· mol T  Temperatura ºK

Entonces para la masa de vapor de agua, en gramos, contenida en 1 m 3 de aire (poniendo pv en mm Hg y siendo la masa molecular del agua 18 g/mol), se cumple que:

pV m · 1000l = V · 0.082 · T 760mmHg 18


-4-

Departamento de Tecnología IES San José Si tenemos vapor de agua, como es un gas, ocupa todo el volumen disponible, por ello, si tenemos un volumen de 1 m3, también tenemos en la ecuación de arriba 1 m3 de vapor de agua. Despejando mV tenemos:

mV =

pV · 1000 · 18 p = 290 V 760 · 0.082 . T T

pV  mm Hg T  ºK

La mV serán gramos de agua en cada m3 de aire considerado. Análogamente, si el vapor está saturado:

p m S = 290 S T De esta forma se obtiene la expresión:

Hr =

mV p = V mS pS

que es otra manera de expresar la humedad relativa. Asimismo, también podríamos calcular la cantidad de aire seco contenida en 1 m 3 de aire. Si llamamos p a la presión atmosférica, se cumplirá que la presión parcial del aire seco es1:

pa = p − pv = p − H r p s

La masa de aire húmedo (m) será:

m = mV + m A.S . Siendo:

mV  masa de vapor de agua. mA.S.  masa de aire seco.

c) Grado de humedad o humedad específica. La Ley de Dalton de los gases nos dice que la suma de las presiones parciales que ejercería cada uno de los componentes de una mezcla gaseosa es igual a la presión total de la mezcla. 1


-5-

Departamento de Tecnología IES San José Es el cociente entre las masas de vapor de agua y de aire seco contenidas en un mismo volumen:

X =

mV m A.S .

Calculando la mA.S.2 :

p AS m A.S . atm· l · 1000l = · 0.082 ·T 760mmHg 28,8 g / mol mol · º K m A.S . =

p A.S . · 1000 · 28,8 p = 445,8 A.S . 760 · 0.082 · T T

De donde:

p 290 V mV pV 290 T X= = = p m A.S . 445,8 p − pV 445,8 A.S . T En esta expresión, se puede observar que el grado de humedad permanezca constante al variar la temperatura.

UNIDADES DEL SISTEMA INTERNACIONAL.

2. NEUMÁTICA APLICADA.

2

Masa molecular del aire seco = 28,8 g/mol


-6-

Departamento de Tecnología IES San José La técnica neumática admite infinidad de aplicaciones en el campo de la máquina herramienta, especialmente en los trabajos de fijación de piezas, bloqueo de órganos, alimentación de máquinas y movimiento lineal de órganos que no requieran velocidades de actuación rigurosamente constantes. 2.1. PRODUCCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO. El aire comprimido se obtiene por medio de compresores que son máquinas capaces de elevar la presión de una masa de aire hasta el valor conveniente. Los compresores son, en realidad, generadores de caudal, ya que para lograr aumentos de presión es necesaria una relación determinada entre el caudal de entrada y el de salida, siendo este inferior a aquél. Los compresores no son verdaderos productores de energía, sino transmisores de la misma, ya que convierten la energía mecánica de su árbol motor en energía de presión. Existen dos procedimientos fundamentales de compresión: - Compresión volumétrica. Se obtiene por la admisión del aire en un recinto hermético, donde se le reduce de volumen. Es el sistema del compresor de pistón. - Turbocompresión. Obedece a los principios de la mecánica de fluidos. El aire, aspirado por el propio sistema, aumenta su velocidad de circulación a través de varias cámaras, impulsado por paletas giratorias. La energía cinética de éstas se transforma en energía elástica de compresión. En la figura se puede apreciar una relación de los principales tipos de compresores, atendiendo a la división fundamental explicada, con las subdivisiones que hacen al caso. Tanto el compresor de émbolo como el rotativo son compresores volumétricos.

2.1.1. Compresores volumétricos.


-7-

Departamento de Tecnología IES San José Dentro de este grupo destacan los compresores de pistón que son los más difundidos. Se construyen de baja, media y alta presión, aunque en este caso deben disponer de varias etapas compresoras. La figura 6.2 muestra un compresor de pistón clásico de una sola etapa. El aire aspirado por el pistón en su carrera descendente penetra en la cámara de compresión a través de la válvula de admisión y después es inmediatamente comprimido hasta la presión de trabajo, momento en el que se abre la válvula de escape. Durante el trabajo de compresión se genera calor - según previene la ley de Gay-Lussac lo que obliga a una refrigeración del cilindro proporcional a la cantidad de calor producida. En los compresores pequeños bastan las aletas que lleva el cilindro por la parte exterior. En los mayores se instala además un ventilador y en los de alta presión es necesaria la refrigeración por agua.

En la figura 6.3 aparece un compresor de pistón de dos etapas y montaje en V. El aire comprimido en el primer pistón, después de refrigerado, se introduce en un segundo


-8-

Departamento de Tecnología IES San José cilindro de volumen inferior que lo vuelve a comprimir. Así se obtienen presiones de 1 a 20 bar y con tres etapas se puede llegar hasta 220 bar. El compresor rotativo, basado también en la compresión volumétrica, consiste esencialmente (fig. 6.4) en un rotor excéntrico provisto de paletas que giran en el interior de un cárter cilíndrico, con un orificio de entrada y otro de salida. Al girar el rotor, las paletas, que actúan por la fuerza centrífuga, forman células de volumen variable que encierran aire cada vez más comprimido hasta que lo impulsan al conducto de salida. Es un compresor muy silencioso y de dimensiones reducidas aunque su capacidad compresora no excede de 8 bar. 2.1.2. Turbocompresores. Existen dos modelos de turbocompresores, ambos aptos para tratar grandes caudales. Uno es el turbocompresor radial (fig. 6.5), llamado así porque la aceleración del aire se produce de cámara a cámara en sentido radial. El segundo es el turbocompresor axial, en el que el aire circula paralelamente al eje del mismo (figura 6.6).

2.1.3. Accionamiento del compresor. El accionamiento de un compresor se realiza indistintamente por medio de un motor eléctrico o de un motor de combustión interna, según las exigencias de cada caso. Cuando se trata de compresores fijos, el motor preferido es el eléctrico, mientras que los compresores móviles llevan motor de explosión, por razones obvias. La conexión del motor y el compresor se confía normalmente a una transmisión de correas trapeciales.

3 . DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO.


-9-

Departamento de Tecnología IES San José El aire comprimido generado por el compresor no es consumido directamente por el órgano de trabajo. Las instalaciones industriales están provistas también de elementos de almacenamiento, distribución y tratamiento del aire para que éste alcance las condiciones óptimas de empleo. La figura 6.7 representa una instalación de generación y distribución de aire comprimido que por sus características puede considerarse bastante representativa. El aire comprimido procedente del compresor es acumulado en el depósito auxiliar y de allí enviado al separador principal, el cual retiene la mayor parte del agua en suspensión. De éste pasa a la red de distribución hasta un separador secundario al que se conectan varias tomas de servicio con sus correspondientes unidades de filtrado y lubricación. En los apartados siguientes se estudiarán los elementos que componen la red de distribuidora del aire comprimido.

3.1. ACUMULADOR. Es un depósito de reserva de aire comprimido cuya misión es mantener el consumo de la red y evitar pérdidas de carga bruscas en la misma, en caso de fallo o accidente. En este elemento se elimina parte del agua (que se condensa en su parte inferior) por medio de un orificio de purga.

3.2. SEPARADOR.


- 10 -

Departamento de Tecnología IES San José Las impurezas que arrastra el aire (polvo, residuos de aceite...) y especialmente la humedad son fuente importante de averías y en ciertos casos pueden estropear completamente los componentes neumáticos. Por eso es imprescindible que el aire comprimido esté libre de impurezas. La mayor separación del agua y el aceite la realiza el separador, que no es otra cosa que un filtro muy sensible que por medios físicos o químicos retiene la humedad del aire y también las partículas de aceite procedentes del compresor. La presencia del agua es inevitable y depende de la humedad relativa del aire, función a su vez de la temperatura y las condiciones climatológicas ambientales. 3.3. RED DE AIRE. La red distribuidora propiamente dicha está compuesta por diversas tuberías de diámetro adecuado que conducen el aire comprimido, con las menores pérdidas posibles, hasta los puntos de consumo. El material de los tubos suele ser el cobre, latón, acero y plástico. Los tubos deben ser de fácil instalación y resistentes a la corrosión. Las tuberías permanentes suelen ser de uniones soldadas aunque, a veces, este sistema presenta problemas de mantenimiento. Las mangueras de goma y plástico flexibles se reservan para las derivaciones finales, especialmente éstas últimas, ya que su resistencia mecánica es superior. En este sentido, las tuberías de polietileno y poliamida se utilizan cada vez más, tanto por su economía como por su fácil montaje. La red debe tener una pendiente del 2 al 3 % para conseguir la acumulación del agua condensada en un punto y lograr su evacuación por un orificio de purga. Para ello se instalan pequeños depósitos auxiliares en los bajantes (fig. 6.8) provistos de grifo, y las tomas de servicio se efectúan siempre por encima de ellos. Las conexiones de los bajantes se harán por la parte superior de la conducción principal (figura 6.8) para impedir, en lo posible, el paso de agua condensada. La red de distribución siempre debe ser del tipo cerrado (fig. 6.9) para que la presión de servicio sea más estable y, a ser posible, con interconexiones porque, de este modo, se obtiene el control independiente de los diversos tramos. Nunca se debe realizar el montaje abierto de la figura 6. 1 0.

3.4. PREPARACIÓN DEL AIRE.


- 11 -

Departamento de Tecnología IES San José Antes de la conexión a máquina se somete al aire comprimido a una operación de acondicionamiento o preparación, realizada por una unidad acondicionadora compuesta por un filtro, regulador de presión y engrasador. Dicha unidad adopta con frecuencia la disposición compacta de la figura 6.11. El funcionamiento de sus componentes es como sigue: - Filtro. Sirve para eliminar las impurezas que aún pueda llevar el aire comprimido. Este circula (fig. 6.12) a través de un cartucho filtrante que retiene las partículas en suspensión de tamaño superior a la capacidad del filtro y deposita el agua, que se acumula en el fondo del depósito, de donde se elimina periódicamente por medio de la purga manual o automática. Como es lógico, hay que realizar la limpieza periódica del filtro o proceder a su sustitución, según los casos, para garantizar el correcto funcionamiento del aparato.

- Regulador de presión. Una vez filtrado, el aire se introduce en el regulador de presión (fig. 6.13) cuya misión es mantener una presión constante de trabajo con independencia de las posibles variaciones de la red. La presión de entrada (siempre mayor que la de salida) es regulada por la membrana (1), solicitada por otro lado por el muelle pretensado (2). Cuando aquella aumenta, la membrana comprime al muelle y la válvula de asiento (4) se cierra, lo que supone la regulación de la presión por el caudal. Si la presión aumenta mucho, se verifica un escape de aire a través del orificio central de la membrana y el orificio (3). Por el contrario, si la presión desciende, el muelle (2) abre la válvula y se restablece el servicio. La citada válvula de asiento (4) es amortiguada por el muelle (5). La presión de trabajo se controla por medio del manómetro (6).


- 12 -


- Engrasador. Los elementos neumáticos, al tener piezas móviles, deben recibir una pequeña dosis de aceite para su lubricación constante. Para ello se utiliza el mismo aire comprimido que actúa de vehículo portador. El aparato lubricador (figura 6.14) que realiza esta función actúa según el efecto Venturi. Los aceites empleados deben ser minerales, exentos de acidez y de poca viscosidad. El engrasador va provisto de una mirilla y un tornillo de regulación para controlar el goteo. Es importante que el nivel del aceite de alimentación esté dentro de los límites indicados por el constructor del aparato.

4. COMPONENTES NEUMÁTICOS. Son todos los elementos encargados de realizar las diversas funciones neumáticas. Hay elementos de trabajo, elementos de mando, etc. Entre los primeros destacan los cilindros y entre los segundos, las válvulas, en sus numerosas variedades. 4.1. CILINDROS NEUMÁTICOS. Los cilindros neumáticos se pueden dividir en dos grandes grupos: de simple y de doble efecto. Los primeros realizan el esfuerzo activo en un solo sentido y el retorno depende de un muelle o membrana que devuelve el émbolo a su posición inicial. Los cilindros de doble efecto actúan de modo activo en los dos sentidos.


- 13 -

Departamento de Tecnología IES San José Además, existen numerosas ejecuciones especiales que pueden considerarse variantes de los dos tipos básicos, destinadas a empleos muy particulares: cilindro de impacto, cilindro de rotación, cilindro de posiciones múltiples, etc. 4.1.1. Cilindros de simple efecto. Los más comunes tienen el retorno por muelle (fig. 6.15). El aire comprimido alimenta la cámara posterior, lo que hace avanzar el pistón, venciendo la resistencia del muelle. El retroceso se verifica al evacuar el aire a presión de la parte posterior, lo que permite al muelle comprimido devolver libremente el vástago a su posición de partida. No se construyen modelos con recorrido superior a 100 mm.

4.1.2. Cilindros de doble efecto. Tal como se ha dicho, en estos cilindros desaparece el muelle o la membrana de retorno y ambas carreras - avance y retroceso- son activas. Al dar aire a la cámara posterior del cilindro (fig. 6.17) y evacuar simultáneamente el aire de la cámara anterior, el vástago del cilindro avanza y, cuando se realiza la función inversa, el vástago retrocede. Estos cilindros son los más utilizados; en primer lugar, porque el retorno no depende de un elemento mecánico sometido a desgaste y fatiga y también porque permite construir modelos de hasta 2000 mm de carrera. 4.1.3. Cilindros de doble efecto y doble vástago. Esta construcción es una variante especial del cilindro anterior. El émbolo, en este caso, tiene dos vástagos, uno a cada lado (fig. 6.18), de modo que cuando uno avanza el otro, naturalmente, retrocede. Es ideal para montarlo en instalaciones donde, por razones de espacio, la detección del final de carrera deba hacerse sobre el vástago auxiliar y no sobre el de trabajo.


- 14 -


4.2. VÁLVULAS. Para el control de los órganos de trabajo es preciso disponer de otros elementos que realicen funciones de mando (puesta en marcha, paro, retroceso, avance rápido...), de acuerdo con el trabajo que aquellos deban efectuar. Estos elementos de control son las válvulas. Para tener una visión amplia y completa de las mismas es conveniente estudiarlas desde el punto de vista tecnológico y funcional. Las válvulas encargadas de distribuir adecuadamente el aire comprimido para que tenga lugar el avance y el retroceso de los cilindros son las válvulas distribuidoras. Además, existen válvulas de regulación, de bloqueo y de caudal Todas ellas van a estudiarse a continuación. 4.2.1 Válvulas distribuidoras. En este grupo pueden establecerse dos categorías básicas según las características del órgano distribuidor; a saber: - Válvulas de asiento. Se caracterizan por tener un recorrido de actuación pequeño y necesitar gran fuerza de accionamiento. A su vez, estas válvulas se dividen, por la forma del asiento, en otras dos: válvulas de asiento plano (fig. 6.21) y válvulas de asiento cónico (fig. 6.22). Las primeras llevan un platillo que asienta sobre una superficie plana y las segundas tienen una bola o semiesfera que ajusta en un avellanado cónico. Tanto en unas como en otras la fuerza de actuación es relativamente considerable porque debe vencer la acción del muelle y además la presión del aire comprimido. Por el contrario, un pequeño desplazamiento basta para abrir todo el paso útil de la válvula.


- 15 -

Departamento de Tecnología IES San José - Válvulas de corredera. Se caracterizan por tener un gran recorrido de actuación y necesitar una pequeña fuerza de accionamiento. Pueden ser de corredera propiamente dicha (fig. 6.23) y de corredera y cursor, ejecución más moderna y ventajosa que la primera (fig. 6.24).

4.2.2. Representación de las válvulas distribuidoras. Para ello se recurre a la representación simbólica, sin que esto sea obstáculo para qué en ella se contemple la funcionalidad de la válvula y algunos aspectos de la tecnología constructiva empleada. Las posiciones que adopta el órgano distribuidor (abierta, cerrada, en reposo... se representan por cuadrados; tantos como posiciones existan (fig. 6.25), dibujados uno a continuación de otro.

Los conductos interiores de las válvulas determinan los orificios de entrada o salida del aire. Dichos orificios se llaman vías y se representan por pequeños trazos sobre las bases superiores e inferiores de los cuadrados que indican la posición de reposo. La salida de aire se representa por un triángulo equilátero (fig. 6.26).


- 16 -

Departamento de Tecnología IES San José Las vías se unen mediante líneas rectas que representan las conducciones interiores que se establecen y el sentido de circulación del aire se define por flechas. Un pequeño trazo perpendicular a una vía indica que ésta se encuentra cerrada (figura 6.27).

El órgano de accionamiento de la válvula suele indicarse en la posición de trabajo y el órgano de recuperación (muelle) en la de reposo (fig. 6.28). En la figura 6.29 se tiene una válvula de dos posiciones (A) porque tiene dos cuadros, tres vías (B), accionamiento manual de pulsador de hongo (C) y retorno por muelle (D). Como la posición de reposo es la que manda el muelle, esta válvula está normalmente cerrada en dicha posición porque se bloquea el paso de aire de la vía 1 y se comunica la vía 2 al escape 3. Por lo tanto, es una válvula 3/2 normalmente cerrada, accionamiento manual y retorno por muelle.

Otro ejemplo. En la figura 6.30 se tiene una válvula de dos posiciones (A), cuatro vías (B), accionamiento mecánico de rodillo (C) y retorno por muelle (D).

En las válvulas de más de tres vías no se indica si está normalmente abierta o cerrada en la posición de reposo.

4.2.3. Accionamiento de las válvulas distribuidores. El accionamiento de las válvulas se puede descomponer en cuatro grupos, según la naturaleza del sistema: - Accionamiento manual (fig. 6.31). Por pulsador rasante (A), pulsador de hongo (B), palanca (C) y pedal (D).


- 17 -


- Accionamiento mecánico (fig. 6.32). Por pulsador (A), rodillo (B), rodillo escamoteaba (C), muelle (D), accionamiento con enclavamiento mecánico (E).

- Accionamiento neumático (fig. 6.33). Por presión (A), por depresión (B), presión diferencial (C), accionamiento a baja presión (cabezal Amplificador) (D) y (E), servopilotaje positivo (F), servopilotaje negativo (G). - Accionamiento eléctrico (fig. 6.34). Por electroimán (A), por electroimán servopilotado (B).

4.2.4. Estudio funcional de las válvulas distribuidoras. El estudio funcional de estas válvulas tiene en cuenta sus posibilidades de trabajo, es decir, su comportamiento, con independencia de sus formas constructivas. Por eso se tienen en cuenta básicamente las posiciones y las vías disponibles. Esta circunstancia determina la designación de las válvulas que se nombran, como se sabe, por el número de vías y posiciones (válvula 3/2, tres vías y dos posiciones, etcétera). 4.2.5. Válvulas 2/2. Prof. Nino González – Haba Gil

- 18 -

Departamento de Tecnología IES San José Son válvulas normalmente cerradas en posición de reposo. En la figura 6.35 se ve una válvula de este tipo, de asiento cónico. En posición de reposo, el muelle hace que la bola asiente y el aire de alimentación no puede circular de (1) hacia (2). Si se aprieta la leva o pulsador la bola se separa de su asiento y permite la entrada de aire a presión por (1).

4.2.6. Válvulas 3/2. En la figura 6.36 se puede observar una válvula de este tipo en ejecución de asiento plano, normalmente cerrada en posición de reposo. La vía (1) está cerrada por la presión aplicada sobre el platillo, mientras que la vía (2) se comunica con el escape (3).

Cuando se acciona la válvula, la vía (3) queda cerrada y el aire comprimido circula de (1) hacia (2). También las hay normalmente abiertas (fig. 6.37), en donde la vía de alimentación (1) se comunica con la vía de utilización (2), hasta que al pulsar la leva se cierra la (1) y la vía (2) se une al escape (3). 4.2.7. Válvulas 4/2. La válvula de la figura 6.38 es de accionamiento mecánico. En posición de reposo la alimentación (1) se comunica con la vía de utilización (2) y la vía (4) con el escape (3). Al accionarse la válvula se pone en comunicación la entrada (1) con la utilización (4), mientras que la vía (2), que antes tenía presión, se abre al escape (3). Prof. Nino González – Haba Gil

- 19 -


La válvula 4/2 de la figura 6.39 es, por el contrario, de accionamiento neumático. La alimentación principal se efectúa por (1), las vías de utilización son la (2) y la (4), el escape es (3) y las vías de pilotaje son la (12) y la (14). Cuando existe señal en (12) la corredera y el cursor se desplazan hacia la izquierda con lo cual la vía (2) está en escape y la vía (4) alimentada. Al invertir la señal de pilotaje [presión en (14)], la corredera se mueve hacia la derecha y comunica la vía (2) con la alimentación (1) y la vía (4) con el escape (3). Como se comprende es una válvula apta, igual que la anterior (fig. 6.38), para mandar un cilindro de doble efecto.

4.2.8. Válvulas 5/2.


- 20 -

Departamento de Tecnología IES San José Como ejemplo de este tipo de válvulas se propone la de la figura 6.40. La ejecución de esta válvula es de corredera y mando neumático. La alimentación de presión (1) está conectada con la vía (4) y la (2) con la atmósfera, a través del escape (3), cuando se manda señal de pilotaje por (14). Cuando la corredera recibe el impulso opuesto por (12), se alimenta la vía (2) y se pone la (4) a escape (5).

4.2.9. Válvula 4/3. La figura 6.41 representa una válvula con posición central de reposo en la que todas las vías quedan bloqueadas. Dicha válvula es gobernada manualmente por medio de la palanca exterior que hace girar una corredera en forma de disco. Las tres posiciones son fijas y están dotadas de enclavamiento mecánico. En la primera posición la alimentación de presión (1) está comunicada con la utilización (4) y la utilización (2) con escape a la atmósfera a través de (3). En la posición opuesta (1) se comunica con (2) y (4) con (3). En la tercera posición que aquí aparece como posición central, (1), (2), (4) y (3) están cerrados, provocando un bloqueo del aire comprimido en el interior del sistema o elemento colocado posteriormente; de ahí la denominación que tiene dicha válvula.


- 21 -


El funcionamiento de la válvula de la figura 6.42 es prácticamente idéntico pero aquí la posición central es de desbloqueo porque en dicha posición se tiene la alimentación (1) cerrada y las vías de utilización (2) y (4) conectadas al escape (3). El elemento o sistema conectado a esta válvula queda sin aire y con posibilidad de moverlo, incluso manualmente.

4.2.10. Empleo de las válvulas distribuidoras.


- 22 -

Departamento de Tecnología IES San José Como es lógico, el número de posiciones y de vías condiciona las posibilidades de empleo de cada tipo de válvula. Así, las aplicaciones más frecuentes de las válvulas estudiadas son: - Válvula 2/2, normalmente cerrada. Sirve como válvula de paso y para el mando negativo ya citado. - Válvula 3/2, normalmente cerrada. Se emplea para emitir señales de pilotaje sobre otras válvulas y para mandar cilindros de simple efecto. - Válvula 3/2, normalmente abierta. Se puede aplicar en el gobierno de cilindros de simple efecto de largo tiempo de acción. - Válvula 4/2. Se utiliza para gobernar cilindros de doble efecto. - Válvula 5/2. Tiene el mismo empleo que la anterior. - Válvula 4/3, posición central de bloqueo. Se emplea cuando un cilindro de doble efecto debe quedar bloqueado en un punto intermedio de su recorrido. - Válvula 4/3, posición central de desbloqueo. Se emplea cuando un cilindro de doble efecto debe quedar desbloqueado en un momento de su actuación. 4.2.11. Válvulas antirretorno. Su misión es impedir el paso del aire comprimido en un sentido determinado y garantizar su libre circulación en el opuesto. La obturación del paso puede lograrse con una bola, disco, cono, etc., impulsada por la propia presión de trabajo o bien con la ayuda complementaria de un muelle. La válvula antirretorno de la figura 6.43 permite el flujo de aire en el sentido que indican las flechas y bloquea el paso en sentido opuesto.

4.2.12 Selectores de circuito. Estas válvulas permiten la circulación de aire desde dos entradas opuestas a una sola salida común. En la figura 6.44 se puede ver que el aire que entra por el conducto Y desplaza la bola hacia X bloquea esta salida y se va a través de la utilización (2). En caso de que se dé la entrada de aire por la vía X la bola se desplazará bloqueando la vía Y y el aire circulará hacia la utilización (2).


- 23 -

Departamento de Tecnología IES San José Esta válvula se coloca cuando se debe mandar una señal desde dos puntos distintos. Eléctricamente se le conoce como montaje en paralelo. Actualmente ya se llama módulo 0 o función 0, por la denominación que recibe en lógica. 4.2.13. Válvulas de escape rápido. Tal como indica su nombre, su misión es evacuar rápidamente el aire de cualquier recipiente (normalmente de la cámara que se está vaciando en los cilindros de doble efecto) para así poder obtener un aumento de su velocidad de actuación (figura 6.45). Su funcionamiento es como sigue. El aire que entra por el orificio de alimentación (1) desplaza la membrana de obturación, lo que bloquea el escape (3) y conecta el orificio (2) para que se llene un recipiente determinado. Cuando cesa la alimentación en (1), el aire a presión acumulado mueve la membrana hacia (1) y escapa con rapidez por (3).

4.2.14. Válvulas de simultaneidad. Las válvulas de simultaneidad son utilizadas cuando se necesitan dos o más condiciones para que una señal sea efectiva (fig. 6.46). En la figura se ve que toda señal procedente de X o Y bloquea ella misma su circulación hacia la utilización (2). Sólo cuando están presentes las dos señales X e Y se tiene salida por (2). Eléctricamente se le conoce por montaje en serie. Este elemento también recibe el nombre de módulo Y o función Y. Es muy frecuente confundirlo con el mando bimanual en dispositivos de seguridad; la función Y es pieza fundamental de ellos pero no la única. Más adelante ya se estudiará este caso con suficiente detalle. Este elemento puede ser sustituido por el montaje en serie de dos válvulas 3/2, tal como se ve en la figura 6.47, o bien, sólo por una válvula 3/2 pilotada por aire y retorno por muelle (fig. 6.48).

4.2.15. Reguladores de caudal.


- 24 -

Departamento de Tecnología IES San José Muchas veces es necesario el control de la velocidad de un cilindro para sincronizarlo con otros movimientos que se verifican en un sistema. Para conseguirlo se controla el caudal de fluido mediante las válvulas reguladores de caudal. Existen dos clases de reguladores: de un solo sentido (fig. 6.49) y de dos sentidos (fig. 6.50). De ellos, el primero tiene mayor interés y es el más utilizado. El aire penetra en el regulador por el orificio de alimentación (1) y no encuentra obstáculos para circular a través del dispositivo antirretorno hacia el orificio de salida (2); en cambio, no puede hacerlo en sentido contrario. Por otro lado, el caudal de aire se regula por medio del tornillo moleteado, cuya aguja obtura, en mayor o menor medida, el paso del mismo. En las figuras 6.51 y 6.52 se aprecia la disposición del regulador de caudal para controlar la velocidad de avance y retroceso, respectivamente, de un cilindro de simple efecto.

En las figuras sucesivas 6.53, 6.54, 6.55 y 6.56 se observan varios montajes - correctos e incorrectos- con cilindros de doble efecto, en los que se pretende controlar la velocidad de avance o de retroceso y, en las figuras 6.57 y 6.58, el mando de la velocidad de avance y retroceso de los mismos cilindros.

4.2.16. Temporizadores.


- 25 -

Departamento de Tecnología IES San José A veces es preciso regular el tiempo que transcurre entre la entrada de una señal de pilotaje y la respuesta que debe producirse. Para ello se recurre a los temporizadores. Se trata de válvulas complejas (fig. 6.59) compuestas de una estrangulación graduable, una cámara de acumulación y un distribuidor pilotado. La señal de mando llega por la entrada (12) a una cámara C a través de una válvula estranguladora A. De acuerdo con el ajuste del tornillo, el aire tarda más o menos tiempo en llenar el compartimento y alcanzar la presión deseada. Cuando se llega a esa situación el aire de C vence la oposición del muelle del distribuidor 8 e inmediatamente se comunica la alimentación principal (1) con el orificio de utilización (2). Para la reposición de la válvula hace falta purgar la línea de mando para que escape el aire del acumulador. El temporizador normalmente cerrado se emplea para retrasar la respuesta a las señales de mando, por exigencias del proceso productivo. También hay temporizadores normalmente abiertos que se utilizan para anular señales de larga duración.

4.3. Accesorios. Los hay de muy diversas clases y funciones, desde silenciadores para escapes hasta conectores múltiples pasando por placas de montaje, cuya enumeración sería muy prolija. No obstante quizás es conveniente comentar la cuestión de las fijaciones de los cilindros y las uniones de los vástagos por su alto interés mecánico. - Rótulas. Para evitar los problemas que se presentan con las uniones de los vástagos con el órgano móvil de la máquina o equipo, debidos a la defectuosa alineación del cilindro, se emplean rótulas de diversos tipos (fig. 6.60 y 6.61) que se montan en el extremo del vástago (fig. 6.62) y, al ser orientabas, evitan las solicitaciones de flexión en la unión problemática. - Fijaciones. Para aumentar la versatilidad de sus componentes neumáticos algunos constructores ofrecen ejecuciones universales que


- 26 -

Departamento de Tecnología IES San José pueden combinarse entre sí de diversas maneras mediante simples operaciones de montaje. Tal es el caso del cilindro de la figura 6.63 que carece de fijaciones propias y, de este modo, combinando diferentes accesorios se puede lograr: la fijación paralela, horizontal y vertical; la fijación frontal anterior y posterior y la fijación oscilante, anterior y posterior.

5. MANDO NEUMÁTICO. Se entiende por órganos de mando o simplemente mando al conjunto de elementos cuya función es gobernar un sistema según leyes internas propias. Dicho de otra forma: es el conjunto de elementos encargados de controlar los órganos que realizan un trabajo. La energía consumida por el mando es mínima; al contrario de lo que consumen los órganos de trabajo, relativamente muy superior. Atendiendo a la acción de mando, éste se divide en directo e indirecto. El mando es directo cuando la acción del operador incide directamente sobre los actuadores que gobiernan los órganos de trabajo. El mando es indirecto cuando la acción del operador se aplica sobre unos actuadores de mando que gobiernan (pilotan), a su vez, a los actuadores principales. Según su grado de autonomía el mando puede ser manual, semiautomático y automático. En el primero caso, el ciclo de trabajo se interrumpe cuando el operador suspende su acción de mando; en el segundo caso, el ciclo de trabajo se efectúa sin interrupción aunque su repetición depende de una acción de mando del operador; por último, el mando automático permite la repetición indefinida del ciclo de trabajo. Todos estos conceptos de carácter general tienen perfecta validez en un sistema neumático y, en consecuencia, se puede hablar de mando neumático. Este se efectúa a través de actuadores o componentes cuyas características tecnológicas y funcionales se han estudiado en los apartados anteriores. Los componentes neumáticos se agrupan y relacionan dentro de los circuitos neumáticos. 6. INSTALACIONES NEUMÁTICAS.


- 27 -

Departamento de Tecnología IES San José En una instalación neumática capaz de funcionar automáticamente se da la siguiente organización interna, según el flujo que siguen las señales. Captación de  Tratamiento de  la información la información gobierno

Órganos de  Órganos de trabajo

La captación de información es un bloque formado por todos los elementos capaces de recoger datos que definen la situación de la máquina o equipo en cada momento. Estos elementos son los finales de carrera, los detectores de proximidad, etcétera. Las señales procedentes de los captadores de información son analizadas y controladas por el grupo siguiente y convenientemente tratadas, se envían a los órganos de gobierno. Los elementos que componen este segundo grupo son las memorias, los temporizadores, etc. Las señales tratadas que llegan a los órganos de gobierno carecen de capacidad de mover los órganos de trabajo. Por eso, aquellos son los encargados de mandar, de suministrar el caudal de aire adecuado a los órganos de trabajo. Este grupo lo componen generalmente válvulas pilotadas de 3/2, 4/2 6 5/2. Finalmente, los elementos de trabajo son los encargados de aplicar físicamente la energía acumulada en el fluido para realizar las operaciones correspondientes. Como es natural, en una instalación no-automática no se dan todos estos bloques de elementos, pues la captación y el tratamiento de la información la realiza el mismo operador. 6.1. Mando directo de un cilindro de simple efecto mediante pulsador. Ya se ha dicho que el mando de un cilindro de simple efecto puede hacerse con una válvula 3/2 (pulsador). El esquema de este circuito elemental aparece en la figura 6.64. Al accionar el pulsador P, el aire a presión penetra desde la entrada (1) hacia el cilindro, a través de la conexión (2), lo que ocasiona el avance o movimiento positivo del vástago. Al soltar el pulsador, el aire escapa al exterior mientras el vástago efectúa la carrera negativa o de retroceso a la posición inicial. Para evitar que el operador tenga que apretar todo el tiempo el pulsador puede emplearse una válvula con enclavamiento (fig. 6.65). Es un mando muy empleado en máquinas herramientas para la fijación de piezas.

En efecto, el dispositivo de la figura 6.66 es un utillaje de fijación provisto de cuatro cilindros de simple efecto, dos de situación y dos de fijación, propiamente dicha. Cada pulsador controla dos de ellos; primero se aprieta el pulsador P 1 para que los cilindros 1.0 y


- 28 -

Departamento de Tecnología IES San José 2.0 posicionen la pieza contra el tope; después se aprieta el pulsador P2 y actúan los cilindros 3.0 y 4.0.

6.2. Mando directo de un cilindro de doble efecto mediante pulsador. Como se sabe, para el mando de cilindros de doble efecto se utilizan válvulas 4/2 y 5/2. En la figura 6.67, al accionar el pulsador el aire a presión llega a la cámara posterior del cilindro a través del orificio (4) mientras que por el orificio (2) escapa el aire de la cámara anterior expulsado por el avance del vástago. Al soltar el pulsador se produce el retroceso del vástago porque el aire a presión llega ahora por (2) a la parte anterior del cilindro, mientras que la cámara posterior se comunica con el escape. En la figura 6.68 aparece un montaje equivalente aunque con una válvula 5/2. La diferencia radica en que las cámaras del cilindro evacuan por escapes distintos.

6.3. Mando de un cilindro de simple efecto desde dos puntos distintos. Para solucionar el problema hay que recurrir a una válvula selectora de circuito o módulo 0 (fig. 6.69). Al accionar el pulsador P1 se manda el aire a presión por la entrada (1) de dicha válvula y el cilindro efectúa la carrera positiva. Cuando se pulsa P2 ocurre lo mismo pero con la entrada de aire por la otra vía de la válvula selectora. Caso de no accionar cualquiera de los dos pulsadores el aire se escapa por la vía (3) de cualquiera de ellos y el vástago del cilindro retrocede. Si no se emplea válvula selectora ocurre (fig. 6.70) que al apretar un pulsador, el aire se dirige al escape (3) del contrario, en lugar de penetrar en el cilindro.


- 29 -


6.4. Mando condicional de un cilindro de simple efecto. Esto significa que el cilindro responde a la acción simultánea de dos pulsadores. Si P1 y P2 no se accionan, el vástago no avanza. Esta forma de mando puede obtenerse de tres maneras: - Montaje en serie de los pulsadores (fig. 6.71). Es evidente que el aire no puede llegar a P2 si no se da paso pulsando P1.

- Montaje con válvula de simultaneidad (fig. 6.72). Como se sabe esta válvula impide la salida por (2) si no hay señal simultánea en las dos entradas (1) conectadas a los pulsadores. Por consiguiente, para que el cilindro se mueva es preciso apretar a la vez P 1 y P2. Al cesar la acción sobre uno cualquiera de los pulsadores el vástago retrocede a su posición inicial. - Mediante válvula 3/2 pilotada neumáticamente y con retomo por muelle (figura 6.73). Cuando se acciona el pulsador P1 se manda una señal a la válvula citada que abre el paso del orificio (1) hacia el cilindro pero, al mismo tiempo, es imprescindible pulsar a para que el aire alimente la vía (1) de la válvula pilotada. De las tres soluciones la más económica es el montaje en serie aunque también es la menos universal.


- 30 -


6.5. Control de la velocidad en los cilindros de simple efecto. Cuando se describieron los reguladores de caudal ya se dijo que la regulación de la velocidad se logra con la regulación del caudal de aire. La válvula en cuestión se monta junto con una válvula 3/2 con pulsador, cuidando que la posición del antirretorno sea la correcta según se desee regular el avance o el retroceso (figs. 6.74 y 6.75).

6.6. Control de la velocidad en los cilindros de doble efecto. La regulación se efectúa de igual forma que en los cilindros de simple efecto (figura 6.76) pero con válvulas 4/2. Si se emplean válvulas 5/2 se pueden colocar reguladores montados en los escapes (fig. 6.77), aunque esta solución, evidentemente económica, resulta de difícil puesta a punto y mantenimiento.

6.7. Aumento de la velocidad en los cilindros de doble efecto. El aumento de la velocidad de avance en ambos sentidos se puede lograr con la aplicación de válvulas de escape rápido. Estos elementos permiten obtener el vaciado más


- 31 -

Departamento de Tecnología IES San José rápido de la cámara correspondiente y, por consiguiente, al ofrecer menor resistencia al avance del émbolo crece la velocidad de éste (fig. 6.78).

6.8. Mando Indirecto de un cilindro de simple efecto. Cuando por problemas de montaje o por cualquier otra razón, la válvula de mando no puede colocarse cerca del órgano de trabajo y en un lugar accesible al operario debe realizarse el mando a distancia tal como se indica en la figura 6.79. Al accionar el pulsador de marcha P se pilota la válvula 1.1 y el vástago del cilindro se mueve hacia adelante. Al soltar el pulsador desaparece la señal de pilotaje en (12) y el vástago del cilindro retrocede. 6.9. Mando indirecto de un cilindro de doble efecto. El mando del cilindro desde un solo punto se efectúa como en el caso precedente, con el empleo lógico de la válvula 4/2. Si el mando debe realizarse desde dos puntos, el montaje aconsejable es el de la figura 6.80, que incluye un selector de circuito.

6.10. Mando condicional de un cilindro de doble efecto. Se puede obtener mediante el montaje en serie de dos válvulas 3/2 que pilotan una válvula 4/2 (fig. 6.81); con las mismas válvulas pero intercalando una válvula de simultaneidad (fig. 6.82); o bien mediante una válvula pilotada 3/2 (fig. 6.83). Prof. Nino González – Haba Gil

- 32 -

Departamento de Tecnología IES San José En todos los casos es preciso actuar sobre los dos pulsadores P 1 y P2 para que el cilindro se mueva.

6.11. Mando de un cilindro de doble efecto con retroceso automático. Al accionar el pulsador de puesta en marcha P1 (fig. 6.84) se pilota la válvula 1.1 en(14) y ésta hace avanzar el vástago del cilindro que, al final de su recorrido, oprime el pulsador de la válvula final de carrera 1.3, la cual manda una señal a la válvula 1.1 que invierte su


- 33 -

Departamento de Tecnología IES San José posición, con lo que el vástago del cilindro retrocede. Este es uno de básicos en neumática.

los

montajes

6.12. Mando automático de un cilindro de doble efecto. En este caso el ciclo de trabajo del cilindro se reproduce indefinidamente, una vez iniciado, hasta que aparezca la orden de detención. En el montaje de la figura 6.85 se ha sustituido el pulsador habitual por una palanca con enclavamiento y se han colocado dos finales de carrera 1.2 y 1.3. Al dar aire al sistema con el accionamiento de la válvula 2.1 y al estar en posición de reposo el final de carrera 1.2, el vástago del cilindro inicia la carrera de avance ya que en el pilotaje (14) de la válvula 1.1 existe la señal de marcha. Cuando el vástago del cilindro llega a su posición más avanzada, acciona el final de carrera 1.3, que pilota a 1.1 en (12), y se invierte el movimiento; es decir, el vástago retrocede hasta 1.2 para reanudar inmediatamente el ciclo.

Para detener el proceso es preciso desenclavar la palanca 2.1 con objeto de que el sistema quede sin aire. No obstante, el montaje así dispuesto no permite controlar el punto de paro del vástago del cilindro. Para que esto ocurra hay que efectuar el montaje de la figura 6.86. La válvula 2.1 se monta en serie con el final de carrera 1.2 para que, cuando se cierra aquella, quede sin alimentación este último y así se garantiza el paro del cilindro en la posición de vástago entrado puesto que 1.2 no puede emitir señal.

7. CÁLCULOS. 7.1. CILINDROS. CÁLCULO DE LA FUERZA DE ACCIONAMIENTO.


- 34 -

Departamento de Tecnología IES San José La fuerza ejercida por un elemento de trabajo depende de la presión del aire comprimido, del diámetro del cilindro y del rozamiento de las juntas.. La fuerza teórica del émbolo se calcula con la siguiente ecuación:

Ft = S ⋅ p donde: Ft = Fuerza teórica del émbolo. S = Superficie útil del émbolo (cm2). p = Presión de trabajo (kp/cm2). Lógicamente, al ser el émbolo una superficie circular, la sección se calculará: En el avance: S = π · R2 En el retroceso: S' = π - (R2 - r2) Donde R es el radio del émbolo y r el del vástago, expresados ambos en centímetros. En la práctica, para calcular correctamente la fuerza, hay que tener en cuenta los rozamientos. En condiciones normales de servicio (presiones de 4 a 8 bar) se admite que las fuerzas de rozamiento representen un 10 por 100 de la fuerza calculada. Generalmente, además de vencer la resistencia que origina el rozamiento, si se quiere conseguir un desplazamiento rápido será necesario considerar como fuerza a vencer una cuyo valor sea entre un 20 o un 30 por 1 00 mayor. Ahora calcularemos la fuerza en un cilindro de simple efecto y en uno de doble efecto. a)

Cilindro de simple efecto: Fn = S · p - (Fr + Fm)

b)

Cilindro de doble efecto: avance: Fn = S · p - Fr retroceso: Fn = S' · p - Fr

donde: Fn = Fuerza efectiva o real del émbolo. S = Superficie útil del émbolo (calculada anteriormente para cada caso). P = Presión de trabajo. Fr = Fuerza de rozamiento (10% Ft). Fm = Fuerza del muelle de recuperación (6% Ft, para valores más exactos en catálogos técnicos). S ' =π · (R2- r2), es decir, la superficie útil. 7.2. CONSUMO DE AIRE. Por consumo de aire se entiende la cantidad de aire comprimido que necesita un cilindro neumático para funcionar correctamente.


- 35 -

Departamento de Tecnología IES San José Para una presión de trabajo, un diámetro y una carrera de émbolo determinados, el consumo de aire se calcula como vamos a ver a continuación. Sin embargo, para un cálculo más riguroso, habría que considerar el consumo que supone llenar las conducciones en cada maniobra desde el distribuidor al cilindro. El consumo de aire de una instalación completa o de un elemento de la misma, se calcula referido a condiciones normales, que según la norma ISO R554 son las siguientes: • • •

Temperatura 20 ºC. Presión 1,0013 mbar. Humedad relativa del 65 por 1 00.

Para calcular el consumo de aire seguiremos los siguientes pasos: a) En primer lugar, calculamos, si se trata de un cilindro de doble efecto, el volumen de ambas cámaras. En la cámara posterior el volumen será:

π ⋅ D2 ⋅L 4

V= donde L es la carrera del pistón.

Análogamente, calculamos el volumen en la cámara anterior:

V'=

π (D 2 − d 2 ) ⋅ L 4

Si sumamos las dos expresiones anteriores obtendremos el volumen del cilindro completo:

VCIL =

π ⋅ (2 D 2 − d 2 ) ⋅ L 4

b) Una vez calculada esta expresión, ya conocemos el consumo de aire a una determinada presión de trabajo. Para transformar este volumen a condiciones normales habrá que aplicar la ley de Boyle - Mariotte. Como recordarás, la presión absoluta es la indicada por el manómetro más la presión atmosférica, es decir: Pabs = Pman + Patm Aplicando la ley de Boyle - Mariotte: Pabs · Vcil = Patm · V aire despejamos el volumen del aire y nos queda:


- 36 -


V aire =

Pabs ⋅ Vcil Patm

c) Si suponemos una presión atmosférica de 1 kp/cm2 será:

V aire =

( Pman + 1) ⋅ Vcil Patm

d) También habrá que considerar el número de ciclos por minuto que realice el cilindro. La cantidad total de aire será el volumen de aire calculado anteriormente multiplicado por el número de ciclos por minuto. 7.3. CÁLCULO DEL VÁSTAGO DE UN CILINDRO. La mayoría de los constructores de cilindros tienen siempre en cuenta las cargas a las que está sometido el vástago, ya que pueden ser tanto de tracción y compresión, como de pandeo. Para asegurar la resistencia del cilindro, el vástago se suele sobredimensionar. Además, la longitud de apoyo del vástago depende directamente de la longitud de la carrera del cilindro. Así pues, si esta última aumenta, la primera también deberá hacerlo. Para calcular el vástago, es necesario calcular la tensión admisible que soporta, teniendo en cuenta el material con el que está construido. La tensión admisible es el máximo valor de la carga que es capaz de soportar el material sin deformarse por encima de unos determinados valores. En el caso de cilindro de carrera corta o cuando el vástago trabaja a tracción, la fórmula para calcular la tensión admisible es la siguiente:

σ adm =

4⋅ F π ⋅d2

donde: F es la fuerza que se ejerce sobre el vástago en kp. d es el diámetro del vástago en mm.

8. DIAGRAMA DE MOVIMIENTOS.


- 37 -

Departamento de Tecnología IES San José Los movimientos de los actuadores u órganos motrices se representan con más detalle en estos diagramas: · ·

Diagrama espacio - fase. Diagrama espacio - tiempo.

8.1. DIAGRAMA ESPACIO-FASE. Aquí se representa el ciclo de un elemento de trabajo en función de las fases respectivas (fase: cambio del estado de cualquier unidad operativa) y se anota el espacio recorrido. Cuando para un mando existen varios elementos de trabajo, quedan representados éstos de la misma manera y dibujados uno bajo el otro. La relación queda establecida por las fases. Para un cilindro neumático A resulta, por ejemplo, el diagrama de espacio y fase mostrado en la Figura 18.21.

De la fase 1 a la fase 2 marcha el cilindro desde la posición final trasera a la posición final delantera, siendo alcanzada ésta en la fase 2. A partir de la fase 4 vuelve a retroceder el cilindro, alcanzando en la fase 5 la posición final trasera. Recomendaciones para el trazado del diagrama: ·

Las fases deberán quedar representadas horizontalmente y con distancias idénticas.

·

El espacio no se representará a escala, sino en magnitud idéntica para todas las unidades operatorias (actuadores).

·

Con varias unidades, no es conveniente elegir demasiado pequeña la distancia vertical entre los recorridos (1/2 a 1 fase).

·

Cuando durante el movimiento se modifica el estado, por ejemplo, por el accionamiento de un detector en la posición intermedia del cilindro o por modificación de la velocidad de avance, pueden quedar introducir das fases intermedias.

·

La numeración de las fases es a voluntad del usuario.

·

La designación del estado también es libre. Puede tener lugar como, en el ejemplo, por indicación de la posición del cilindro (detrás ~ delante, arriba abajo, etc.) o


- 38 -

Departamento de Tecnología IES San José también por números (por ejemplo, 0 para la posición vástago dentro y 1 para la posición vástago fuera). · La designación de la unidad respectiva se apuntará a la izquierda en el diagrama, por ejemplo, cilindro A o 1.0. 8.2. DIAGRAMA ESPACIO-TIEMPO. El espacio de una unidad operatoria se representa en función del tiempo. En contraposición al diagrama de espacio - fase, se aplica aquí el tiempo (t) a escala, representando la unión entre las distintas unidades.

Para la representación gráfica rige aproximadamente lo mismo que para el diagrama de espacio-fase. La relación con el diagrama de espacio-fase queda de manifiesto por las líneas de unión (líneas de intersección), cuya distancia corresponde ahora sin embargo al tiempo respectivamente necesario y a la escala elegida de tiempo. La Figura 18.22 muestra un ejemplo de diagrama espacio - tiempo. Mientras que el diagrama de espacio - fase ofrece una orientación más fácil, pueden representarse en el diagrama de espacio - tiempo con más claridad las interferencias y las diferentes velocidades de trabajo. Se recomienda lo siguiente: Los diagramas de espacio-fase es conveniente emplearlos preferentemente para el diseño y la representación de mandos por programa de movimientos (mandos de desarrollo secuencias controlados por el proceso), puesto que aquí juega el tiempo un papel secundario. Los diagramas de espacio-tiempo es conveniente emplearlos preferentemente para el diseño y la representación de mandos programados (mandos de desarrollo secuencias en función del tiempo), puesto que en este diagrama está claramente representada la dependencia temporal de las secuencias del programa. Los diagramas para elementos rotativos de trabajo (por ejemplo, motores eléctricos, motores neumáticos) emplearán las mismas formas básicas. Sin embargo, no se tendrá en cuenta el desarrollo cronológico de las modificaciones de estado. TEMA 61.


- 39 -

Departamento de Tecnología IES San José CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS: ELEMENTOS COMPONENTES Y CIRCUITOS TÍPICOS DE POTENCIA Y CONTROL. HIDRAÚLICA 7. OLEHIDRÁULICA. 8. PRINCIPIOS FÍSICOS RELACIONADOS CON LA HIDRÁULICA. 8.1. 8.2. 8.3. 8.4.

Transmisión hidráulica de la fuerza. Ley de circulación de fluidos oleohidráulicos. Energía oleohidráulica. Rozamiento en los fluidos oleohidráulicos.

9. COMPONENTES EN UN CIRCUITO HIDRÁULICO. 10. INSTALACIONES OLEOHIDRÁULICAS.


- 40 -


HIDRAÚLICA


- 41 -



- 42 -



- 43 -



- 44 -



- 45 -



- 46 -



- 47 -



- 48 -



- 49 -



- 50 -



- 51 -



- 52 -



- 53 -

Tema_Circuitos hidráulicos y neumáticos_ elementos compo

Recommend Documents