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Sistemas neumáticos y oleohidráulicos

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    Sistemas neumáticos y oleohidráulicos Sistemas neumáticos y oleohidráulicos Presentation Transcript

    • SISTEMAS NEUMÁTICOS y OLEOHIDRÁULICOS - ESTUDIO Y DISEÑO - TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II – 2º BACHILLERATO Luis Miguel GARCÍA GARCÍA-ROLDÁN Dpto. de Tecnología IES CAP DE LLEVANT - MAÓ Maó - 2010
    • Contenido Análisis de las propiedades de los fluidos. Uso de las unidades físicas correspondientes y de las leyes de los gases. Formulación del principio de Pascal y el teorema de Bernoulli. Resolución de ejemplos sencillos. Autonomía en la resolución de problemas y ejercicios. Circuitos neumáticos y oleohidráulicos: Componentes, funcionamiento y simbología normalizada. Circuitos característicos de aplicación. Bombas y compresores de aire. Análisis de una red de alimentación de aire comprimirdo Fluidos para circuitos oleohidràulics. Interés por la investigación de nuevos materiales. Conducción de fluidos. Caudal. Presión interior. Pérdidas. Técnicas de depuración y filtrado. Elementos de acción, regulación y control. Interpretación de esquemas. Simulación y montaje de circuitos. Satisfacción por el trabajo bien hecho. 2CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Fluidos FLUIDOS: son sustancias o medios continuos que se deforman continuamente en el tiempo ante la aplicación de una tensión tangencial sin importar la magnitud de ésta.  La posición relativa de sus moléculas puede cambiar continuamente.  Todos los fluidos son compresibles en cierto grado. No obstante, los líquidos son mucho menos compresibles que los gases.  Tienen viscosidad, aunque la viscosidad en los gases es mucho menor que en los líquidos. 3
    • Fluidos: Propiedades físicas (I)  PRESIÓN es una magnitud física que mide la fuerza por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie. La presión se mide en pascales (Pa), bares (bar) o atmósferas (atm). F P Pa 1 atm 1.013 bar 101300 Pa S  PRESIÓN RELATIVA o MANOMÉTRICA es la medida respecto de la presión atmosférica y por encima de ésta.  DENSIDAD es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. La densidad se mide en Kg/m3. m 3 ρ Kg/m V 4 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Fluidos: Propiedades físicas (II)  VISCOSIDAD es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales y se justifica por la fricción entre las diferentes capas que lo forman.  Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal; aunque en realidad, todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad.  La viscosidad de un fluido puede medirse por un parámetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad (μ) que se mide en Pa·s o en Poise (p) dina s 1p 1 0.1 Pa·s cm2 5 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Fluidos: Propiedades físicas (III)  La fuerza de rozamiento entre capas de fluido debida a la viscosidad será directamente proporcional a la superficie de éstas y a la variación de la velocidad con la separación, de la siguiente forma: Δv F μS Δy  RESISTENCIA OLEODINÁMICA es la magnitud que expresa la oposición de un conducto al paso flujo de aceite. Es equivalente al concepto de resistencia eléctrica de un conductor. ld Donde R 0.062 Kg/sm4  es la viscosidad cinemática (m2/s) D4  D es el diámetro del tubo (m)  d es la densidad del aceite (Kg/m3) μ υρ  l es la longitud del tubo (m) 6 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Fluidos: Propiedades físicas (IV)  PÉRDIDA DE CARGA es la disminución de presión que experimenta un líquido al circular por un conducto. Se suele expresar en mm (altura de columna de líquido) l v2 Donde hf ψ mm  es el coeficiente de fricción D 2g (adimensional)  D es el diámetro del tubo (m)  v es la velocidad de circulación del líquido (m/s)  l es la longitud del tubo (m)  g es la gravedad (9.8 m/s2) 7 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Fluidos: Propiedades físicas (V) ___EJERCICIO___ Un elevador hidráulico consiste en un pistón de 250mm de diámetro que se aloja en un cilindro de 250.25mm de diámetro. El espacio anular está lleno de un aceite con viscosidad cinemática 4x10-4 m2/s y densidad de 0.85 g/cm3. Si la velocidad de desplazamiento es de 10m/min, halla la resistencia por fricción cuando la longitud del pistón dentro del cilindro es de 3m. S lCIL INT 2π rCIL INT 300cm 2π 12.5cm 23562cm2 Sup de contacto Δv vCIL INT vCIL EXT 1000cm/60s 0 16.7cm/s Variación v, que suponemos lineal μ υρ 4cm 2 /s 0.85g/cm 3 3.4poises viscosidad Δv 16.7cm/s F μS 3.4poises 23562cm 2 107028029d inas 1070N Δy 0.0125cm 8 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Caudal CAUDAL: es el volumen de fluido que atraviesa una determinada sección de una conducción por unidad de tiempo. V Sl 3 Q Sv l/s ó m /h t t 9CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Principio de Pascal (I)  Blaise Pascal demostró que el incremento de presión aplicado a una superficie de un fluido incompresible (líquido), contenido en un recipiente indeformable , se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo.  El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma presión. 10 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Principio de Pascal (II)  La aplicación primera del principio de Pascal son las prensas hidráulicas. F1 F2 P1 P2 S1 S2 11 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Principio de Pascal (III) ___EJERCICIO___ Un cilindro de prensa tiene una sección de 2.5cm2 y una carrera de 7cm. Si se ejerce sobre él una fuerza de 50N calcular la fuerza resultante sobre otro cilindro que tiene 150cm2 de sección. F1 F2 P1 P2 S1 S2 F1 S2 50N 150cm2 F2 3000N S1 2.5cm2 12 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Ley de continuidad (I) Suponiendo un líquido incompresible, y por tanto de densidad constante, que circula de forma continua por un conducto de diferentes secciones, el caudal se mantendrá constante en todas las secciones, pues circulará el mismo volumen por unidad de tiempo. (Siempre que no haya aportaciones o pérdidas de líquido). Q1 Q2 S1 v1 S2 v 2 13 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Ley de continuidad (II) ___EJERCICIO___ En una tubería de 24cm de diámetro por donde circula un caudal de 2400l/min se ha acoplado un tramo de 10 cm de diámetro. Determina las velocidades medias del flujo en los dos tramos de diferente sección. l 1min 1m3 m3 Q1 Q2 Q 2400 0.04 min 60s 1000 l s Q1 Q2 S1 v1 S2 v 2 Q1 0.04m3 /s v1 0.88 m/s Tramo 1 S1 π 0.122 m2 Q2 0.04m3 /s v2 5.09 m/s Tramo 2 S2 π 0.052 m 2 14 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Teorema de Bernoulli.Energía hidráulica (I)  Daniel Bernoulli expresa en su teorema que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes:  Cinético: es la energía debida a la velocidad que posea el fluido.  Potencial gravitacional: es la energía debido a la altitud que un fluido posea.  Energía de flujo: es la energía que un fluido contiene debido a la presión que posee. V2 ρ P ρgh cte 2 15 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Teorema de Bernoulli.Energía hidráulica (II) ___EJERCICIO___ En una conducción hidráulica circula aceite de densidad 0.9 Kg/l, la presión de salida de la bomba es de 80bar, la velocidad en la línea de conducción de 3.5 m/s y la altura del punto de medida sobre el depósito de aceite es de 1m. Calcula el porcentaje de cada forma de energía. V2 ρ Kg 1 l 103 dm3 P ρgh cte ρ 0.9 900 kg/m3 2 l 1 dm3 1 m3 105 Pa Término de presión P 80 bar 8x106 Pa 1 bar 2 v 2ρ 3.5m/s 900Kg/m 3 5512.5 Pa Término de Ecinética 2 2 ρgh 900 Kg/m 3 9.8m/s 2 1m 8820 Pa Término de Epotencial 16 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Teorema de Bernoulli.Energía hidráulica (III) ___EJERCICIO___ En una conducción hidráulica circula aceite de densidad 0.9 Kg/l, la presión de salida de la bomba es de 80bar, la velocidad en la línea de conducción de 3.5 m/s y la altura del punto de medida sobre el depósito de aceite es de 1m. Calcula el porcentaje de cada forma de energía. V2 ρ P ρgh cte 5512.5 Pa 8x10 6 Pa 8820Pa 8014332.5 Pa 2 8x10 6 Pa 100 P 99.82% Término de presión 8014332.5 v 2ρ 5512.5 Pa 100 0.07% Término de Ecinética 2 8014332.5 8820 Pa 100 ρgh 0.11% Término de Epotencial 8014332.5 17 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Potencia hidráulica y consumida (I)  Potencia hidráulica suministrada por una bomba es la energía de presión por unidad de tiempo. p V W p V J P p Q W t  Potencia de acción o consumida estará en función del rendimiento de la máquina. P p V p Q PC W η ηt η 18 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Potencia hidráulica y consumida (I) ___EJERCICIO___ Un circuito oleohidráulico está alimentado a través de una tubería de 10mm de diámetro, por una central que suministra aceite a una velocidad de 2.5m/s y a una presión constante de 10MPa. Determina el caudal suministrado por la central y la potencia absorbida si el rendimiento total estimado es del 80% π D2 π 0.01 2 m 2 Q S v v 2.5m/s 2 0.196x10 -3 m 3 /s 4 4 P p Q 10x106 Pa 0.196x10 3 m3/s 1960 W P 1960 W PC 2450 W η 0.80 19 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Circuitos neumáticos: elementos (I)  Elementos de trabajo: son los cilindros, actuadores de movimiento lineal, transforman la energía potencial acumulada en el aire comprimido en energía mecánica.  Cilindros de simple efecto  Cilindros de doble efecto.  Elementos de mando: son las válvulas, dirigen y regulan el paso de aire comprimido a los cilindros.  Válvulas distribuidoras  Válvulas de bloqueo  Válvulas antirretorno o de retención  Válvulas selectoras de circuito  Válvula de simultaneidad  Válvulas reguladoras de caudal o estranguladoras  Válvulas reguladoras de presión  Válvulas de purga o escape rápido 20 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Circuitos neumáticos: elementos (II)  Detectores: captan la posición o presencia de un objeto o detectan cambios de magnitudes físicas (normalmente presión).  Captadores de presión  Presostatos  Captadores de umbral de presión  Captadores de posición  Por contacto  microrruptores  Microválvulas neumáticas  Captadores de fuga  Sin contacto  Captadores de proximidad o réflex  Captadors de paso o barrera de aire  Amplificadores de señal  Contadores neumáticos 21 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Cilindros de simple efecto  La acción del aire comprimido se produce únicamente sobre una de las caras del émbolo, originando su desplazamiento y su carrera es de avance. La carrera de retroceso se produce al dejar de aplicar aire, normalmente por la acción de un muelle.  Tienen una única entrada de aire  Necesitan la mitad de aire que los de doble efecto  Se utilizan principalmente para realizar operaciones de sujeción, expulsión, apretado, levantamiento, alimentación, etc. 22 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Cilindros de doble efecto  La acción del aire comprimido se produce alternativamente sobre las dos caras del émbolo, originando carreras de avance y retroceso.  Tienen dos entradas de aire, que también funcionan como salidas cuando por ellas no entra aire.  Necesitan el doble de aire que los de simple efecto  Se utilizan cuando el émbolo tiene que realizar también una función en su retorno a la posición inicialcilindros 23 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Cilindros: parámetros básicos (I)  Fuerza de accionamiento (Fe): aumentará con la presión que ejerce el aire (P) y con la superficie del émbolo (S) y disminuirá con la resistencia del muelle (Fr) y con el rendimiento del cilindro ( ). Cilindro de simple efecto: solo efectúa trabajo útil en el avance π D2 Fe η F Fr η P S Fr η P Fr 4 Cilindro de doble efecto: efectúa trabajo útil en el avance y en el retroceso (en el que se descuenta la superficie del vástago) π D2 Fea ηF ηP S ηP 4 π D2 d 2 Fer η F η P S η P 4 24 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Cilindros: parámetros básicos (II)  Carrera o recorrido (e): es la distancia que se desplaza el émbolo en el interior del cilindro. Suele coincidir con el desplazamiento L del vástago y está limitada por el pandeo que éste sufre.  Consumo de aire en un ciclo (V): es el volumen de aire comprimido que absorbe el cilindro en su movimiento. Cilindro de simple efecto: π D2 V S e e 4 Cilindro de doble efecto: el volumen total será la suma de los volúmenes en el avance y en el retroceso π D2 π D2 d 2 Va S e e Vr S e e 4 4 π 2D 2 d 2 Vt Va Vr e 4 25 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Cilindros: parámetros básicos (II)  Naturalmente, este cálculo es para las condiciones de trabajo, en condiciones normales de humedad relativa (65%), temperatura (20ºC) y presión (1013mbar). En otro caso, aplicaremos la Ley de Boyle- Mariotte de los gases: Pabsoluta Ptrabaj o Patm Ptrabajo Patm Vt Vc.n. Pabsoluta Vt Patm Vc.n. Patm  Caudal de aire necesario en la maniobra (Q): es el consumo total de aire comprimido en el total de los n ciclos. Q aire n Vt 26 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas distribuidoras:simbología (I)  Tipos: vienen determinados por el número de vías, orificios de la válvula, y de posiciones de trabajo, forma en la que se conectan los orificios (estado). Normalmente existe una posición de reposo. En neumática suelen usarse válvulas de 2 ó 3 posiciones y no más de 4 vías. La nomenclatura se compone de dos cifras: vías/posiciones funcionamiento ejplo: 3/2 NC  Tipos de conexiones: pueden ser a una fuente de aire comprimido, a los orificios de uso o a salidas de escape.  Sentido de circulación de aire: Las vías se unen mediante líneas que representan las conducciones de aire y unas flechas indican el sentido de éste. Un trazo transversal indica una línea cerrada. 27 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas distribuidoras:simbología (II)  Órganos de accionamiento y retorno: El primero pone en funcionamiento la válvula y se sitúa a la izquierda de la posición de trabajo, mientras que el segundo devuelve a la válvula a su posición inactiva y se sitúa a la derecha de la posición de reposo.  Los mandos de accionamiento pueden ser manuales, mecánicos, neumáticos y eléctricos.  Manual: implica acción voluntaria del operador. Se usa para iniciar el proceso y en casos para garantizar la seguridad.  Mecánicos: se activan por un mecanismo en movimiento, árbol de levas o el émbolo de los cilindros. Se usan como captadores de señal.  Neumático: se usan como regulación de los actuadores. El aire que las conmuta proviene de válvulas más pequeñas  Eléctrico: un electroimán activado desde cualquier circuito eléctrico de control, final de carrera, etc desplazará la corredera. Esto permite líneas de mando a largas distancias. 28 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas distribuidoras:simbología (III) ___EJERCICIO___ ¿Cuál será la denominación de la siguiente válvula?  Será una válvula de 3 vías y 2 posiciones accionada manualmente y con retorno por muelle.  Como la posición de reposo es la que manda normalmente el muelle, esta válvula normalmente está cerrada en dicha posición porque se bloquea el paso de la entrada de  3/2 NC aire (vía 1) y se comunica la vía 2 al escape 3. Al presionar el pulsador manual, se activa la otra posición, que transfiere el aire comprimido de la vía 1 a la 2. En cuanto se suelta el pulsador, el muelle retorna la válvula a su posición de reposo. Por este motivo se denomina normalmente «cerrada». 29 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas distribuidoras:ejemplos de aplicación (I) ___EJERCICIO___ Control de un cilindro de doble efecto mediante una válvula 5/2 con accionamiento por palanca y retorno por resorte  En reposo, la fuente de aire comprimido introduce aire en la cámara anterior y el cilindro no actúa.  Al accionar la palanca, se conectan las vías 1 y 4 llegando el aire a la cámara posterior del cilindro y éste avanza. La conexión de las vías 2 y 3 permite la salida del aire contenido en la cámara anterior.  Cuando dejamos de actuar, el resorte retorna la válvula a su posición de reposo original. El aire penetra en la cámara anterior a través de la conexión 1-2 y origina la carrera de retroceso. La conexión 4-5 permite la salida del aire de la cámara posterior. 30 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas distribuidoras:ejemplos de aplicación (II) ___EJERCICIO___ Control de un cilindro de doble efecto mediante una válvula 5/2 con accionamiento y retornos neumáticos gracias a dos válvulas 3/2 con accionamiento por pulsador y retorno por resorte  En reposo la situación es la misma que en el caso anterior.  Al presionar la válvula A, damos una señal de aire a la 5/2, que cambiará su posición. El cilindre recibe el aire a presión a través de la conexión 1-4 y se produce la carrera de avance.  Al presionar la válvula B, damos a la 5/2 una nueva señal de aire, que la retorna a su posición original. El cilindro recibe el aire a través de la vía 2 y se produce su carrera de retroceso. 31 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas distribuidoras:electroválvula Es una válvula pilotada eléctricamente mediante la acción de una bobina que, al circular corriente por ella, desplaza un vástago ubicado en su interior. 32 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas distribuidoras:constitución (I) Válvula distribuidora 2/2 NC. Paso y cierre Válvula distribuidora 3/2 NC. Paso en una dirección y cierre en la contraria alternativamente. Gobiernan cilindros de simple efecto 33 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas distribuidoras:constitución (II) Válvula distribuidora 4/2. Paso en ambas direcciones. Válvula distribuidora 5/2. Paso en ambas direcciones con una segunda salida de escape que permite que el escape de cada lado del cilindro sea independiente. Gobiernan cilindros de doble efecto 34 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas distribuidoras:constitución (III) Válvula distribuidora 4/3. Se utilizan para gobernar cilindros de doble efecto. Funcionan como las válvulas 5/2 pero incorporan una posición intermedia que permite otras posibilidades de mando como un bloqueo o una liberación del elemento de trabajo.  En la posición intermedia (a) el aire circula de P a R, con lo que las salidas están cerradas.  Estas válvulas no llevan muelle sino un sistema mecánico o eléctrico de enclavamiento para poder fijar las tres posiciones. 35 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas de bloqueo:antirretorno o de retención  Es una válvula que permite la circulación de aire en un solo sentido. La presión del aire actúa sobre la pieza de bloqueo reforzando el cierre. Un muelle impide la abertura en un sentido.  Se utilizan para puentear elementos por seguridad o para evitar la influencia entre dos elementos del circuito. 36 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas de bloqueo: selectora (I)  Esta válvula cumple la función lógica O (OR o suma lógica) en los circuitos neumáticos.  Tiene dos entradas y una salida. El bloqueo siempre se realiza sobre la entrada con menor presión, con que haya presión en alguna entrada, habrá presión a la salida.  Se usa cuando un actuador o una válvula distribuidora debe gobernarse indistintamente desde dos puntos por separado, distantes físicamente uno del otro, con dos accionamientos diferentes. 37 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas de bloqueo: selectora (II) Accionamiento de la puerta de un autobús desde la palanca del chófer (siempre y cuando esté pulsado el freno de mano) o desde el pulsador de emergencia. Además, tanto la velocidad de apertura como la de cierre están reguladas. 38 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas de bloqueo: desimultaneidad  Esta válvula cumple la función lógica Y (AND o producto lógico) en los circuitos neumáticos. Tiene dos entradas y una salida. El bloqueo siempre se realiza sobre la entrada que no está purgada.  En todo caso, lo interesante de esta válvula es que para obtener señal a la salida debe haber señal en las dos entradas. Por este motivo, se usa preferentemente en equipos de enclavamiento y de control, como el accionamiento de una prensa neumática por un operario. Por razones de seguridad, sólo debe bajar la prensa si el operario mantiene activadas dos válvulas a la vez.  El circuito de la figura presenta este funcionamiento, donde el vástago del cilindro de simple efecto es el émbolo de la prensa. Para que el vástago del cilindro 1.0 salga, deben activarse las dos válvulas 3/2 NC manuales. En cuanto una se desactive, conecta una entrada de la válvula de simultaneidad a escape, con lo que el cilindro recogerá su émbolo gracias a la acción del resorte interno. 39 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas de bloqueo: reguladorade flujo o caudal  Las válvulas reguladoras de flujo ajustan el caudal circulante a un valor fijo o variable. Su principio de funcionamiento es la estrangulación del aire reduciendo la sección de paso del aire y, por tanto, su caudal.  Existen dos tipos de válvulas de flujo:  Válvulas estranguladoras bidireccionales, que actúan sobre el caudal en cualquiera de los dos sentidos de flujo.  Válvulas estranguladoras unidireccionales, que actúan sobre el caudal en un solo sentido de flujo.  El mecanismo de estrangulación puede ser por diafragma o por estrechamiento del conducto de paso. Los estrechamientos pueden ser constantes o variables.  En neumática sólo se usan en la práctica estranguladores regulables, y sólo se reserva el ajuste mecánico a los estranguladores unidireccionales.  También se pueden considerar válvulas de flujo los silenciadores y reguladores de escape si actúan sobre el caudal. 40 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas de bloqueo:estranguladora unidireccional  La válvula estranguladora unidireccional o estranguladora de retención es una válvula híbrida que reúne características del funcionamiento de las válvulas del bloqueo y de las de flujo. Se usan como válvulas de flujo, para regular la velocidad de los actuadores, pero sólo en un sentido de su movimiento.  Si interesa disponer de velocidades de avance y retroceso diferentes y controladas, en los cilindros de doble efecto, se disponen dos válvulas, una en cada vía del cilindro. Si interesa que la velocidad de avance y retroceso sea la misma, basta con poner una válvula estranguladora normal, no unidireccional; o regular las dos de antes al mismo valor. 41 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas de bloqueo:reguladoras de presión (I) Actúan sobre la presión del aire en circulación, controlándola desde un valor nulo hasta el máximo valor de alimentación. Pueden tener salida al exterior o hacia otro elemento del circuito. El ajuste del valor nominal de control se puede realizar a mano o mediante electricidad (válvulas proporcionales). Esta posibilidad de ajuste se refleja con una flecha inclinada de los símbolos. En general, se usan poco en neumática, aunque son necesarias en los equipos de producción del aire comprimido. Según su colocación en el circuito cumplen diferentes funciones:  Válvulas limitadoras de presión o de seguridad.  Válvulas de secuencia.  Válvulas reguladoras de presión o reductoras. 42 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas de bloqueo:reguladoras de presión (II) Válvula limitadora de presión o de seguridad: La válvula limitadora impide que la presión de un sistema sea mayor que la fijada manualmente a través de un tornillo. Al sobrepasarse esta presión máxima permitida, la válvula abre la conexión con la atmósfera, con lo que se reduce la presión hasta el valor nominal. Entonces se vuelve a cerrar el orificio de purga. Se usa en todo equipo productor de aire como válvula de seguridad. Válvula de secuencia: Se abre cuando se alcanza una presión predefinida. El principio de funcionamiento es el mismo que el de la limitadora. La diferencia reside en que en vez de conectar a escape, se conecta a una o varias vías de trabajo. Se usa para detectar cuando un cilindro alcanza una presión prefijada y deja escapar el aire por seguridad. 43 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas de bloqueo:reguladoras de presión (III) Este es otro tipo de válvula de secuencia Válvula reductora: El movimiento de una membrana se encarga de regular la presión de salida, que siempre será menor que la de entrada. 44 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas de bloqueo: de escaperápido (I) Sirven para la rápida purga de cilindros y conductos; sobre todo en cilindros de gran volumen. La velocidad del embolo puede ser aumentada de manera apreciable. La junta del labio cierra el cilindro R cuando el aire fluye de P hacia A abriéndose al lado de estanqueidad. Al pulgar el aire, desciende la presión en P, el aire comprimido de A impulsa la junta hasta P, fluyendo todo el aire directamente por R hacia la atmósfera. 45 CONTENIDO DE FLUIDOS DE FLUIDOS MECÁNICA MECÁNICA C. NEUMÁTICOSNEUMÁTICOS C. C. OLEOHIDRÁULICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas de bloqueo: de escaperápido (II) Ejemplo de aplicación de purgado de cilindros. Al pulsar, hay presión en P y se llenan de aire los cilindros. Cuando no se pulsa, se purgan los cilindros por la vía R 46 CONTENIDO DE FLUIDOS DE FLUIDOS MECÁNICA MECÁNICA C. NEUMÁTICOSNEUMÁTICOS C. C. OLEOHIDRÁULICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Detectores neumáticos  Detectores: captan la posición o presencia de un objeto o detectan cambios de magnitudes físicas (normalmente presión).  Captadores de presión  Presostatos  Captadores de umbral de presión  Captadores de posición  Por contacto  microrruptores  Microválvulas neumáticas  Captadores de fuga  Sin contacto  Captadores de proximidad o réflex  Captadores de paso o barrera de aire  Amplificadores de señal  Contadores neumáticos 47 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Detectores: microválvulas neumáticas (I)  Son captadores de posición por contacto físico del objeto a detectar, normalmente el vástago del cilindro.  Normalmente son válvulas 3/2 pequeñas y su función es gobernar a las válvulas distribuidoras mediante señales neumáticas.  Suelen ser accionadas por pulsadores, o rodillo y el retorno por muelle. 48 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Detectores: microválvulas neumáticas (II)  Son muy utilizadas como final de carrera en el avance de un cilindro. 49 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Detectores: microrruptores eléctricos  Son electroválvulas con accionamiento y retorno mediante bobinas.  Tienen las mismas funciones que las microválvulas pero las señales que utilizan son eléctricas y los elementos de gobierno son electroválvulas. 50 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Detectores: de paso (I)  Son captadores de posición sin contacto físico.  Constan de dos elementos independientes de captación de una señal neumática de baja presión y poco caudal; uno será el emisor y el otro el receptor. Su función es detectar presencia o ausencia de un objeto. La presencia de objeto implica ausencia de señal neumática en X 51 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Detectores: de paso (II)  El ejemplo muestra un circuito para accionar un cilindro de doble efecto cuando en la zona de influencia del detector T se interpone la pieza A. 52 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Detectores: de proximidad (I)  Son captadores de posición sin contacto físico.  Aprovechan la reflexión de aire en el objeto a detectar.  A diferencia de los detectores de paso, emisor y receptor están integrados en el mismo elemento.  Su función es detectar presencia o ausencia de un objeto. La presencia de objeto a una distancia d, implica presencia de señal neumática en X 53 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Detectores: de proximidad (II)  El ejemplo muestra un circuito para accionar un cilindro de doble efecto cuando un objeto se acerca frontalmente al detector. La distancia de detección suelen ser 20mm. 54 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Detectores: presostatos (I)  Detectan cambios de presión y lo transforman en una señal eléctrica. Por tanto, su función es contraria a la de una electroválvula.  El aire a presión empuja una membrana que pone en contacto los puntos M y D (pulsador eléctrico), cerrando un circuito eléctrico. (contactos 1 y 3).  Pueden ser de membrana o de pistón. 55 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Detectores: presostatos (II)  En el ejemplo, cuando la presión que existe en la entrada de avance del cilindro es aquella fijada en el presostato, éste cambia a la posición 3 cambiando la posición de la electroválvula y accionando de nuevo el retroceso del cilindro. 56 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Producción de aire comprimido:compresores (I) COMPRESOR es una máquina que toma aire con unas condiciones y lo impulsa a una presión superior a la de entrada. Son accionados por motores eléctricos o térmicos. Se caracterizan por su caudal y por su relación de compresión (relaciona la presión de entrada con la de salida). 57 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Compresores: tipos Según su forma de trabajo existen compresores de émbolo o rotativos. Los primeros funcionan de forma similar a un motor de térmico. Son más baratos pero más ruidosos. Se refrigeran por aire o por aceite Los segundos aumentan la presión del aire mediante el giro de un rotor. El aire se comprime en una cámara de compresión. Pueden ser de paletas o de tornillo. 58 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Red de distribución y tratamiento deaire comprimido (I) 59 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Red de distribución y tratamiento deaire comprimido (II) 60 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Maniobras con circuitos neumáticos (I) Mando básico de cilindros (directo e indirecto) Mando de cilindros desde diversos puntos Regulación de velocidad Control de la carrera Control de la fuerza del vástago 61 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Maniobras con circuitos neumáticos (II) Mando básico de cilindros (directo) 62 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Maniobras con circuitos neumáticos (III) Mando básico de cilindros (indirecto) 63 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Maniobras con circuitos neumáticos (IV) Mando de cilindros desde diversos puntos 64 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Maniobras con circuitos neumáticos (V) Regulación de velocidad 65 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Maniobras con circuitos neumáticos (VI) Regulación de velocidad 66 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Maniobras con circuitos neumáticos (VII) Control de la carrera Retroceso automático 67 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Maniobras con circuitos neumáticos (VIII) Control de la carrera 68 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Maniobras con circuitos neumáticos (IX) Control de la fuerza del vástago 69 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Ejemplos de aplicación de circuitosneumáticos (I) Regulación de la longitud de la carrera de un cilindro de doble efecto mediante microválvulas 3/2 con detección por rodillo fijo y retorno por muelle. El control del cilindro se hará mediante una válvula 5/2 con accionamientos neumáticos y la maniobra de inicio mediante una válvula 3/2 accionada por pulsador y retorno por resorte. Se regulará, también, las velocidades de avance y retroceso del cilindro. 70 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Ejemplos de aplicación de circuitosneumáticos (II) Control neumático de un cilindro con funcionamiento automático mediante válvula 5/2. Realiza un movimiento rápido hasta la mitad del recorrido y un trabajo lento hasta el final, durante la carrera de avance. La carrera de retroceso no tiene ajustes de velocidad. Válvula para el accionamiento automático: 3/2 NC con pulsador manual con enclavamiento. Los finales de carrera utilizados, serán válvulas 3/2 NC. Pilotadas por rodillos, monoestables. En el caso del final de carrera S2, deberá actuar en el sentido de avance. 71 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Ejemplos de aplicación de circuitos neumáticos (III) Circuito automático de un cilindro de doble efecto mediante válvula 5/2. Al pulsar un pulsador de Marcha el cilindro comienza a realizar ciclos hasta que es accionado el pulsador de Paro, momento en el que realiza el ciclo y se para en el estado inicial. Con la pulsación al botón Reset, se interrumpe el ciclo y el cilindro retorna a su posición inicial. Válvulas para el accionamiento de pulsadores: 3/2 NC. Pulsador manual, monostable. Los finales de carrera utilizados, serán válvulas 3/2 NC. Pilotadas por rodillos, monoestables. 72 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Fluidos oleohidráulicos Los más utilizados son los aceites minerales debido a su elevado poder lubricante que permite una buena conservación de los elementos de la instalación. No obstante, en instalaciones con riesgo de incendio se sustituyen por esteres fosfatados o emulsiones de agua en aceite (proporciones de 40% de agua es suficiente).  En todo caso, el fluido utilizado debe cumplir las siguientes funciones:  Actuar como agente de transporte  Lubricar los diversos elementos y partes del circuito  Actuar como anticorrosivo  Arrastrar impurezas en las canalizaciones, que serán filtradas  Evacuar el calor generado por fricción 73 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Circuitos oleohidráulicos: elementos (I)  Los elementos que forman un circuito oleohidráulico utilizan aceite como agente de transporte para obtener energía mecánica, es decir, trabajo útil.  Unidad hidráulica o de presión: está formada por:  Depósito de aceite  Filtros de aceite para eliminar partículas sólidas  Bomba que hace circular el aceite gracias a la acción de un motor eléctrico  Válvula reguladora de presión para descargar el aceite hacia el depósito cuando se sobrepasa la presión adecuada. Válvula reguladora Depósito Filtros Bomba de presión Al depósito Al circuito 74 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Circuitos oleohidráulicos: elementos (II)  Elementos de trabajo: convierten la energía de presión en trabajo.  Cilindros: generan movimiento rectilíneo alternativo  Motores: generan movimiento circular  Elementos de mando: son las válvulas de distribución, dirigen y gobiernan los elementos de trabajo.  Elementos auxiliares: preparan el aceite en condiciones óptimas de limpieza, presión y caudal para conseguir el máximo rendimiento.  Válvulas de bloqueo  Filtros 75 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Circuitos oleohidráulicos: ventajas frentea la neumática  Fácil regulación de velocidad, ya que los aceites son fluidos incompresibles  Los accionamientos hidráulicos se pueden invertir instantáneamente, sin punto muerto  El uso de una válvula limitadora de presión protege al circuito frente a sobrecargas.  Un actuador hidráulico puede detenerse en cualquier posición sin riesgo de fugas o sobrecalentamientos, gracias a la incompresibilidad de los líquidos 76 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Bomba hidráulica (I) Aspiran aceite del depósito y lo impulsan a una determinada presión y caudal hacia las conducciones y el resto de elementos, trasformando la energía mecánica en hidráulica. Se caracterizan por su caudal, rendimiento, régimen de giro y presión nominal. Según su forma de trabajo existen diversos tipos: de engranajes, de tornillo, de pistones o de paletas. 77 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Válvulas distribuidoras  Tienen las mismas funciones de control del paso de aceite y gobierno de elementos de trabajo que las válvulas neumáticas.  Trabajan a presiones mucho mayores que las neumáticas.  La simbología es idéntica salvo:  las conexiones de las vías  Los órganos de accionamiento y retornos intercambian las posiciones  Las vías se nombran con letras (P para presión; R,S,T para escapes y A,B,C para salidas de uso) 78 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Elementos de trabajo: cilindros  Transforman la energía de presión del aceite en energía mecánica mediante un movimiento rectilíneo alternativo.  Son muy similares a los neumáticos; existiendo los mismos dos tipos: de doble y simple efecto. Su funcionamiento es el mismo.  Los parámetros de los cilindros oleohidráulicos son los mismos que los de los neumáticos y las ecuaciones físicas que rigen su funcionamiento también lo son.  Trabajan con presiones mayores que los neumáticos y tienen mayores dimensiones y mayor longitud del vástago. Esto hace que generen mayores fuerzas tanto en avance como en retroceso.  También se componen de los mismos elementos constructivos, si bien añaden algunos que garantizan su óptimo funcionamiento:  Juntas de estanqueidad que, colocadas en el émbolo, evitan pérdidas de aceite.  Anillo limpiador, situado en el extremo opuesto del émbolo, mantiene limpio el vástago.  Dispositivo de purga, elimina bolsas de aire que se forman en el aceite y provocan pérdidas de presión. 79 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Elementos de trabajo: motores  Transforman la energía de presión del aceite en energía mecánica mediante un movimiento de giro continuo.  Su acción es inversa a la realizada por las bombas.  Existen dos tipos de motores oleohidráulicos:  Motor de engranajes: el aceite entra a presión en el motor haciendo girar los engranajes, de los cuales solo uno se conecta al eje de giro. Para invertir el sentido de giro se invierte el sentido de flujo del aceite.  Motor de paletas: el aceite entra por dos entradas opuestas en el interior del motor ejerciendo un par de fuerzas sobre las paletas del rotor ranurado. 80 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Elementos auxiliares: válvulasde bloqueo  Las más utilizadas son las válvulas antirretorno, selectoras de circuito, reguladoras de caudal y limitadoras de presión. No obstante, existen las mismas válvulas que en neumática.  Su funcionamiento y simbología es el mismo que las válvulas neumáticas.  Trabajan a mayores presiones por lo que constructivamente son más robustas. 81 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Elementos auxiliares: filtros  El aceite utilizado en los circuitos oleohidráulicos tiene que ser limpio ya que cualquier partícula disuelta puede obstruir las vías de los elementos impidiendo su correcto funcionamiento.  Los filtros retienen y retiran impurezas de hasta 1.5μ.  Suelen ubicarse a la entrada y salida de la bomba y en la conducción de retorno de aceite.  Existen dos tipos de filtros:  Filtros de aspiración: se sitúan a la entrada de la bomba.  Filtros de presión: se sitúan a la salida de la bomba y su poder de filtrado es mayor que en los anteriores. 82 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Maniobras (I) Accionamiento de un cilindro de simple efecto mediante válvula 3/2. 83 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Maniobras (II) Accionamiento de un cilindro de  Accionamiento de un cilindro de doble efecto mediante válvula 4/2. doble efecto mediante válvula 4/3. (parada intermedia 84 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Maniobras (III) Regulación de la velocidad de avance  Regulación de la velocidad de avance de un cilindro de doble efecto de un cilindro de doble efecto mediante válvula de regulación de mediante válvula de regulación de caudal. caudal. Regulación de la fuerza del vástago para evitar bandazos 85 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS
    • Maniobras (IV) Regulación de fuerza del vástago en el avance de un cilindro de doble efecto mediante válvula limitadora de presión. 86 CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS