Neumática..

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Neumática..

  1. 1. Las instalaciones neumáticas son máquinas y aparatosque trabajan con aire comprimido o con aire aspirado.La mayoría de las técnicas neumáticas se basan en elaprovechamiento de la energía de la sobrepresión,previamente generada, respeto a la presión atmosférica.La energía neumática que emplea aire comprimido comofuente de potencia, tiene cualidades excelentes entre lasque destacan:• El aire es abundante y barato• Se transforma y almacena fácilmente.• Es limpio, no contamina y carece de problemas decombustión con la temperatura
  2. 2. Se llama compresor a toda máquina queimpulsa aire, gases o vapores, ejerciendoinfluencia sobre las condiciones depresión.La función de un compresor neumático esaspirar aire a presión atmosférica ycomprimirlo a una presión más elevada
  3. 3. Tipos de compresores:• compresores de embolo• compresores rotatorios• compresores de centrífugosCompresores de émbolos: es el más utilizado, pudiéndose emplear comounidad fija o móvil.En los compresores de émbolos, la presión es obtenida en uno o más cilindros,en los cuales los émbolos comprimen el aire. Se dividen en:• Compresores de una etapa• Compresores de dos etapas• Compresores de varias etapasEn los compresores de una etapa la presión final requerida es obtenida en un solocilindro (en este caso, un cilindro es una etapa). En estos compresores el aire escomprimido hasta la presión final de 6 a 8 bar y en casos excepcionales llegan hastalos 10 bar.
  4. 4. En compresores con una relación de compresión más alta, el sistema de una etapano es posible por la excesiva elevación de temperatura. El proceso de compresión serealiza en dos etapas o más cilindros.El aire comprimido en una etapa es enfriado antes de volverse a comprimir a máspresión en la siguiente etapa. Entre los cilindros se intercalan los enfriadoresAdecuados, llamados por ello enfriadores intermedios. Asimismo, el aire es enfriadoa la salida del último cilindro, al que se denomina enfriador final.Los compresores se construyen en las siguientes escalas:1. Compresores de una etapa para presiones hasta 10 bar2. Compresores de dos etapas para presiones hasta 50 bar3. Compresores de tres y cuatro etapas para presiones hasta 250 bar.Los más utilizados son los de una y dos etapas.Los compresores de émbolos pueden ser accionados por un motor eléctrico o unmotor de combustión interna.
  5. 5. Compresores Rotativos de células múltiples o de disco: El eje de loscompresores de células múltiples está excéntricamente situado en el interior deun cilindro. De este modo se origina una cámara de compresión. Esta cámara escomprimida contra el cilindro exterior, dividido en varias células, mediante unascorrederas móviles situadas en el rotor. Cuando el rotor gira a la derecha, el airees aspirado que entra por las células de la derecha Células
  6. 6. Elección de un compresor.1. Los parámetros fundamentales a considerar son: el caudal aspirado y la presión deseada a la salida.2. Para aplicaciones de automatización se requiere caudales moderados a presiones medias; los compresores más indicados son los émbolos.3. La presión que necesita la instalación deberá ser superior (a veces en 3 o 3 bar) a la de servicio, ya que de otra forma no se podrá mantener la presión.4. Cuando se define la presión queda ya decidido si el compresor debe ser de uno o dos etapas.5. Se debe considerar el motor que arrastrara al compresor y sistema de control
  7. 7. Depósitos o acumuladoresLa función que cumple un depósito de en una instalación de aire comprimido esmúltiple:• Amortiguar las pulsaciones del caudal de salida de los compresores alternativos• Permitir que los motores de arrastre de los compresores no tengan que trabajar de manera continua, sino intermitente.• Hacer frente a las demandas punta de caudal, sin que se provoque caídas de presión en la red Los depositos son cilindricos, de chapa de acero y van provistos de diversos accesorios tales como un manómetro, una válvula de seguridad y una llave de purga para evaluar los condensados. Los factores que influyen más decisivamente en las dimensiones de los depósitos son:• El caudal del compresor• Las variaciones de la demanda• El tipo de refrigeración que demanda unos periodos aconsejables de paro y marcha en vacío.
  8. 8. Depósitos c a b Filtro de purgaa).- Ejecución verticalb).- Ejecución horizontalc).- Miniacumulador suspendido libremente en la tubería de aire comprimido
  9. 9. Acondicionamiento del aire comprimido La simple compresión del aire en el compresor y la posterior conducción neumática no son suficientes, ya que el aire contiene bastantes impurezas que pueden causar daños en el equipo. Los principales enemigos de los sistemas neumáticos son: agua, aceite, polvo y suciedad. El aire humedo puede originar: Oxidación y excesivo desgaste de equipo neumático, ya que la humedad lava y arrastra el aceite lubricante. La penetración de polvo y suciedad daña fácilmente los materiales utilizados en las juntas e imposibilita que realicé correctamente la función
  10. 10. tanque
  11. 11. Eliminación de la suciedad y el aguaEl compresor aspira el aire de la atmósfera a través de un filtro que detienecualquier partícula grande de polvo presente en el aire. Una buenalocalización del compresor puede disminuir la cantidad de humedad. Esconveniente aspirar aire fresco y preferentemente de aquellos lugares dondeno de el sol, ya que la máxima cantidad de vapor de agua que puede contenerun cierto volumen de aire viene dada por la humedad de saturación, la cualaumenta con la temperaturaEl aire producido por el compresor tiene una alta temperatura elevada,estando todavía cargado de impurezas. En la salida del compresor se instalaun refrigerador que ocasionará una disminución de la temperatura, lo queprovocará la condensación de los vapores de agua y aceite.La condensación que se produce durante la conducción de aire comprimidodebido al progresivo enfriamiento, debe ser purgada al exterior de la tuberíade conducción antes que llegue a los elementos neumáticos. Es convenientecolocar los puntos de purga en distintos puntos. Esta condensación puede serevitada utilizando secadores de aire.
  12. 12. Los secadores de aire son elementos que separan automáticamente lahumedad del aire comprimido en grado suficiente para evitar queposteriormente se realicen condensaciones en el circuito.Los secadores pueden ser de dos tipos:• Secadores frigoríficos.- operan con un punto de rocío (El punto de rocío otemperatura de rocío es la temperatura a la que empieza a condensar el vapor de aguacontenido en el aire, produciendo rocío, neblina o, en caso de que la temperatura sea losuficientemente baja, escarcha.) a la presión de trabajo de 2 C, garantizando unalto grado de secado del aire comprimido• Secadores de adsorción.- efectúan el secado mediante un adsorbente sólidode naturaleza regenerable que retiene el vapor de agua contenido en el airecomprimido, eliminado este vapor al ser sometidos dicho adsorbente a unadecuado proceso de reactivación figura
  13. 13. Secador frigorífico
  14. 14. El aire comprimido que entra al secador se preenfría en el intercambiador aire/airey seguidamente se introduce en el evaporador donde se enfría hasta alcanzar latemperatura del punto de rocío deseado.A continuación penetra en el evaporizador donde el agua condensada esseparada y evacuada por la purga automática.Antes de salir del secador el aire comprimido vuelve a entrar al intercambiador deaire/aire donde es recalentado por el aire comprimido caliente de entrada.El funcionamiento del circuito frigorífico se empieza a explicar desde el compresorfrigorífico que aspira vapor de gas refrigerante a baja presión procedente delevaporador situado en el acumulador de energía. Seguidamente el gas esbombeado por el compresor hacia el condensador donde se enfría mediante elaire impulsado por el motoventilador. El paso a través del filtro y del capilar,provoca la expansión del refrigerante con el consiguiente enfriamiento del mismo.Este cede sus frigorías en el evaporador al aire comprimido y a la masa térmica,volviendo así a sus estado gaseoso para iniciar de nuevo el ciclo.
  15. 15. 1.- Carrocería2.- Compresor frigorifico3.- Condensador4.- Intercambiador de calor5.- Circuito frigorifico6.- Sistemas de purgas decondensados
  16. 16. Preparación del aire comprimidoLa unidad de mantenimiento garantiza que al consumidor sólo llegara airecomprimido. La unidad de mantenimiento está formada por el filtro, elregulador y el lubricador (engrasador).El aire comprimido procedente de la red general, además de las impurezas quepueden pasar a él en las aspiración por el compresor, conteniendo otrasimpurezas procedentes de la red de tuberias tales como: polvo, cascarillas yresiduos de oxidación. Una gran parte de las impurezas se separan en losrecipientes para la condensación, pero los más pequeños son arrastrados por lacorriente de aire y actuarían en las partes móviles de los elementos neumáticoscomo un abrasivo.El filtro tiene la misión de liberar al aire comprimido circulante de todas laimpurezas y del agua en suspensión.
  17. 17. El filtro tiene la misión de liberaral aire comprimido circulante detodas la impurezas y del aguaen suspensión.1.- Ranura directriz2.- Carcasa del filtro (material deplástico transparente o latón)3.-Cartucho filtrante4.-Purga de condensación
  18. 18. Regulador.- tiene la misión de mantener constante el consumo de aire yla presión de trabajo con independencia de la presión de la red variable.La presión de entrada siempre es mayor a la presión de salida. La presiónde salida es indicada por un manómetro
  19. 19. Lubricador tiene la misión de suministrar a los aparatos neumáticos el lubricantesuficiente. El aire que circula a través del lubricador produce una diferencia de presiónen las distintas secciones de la tubería; de esta manera el aceite contenido en eldeposito de alimentación es aspirado y pulverizado al entrar en contacto con lacorriente de aire. p1 y p2 .- presiones H .- válvula reguladora C.- tobera E.- deposito de aceite L.- tuvo de plástico D.- recinto K.- tornillo de ajuste
  20. 20. Unidad de mantenimiento (filtro, regulador y lubricador)La elección de una unidad de mantenimiento debe escogerse a los caudales y a laspresiones de servicio. Está unidad no debe estar montada a una distancia superiorde 5 m del último consumidor.
  21. 21. Actuadores Neumáticos
  22. 22. Actuadores NeumáticosLa función de los actuadores neumáticos es la transformaciónla energía estática (energía neumática del aire comprimido) entrabajo mecánico.Los actuadores neumáticos se clasifican en:• Cilindros• Motores Partes de un cilindro neumático
  23. 23. Cilindros de simple efectoEn los cilindros de simple efecto, el aire comprimido sólo actúa sobre una de lascaras del émbolo, por lo que sólo puede producir trabajo en un sentido. Según elmontaje del equipo neumático, el cilindro de simple efecto puede aplicarse paraejercer tracción (posición de partida con el vástago desplazado; trabaja al extraer elvástago), o para presionar (posición de partida con el vástago recogido; trabaja alextraer el vástago del émbolo). La carrera de retorno, que en este caso es siempreel recorrido en vacío, se lleva a cabo mediante un resorte recuperador incorporadoo mediante fuerzas exteriores que actúan sobre el vástago del émbolo.
  24. 24. Cilindros de simple efecto Sección de un cilindro de membrana con muelle recuperador Los cilindros de membrana sólo pueden conseguirse carreras cortas, desde algunos milimetros hasta un máximo de 50 mm. La carrera de retorno se realiza por medio de unSímbolo resorte, o para carreras muy cortas la misma tensión de la membrana.
  25. 25. Cilindros de membrana arrollable
  26. 26. Cilindros de émbolo son los más utilizados en la neumáticaLos cilindros de aire comprimido de simple efecto sólo producen trabajo enun sentido, por lo que no se deben montarse ningún elemento pesado quedeba ser movido por la carrera de retroceso del émbolo. Son excepciones,por ejemplo, las placas de sujeción simple, ligeras y sin guías.
  27. 27. Cilindro de doble efectoAl decir doble efecto se quiere decir que tanto el movimiento de salida como elde entrada son debidos al aire comprimido, es decir, el aire comprimido ejerceuna acción en las dos cámaras del cilindro, de esta forma puede ejecutar trabajoen los dos sentidos del movimiento.Las ventajas de los cilindros de doble efecto contra los de simple efecto son:• Posibilidad de realizar trabajo en los dos sentidos• No se pierde fuerza para comprimir el muelleLa desventaja de los cilindros de doble efecto contra los de simple efecto es elinconveniente de que consume doble cantidad de aire comprimido que uncilindro de doble efecto.
  28. 28. Cilindros de doble efecto El cilindro de aire comprimido de doble efecto se construye siempre en forma de cilindro de émbolo y posee dos tomas para el aire comprimido situados a ambos lados del émbolo 111.- tuvo del cilindro 5.- junta obturadora 9.- pistón de amortiguamiento2.- tapa de fondo 6.- cojinete 10.- volumen de amortiguación3.- tapa de cubierta 7.- junta de rascador 11.- válvula de estrangulación ajustable4.- vástago 8.- embolo
  29. 29. AmortiguadorLa carrera finaliza al chocar el émbolo con la tapa anterior o posterior. Para el émbolosignifica liberar toda la energía cinética, igual que ocurre cuando un automóvil a todavelocidad se estrella contra un obstáculo. Si la fuerza desarrollada por el émbolo, elvástago y la masa aplicada a él, así como su velocidad, son grandes se liberan enenergía.La energía liberada intentará deformar la cabeza en cuestión o incluso romperla. A finde evitarlo se debe disminuir la cantidad de energía que actúa contra las tapas. Esto seconsigue mediante la amortiguación final de carrera. Esta amortiguación puede serexterna o interna al cilindro.La amortiguación externa se logra mediante amortiguadores hidráulicos, muelles,sistemas de estrangulamiento de los conductores de escape que se conectan a partirde un determinado punto de la carrera, etc.La amortiguación interna más extendida es la amortiguación neumática. Estaamortiguación se consigue de la siguiente manera: se añade al émbolo un pistón deamortiguación que no cambia en su área útil. Durante el movimiento del émbolo, el airepuede escaparse a la atmósfera normalmente, justo antes del fin de carrera.En este momento el pistón de amortiguación cierra la salida libre y el aire escapa a laatmósfera a través de una restricción regulable. El aire remanente es comprimido por elémbolo aún en movimiento. Este aire produce una resistencia progresiva que se oponeal movimiento del émbolo. Este cojín de aire absorbe el golpe.El tornillo de ajuste puede regularse externamente con objeto de controlar elamortiguamiento.
  30. 30. Cilindro deCilindro Neumático desimple efecto simple efecto(membrana) Cilindro de doble efecto conCilindro de fijación porejecución ligera brida delantera Cilindro de dobleMicrocilindro de efecto con fijacióndoble efecto por brida traseraCilindro de doble Cilindro de doble efecto con vástago continuoefecto sin pieza de saliente de ambos ladosfijación Cilindro tándemCilindro de dobleefecto con fijaciónpor pie Cilindro de cuatro posicionesCilindro de doble Cilindro deefecto con fijación accionamientooscilante giratorio
  31. 31. Cilindros tandem(cilindros especiales) Cilindros tandem se reúnen en un mismo tubo dos cilindros de doble efecto colocados en serie de tal modo que se suman las fuerza producidas por ambos. Mediante esta disposición se duplica aproximadamente la fuerza del cilindro, ya que el producto de la precisión del aire por la superficie de los dos émbolos se transmite al vástago al avance. Los cilindros tandem se emplean en aquellos casos en que se precisa un diámetro pequeño y una fuerza superior a la de su diámetro.
  32. 32. Cilindro de múltiples posiciones (cilindros especiales) El cilindro de múltiples posiciones es una combinación de al menos dos cilindros neumáticos de doble efecto, dispuestos con las tapas posteriores encaretadas; obteniéndose así un cilindro de cuatro posiciones. En teoría siempre es posible combinar entre sí varios cilindros para obtener un cilindro de seis o de ocho posiciones.
  33. 33. Cilindro rotativo(cilindros especiales) El movimiento de vaivén rectilíneo del émbolo se transmite a una rueda dentada a través de una cremallera situada en el vástago del émbolo. Entonces el movimiento rectilíneo se transforma en movimiento rotativo. La rotación máxima puede llegar a ser de 360 como máximo, pero generalmente es menor, por ejemplo 180 o 290. En todos los cilindros rotativos se indica el ángulo de rotación además de las características neumáticas.
  34. 34. La fuerza generada en el cilindro es función del• Diámetro del émbolo• Presión del aire comprimido• Resistencia de rozamiento ( fricción )La resistencia de rozamiento corresponde al momento de arranque del émboloLa fuerza esta dada por:Para los cilindros de simple efectoPara el cilindro de doble efectoCarrera de avanceCarrera de retroceso
  35. 35. Válvulas distribuidoras
  36. 36. Válvulas distribuidorasEstas válvulas influyen en el camino del aire comprimido (de manera preferentearranque, parada y sentido de paso)Según el número de vías controladas se le llama válvula de dos vías, de tresvías de cuatro vías o de múltiples vías. Como vías se considera: La conexión deentrada de aire comprimido, conexiones de alimentación y los orificios de purga.Los orificios de salida se consideran siempre como una sola vía controlada, aúncuando la válvula tenga varios de ellos.Para evitar errores durante el montaje y además para identificarlos, se indicancon letras mayúsculas o números.Según la norma DIN 24300, se indica así P = Alimentación A,B,C = Salidas de trabajo R,S,T = Escape de aire X,Y,Z = Conexiones de mando
  37. 37. Según normas CETOP, es: 1= Alimentación de aire comprimido 2 y 4 = Salidas de trabajo 3 y 5 = Escape de aire 12 y 14 = Conexiones de mandoEsquema del funcionamiento de una válvula de asiento de bola de dos vías:Función de la válvula de apertura
  38. 38. Esquema de funcionamiento de una válvula de dos vías. Función de laválvula: cierreEsquema del funcionamiento de una válvula de tres vías: función de apertura
  39. 39. Esquema del funcionamiento de una válvula de tres vías: función de cierre Toma de la red (P) = alimentación Conducción al consumidor (A) = utilización Purga (R) = escapeEsquema del funcionamiento de una válvula de cuatro vías, con orificio de purga común
  40. 40. Esquema del funcionamiento de una válvula de cuatro vías, con dos orificios de purga c
  41. 41. Válvula 4/2 con Válvula 3/2 con palanca manual pulsador fungiforme Válvula 4/2 conVálvula 4/3 con pedal de pie reténpedal de pie fijador Válvula 3/2 de palancaVálvula de leva 4/2 de rodillo
  42. 42. Válvula 4/2 de Electroválvula 3/2palanca de rodilloescamoteable de mando Electróvalvula Válvula 3/2 de 4/2 retardo a la conexión
  43. 43. Válvulas de bloqueoLas valvulas de bloqueo cortan el paso del aire comprimido, y de aquí se derivasu nombre. En ellas siempre se bloquea un solo sentido de paso; el otro quedalibre. Las válvulas de bloqueo están construidas de manera que el airecomprimido actúan sobre la pieza de bloqueo y así refuerza el efecto del aire.Las más empleadas son:• Válvula de antirretorno• Válvula estranguladora• Válvula estranguladora de retención• Válvula de purga rápida• Válvula de simultaneidad
  44. 44. Válvula antirretornoEs la más sencillas de todas las válvulas, la cual cierra por completo el paso delaire en un sentido y lo deja libre en el sentido opuesto. Las válvulas de retenciónse incluyen allí donde, por motivos de seguridad, un elemento sólo pueda sercirculado en un sentido. En este caso, la resistencia interna en el sentido librede la válvula de retención debe ser menor que la resistencia en el elemento.
  45. 45. Válvula selectoraTiene dos entradas y una salida. El efecto de bloqueo actúa siempre en el sentidode la entrada purgada, por lo que queda libre el paso desde la otra entrada hacia lasalida. Una válvula selectora puede emplearse, por ejemplo, donde un elementomotriz o un elemento de mando debe ser accionado desde dos puntos porseparado y distantes entre si en su emplazamiento.
  46. 46. Válvulas de simultaneidad se utilizan con preferencia para los equipos deenclavamiento y para los equipos de control. Una válvula de este tipo tiene dosentradas P1, P2 y una salida A. La señal de salida solo está presente si lo estánlas dos señales de entrada.
  47. 47. Válvulas estranguladoras con retención.- el punto de estrangulación esregulable en las válvulas reguladoras de retención, ajustándose así el flujocirculante. El efecto de estrangulación sólo actúa en un sentido decirculación, siendo libre el paso en el sentido opuesto a través de la válvulade retención.
  48. 48. Dispositivo clasificadorDispositivo de apertura y cierre
  49. 49. Dispositivo de volteo Accionamiento de puertas
  50. 50. Accionamiento de un puerta oscilante Dispositivo de montaje
  51. 51. Dispositivo de alimentación combinado para ladistribución, la introducción y la expulsión

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