Temas sobre neumática aplicada

1. APLICACIONES
NEUMÁTICAS PARA LA
AUTOMATIZACIÓN
DE INDUSTRIAS
Conceptos básicos, elementos
y esquemas

2. OBJETIVO DEL
TRABAJO
Fortalecer académicamente al
estudiante en los temas de
automatización creando nuevos
conceptos y desarrollando en los
estudiantes nuevas herramientas
de aplicación en la carrera de
ingeniería

3. CONTENIDO A
DESARROLLAR
1. NEUMÁTICA
- Circuito Neumático Básico
- Componentes principales de un Circuito
Neumático
- Esquema Neumático
- Ejemplos de aplicación
- Ventajas y Desventajas de la Neumática
- Aplicaciones de la Neumática en la industria
- Videos

4. CONTENIDO A
DESARROLLAR
2.AUTOMATIZACION INDUSTRIAL
- Definición de Automatización
industrial
- Pirámide de la Automatización
- Niveles de Automatización
- Controladores
- Objetivos de la automatización

5. NEUMÁTICA
Es la tecnología que emplea el
aire comprimido como modo de
transmisión de la energía
necesaria para mover y hacer
funcionar mecanismos.

6. Circuito Neumático Básico

7. Componentes principales
de un Circuito Neumático

8. Automatización neumática 8
Compresores
Compresor de pistón
de una etapa
Compresor de pistón de
dos etapas Compresor de diafragma

9. Compresores (generadores)
Para producir el aire comprimido se utilizan
compresores que elevan la presión del aire
al valor de trabajo deseado.
La presión de servicio es la suministrada por
el compresor o acumulador y existe en las
tuberías que recorren el circuito.
El compresor normalmente lleva el aire a un
depósito para después envía el aire para el
circuito del depósito.

10. Este depósito tiene un manómetro para
regular la presión del aire y un
termómetro para controlar la temperatura
del mismo. El filtro tiene la misión de
extraer del aire comprimido circulante
todas las impurezas y el agua (humedad)
que tiene el aire que se puede
condensar.

11. Unidad de
mantenimiento

12. La unidad de mantenimiento es el enlace entre
la red de distribución de aire y el circuito
neumático de control.
Este controla la presión subministrada al
circuito que limpia el aire que puede añadir
aceite para lubricar los componentes del
circuito.

13. Elementos de Control

14. Válvulas
Las válvulas son elementos que mandan o
regulan la puesta en marcha, el paro y la
dirección, así como la presión o el caudal del
fluido enviado por una bomba hidráulica o
almacenado en un depósito.
Las posiciones de las válvulas distribuidoras
se representan por medio de cuadrados. La
cantidad de cuadrados indican la cantidad de
posiciones de la válvula distribuidora.

15. Válvulas

16. Automatización neumática 16
Nomenclatura: Vías y posiciones.
Válvula de 3 vías y 2 posiciones,
normalmente cerrada 3/2 con accionamiento
por pulsador y retorno por muelle
Válvula de 4 vías y 2 posiciones, 4/2 con
accionamiento por rodillo y retorno por muelle
Válvula 5/2 biestable accionamiento
neumático Electroválvula 5/2 biestable

17. Válvulas distribuidoras
Válvulas distribuidoras
Válvula 2/2 Válvula 3/2 Válvula 4/2 Válvula 5/2 Válvula 5/3
NA
NC
NA
NC

18. Código de las vías de una válvula
CONDUCTOS NORMA ISO NORMA CETOP
Alimentación de presión P 1
Conductos de trabajo A, B, C, ... 2, 4, 6, ...
Escapes R, S, T, ... 3, 5, 7, ...
Conductos de pilotaje Z, Y, X, ... 12, 14, 16, ...
ISO, International Organization Standarization.
CETOP, Comité Europeo de las Transmisiones Óleo-hidráulicas y Neumáticas
En neumática, la ISO 1219 es equivalente a la UNE 101 149-86.
UNE, Una Norma Española.
A
B
R
P
S
Y
Z 2
4
3
1
5
12
14
ISO CETOP

19. Válvulas de control direccional

20. Válvulas de control direccional

21. Accionamiento de las válvulas
3/2 NC pulsador
retorno muelle
4/2 pulsador
retorno muelle
5/2 pilotada
biestable
EJEMPLOS

22. Válvulas reguladoras, de control y de
bloqueo
Antirretorno
Reguladora de
caudal
Reguladora de caudal
unidireccional
Selectora
de circuito
De simultaneidad
Escape rápido

23. Elementos de Transporte

24. Red de Distribución de Aire
La red de distribución de aire comprimido es el
sistema de tubos que permite transportar la
energía de presión neumática hasta el punto
de utilización.
Es el conjunto de tuberias que parte del
deposito, colocadas fijamentes unidas entre si
y que condicen el aire comprimido a los puntos
de toma para los equipos.

25. Factores que influyen en el
diámetro en una tubería
 Velocidad de circulación admisible
 Perdida admisible de la presión
 N° de puntos de estrangulación
 Longitud de la tubería
 La circulación debe estar comprendida entre 6-
10ms
 La caída de presión no debe superar el valor de
0.1Kp-cm2
 Los puntos de estrangulación provocan caída de
presión: codos, curvaturas, desviaciones.

26. Caída de Presión de un Tubo
de Aire Comprimido

27. Instalación de las Tuberías
 Debe tener fácil acceso: favorecer vigilancia
 En los puntos mas bajos de la red de
tuberías se deben colocar dispositivos para
acumular y evacuar el agua de condensación
producida.
 Es conveniente instalar las tuberías en forma
de anillo.
 La red de aire comprimido debe subdividirse
en secciones mediante válvulas de bloqueo.

28. Perdida de carga
El diámetro de las tuberías debe elegirse de
manera que si el consumo aumenta, la pérdida
depresión entre él depósito y el consumidor no
sobrepase 10 kPa (0,1 bar). Si la caída de presión
excede de este valor, la rentabilidad del sistema
estará amenazada y el rendimiento disminuirá
considerablemente. Siempre debe preverse una
futura ampliación de la demanda de aire, por cuyo
motivo deberán sobredimensionarse las tuberías.
El montaje posterior de una red más importante
supone grandes costos.

29. Dimensión de las Tuberías
El diámetro de las tuberías no debería elegirse conforme a otros tubos
existentes ni de acuerdo con cualquier regla empírica, sino en
conformidad con: el caudal, la longitud de las tuberías, la pérdida
de presión (admisible), la presión de servicio, la cantidad de
estrangulamientos en la red.

30. Elementos de Trabajo

31. ACTUADORES NEUMÁTICOS
En un sistema neumático los
receptores son los llamados
actuadores neumáticos o elementos de
trabajo, cuya función es la de
transformar la energía neumática del
aire comprimido en trabajo mecánico.

32. Cilindros Neumáticos
Los cilindros neumáticos son, los elementos
que realizan el trabajo.
Su función es la de transformar la energía
neumática en trabajo mecánico de
movimiento rectilíneo, que consta de carrera
de avance y carrera de retroceso.

33. Cilindro de simple efecto

34. Estos cilindros tienen una sola conexión
de aire comprimido. No pueden realizar
trabajos más que en un sentido. Se
necesita aire sólo para un movimiento
de traslación. El vástago retorna por el
efecto de un muelle incorporado o de
una fuerza externa. Ventaja: frenado
instantáneo en cuanto falla la energía.
Apertura de una puerta mientras le llaga
el aire, cuando deja de llegar la puerta
se cierra por la acción del retorno del
cilindro gracias al muelle.

35. Cilindro de doble efecto

36. la fuerza ejercida por el aire comprimido
anima al émbolo, en cilindros de doble
efecto, a realizar un movimiento de
traslación en los dos sentidos. Se dispone
de una fuerza útil tanto en la ida como en
el retorno.

37. Fuerza que ejerce el vástago
Cilindro de simple efecto Cilindro de doble efecto
Fuerza teórica
Fuerza efectiva en el avance
Fuerza efectiva en el avance
Fuerza efectiva en el retroceso
P = Presión, N/m2.
E = Empuje del muelle, N.
D = Diámetro del émbolo, mm2.
D = Diámetro del vástago, mm2.
η = Rendimiento del cilindro.

38. Métodos de fijación de cilindros

39. Aplicación de cilindros

40. Aplicación de cilindros

41. Aplicación de cilindros

42. Esquema Neumático

43. Realización del esquema
NIVEL COMPONENTE EJEMPLOS
6º Elementos de trabajo Cilindros, motores neumáticos
5º Elementos de regulación de velocidad Reguladores de caudal unidireccional
4º Elementos de potencia Válvula distribuidora para el cilindro
3º Elementos de tratamiento de señal Selectores de función “O” e “Y”
2º Elementos de entrada de señal Microválvulas acc. manual, final de carrera
1º Fuente de alimentación de energía Unidad de mantenimiento

44. Numeración de elementos
1. Los elementos de trabajo van numerados por este orden: 1.0, 2.0...
2. Los elementos de potencia o distribuidores principales llevan: 1.1, 2.1...
3. Los captadores de señal se nombran con:
- Los que intervienen en la salida del vástago (pares): 1.2, 1.4, 1.6... 2.2, 2.4, 2.6...
- Los que intervienen en el retroceso del vástago (impares): 1.3, 1.5, 1.7. .. 2..3, 2.5, 2.7. ..
4. Los elementos de regulación de velocidad:
- Los que intervienen en la salida del vástago (pares): 1.02, 2.02
- Los que intervienen en el retroceso del vástago (impares): 1.03, 2.03
5. Los elementos auxiliares de producción y tratamiento de aire: 0.1, 0.2, 0.3...

45. Ejemplo de Aplicación 1

46. Ejemplo de Aplicación 2

47. Ejemplo de Aplicación 3

48. VENTAJAS DE LA NEUMATICA
 El aire es de fácil captación y abunda en la tierra
 El aire no posee propiedades explosivas, por lo que no
existen riesgos de chispas
 Los actuadores pueden trabajar a velocidades
razonablemente altas y fácilmente regulables
 El trabajo con aire no daña los componentes de un
circuito por efecto de golpes de ariete
 Las sobrecargas no constituyen situaciones peligrosas o
que dañen los equipos en forma permanente
 Los cambios de temperatura no afectan en forma
significativa
 Energía limpia

49. DESVENTAJAS DE LA
NEUMÁTICA
 En circuitos muy extensos se producen perdidas de
cargas considerables
 Requiere de instalaciones especiales para recuperar el
aire previamente empleado
 Instalaciones caras en general.
 Esquemas complejos de modificar y depurar
 Las presiones altas que trabajan normalmente no
permiten grandes fuerzas
 Altos niveles de ruidos generados por las descargas del
aire hacia la atmosfera

50. APLICACIONES DE LA
NEUMÁTICA EN LA INDUSTRIA
 Accionamiento de válvulas para aire, agua o productos
químicos.
 Accionamiento de puertas pesadas o calientes.
 Descarga de depósitos en la construcción, fabricación de
acero, minería e industrias químicas.
 Apisonamiento en la colocación de hormigón.
 Pintura por pulverización.
 Sujeción y movimiento en la industria maderera.
 Sujeción para encolar, pegar en caliente o soldar plásticos.
 Máquinas de soldadura eléctrica por puntos.
 Máquinas de embotellado y envasado.
 Manipuladores neumáticos.

51. AUTOMATIZACION
INDUSTRIAL
Dentro del campo de la producción industrial, la
automatización ha pasado de ser una herramienta
de trabajo deseable a una herramienta
indispensable para competir en el mercado
globalizado.
Ninguna empresa industrial toma a la ligera la
automatización de sus procesos para aumentar la
calidad de sus productos, reducir los tiempos de
producción, realizar tareas complejas, reducir
desperdicios o las piezas mal fabricadas y sobre
todo aumentar la rentabilidad.

52. La historia de la automatización
comienza con la introducción de
maquinas para producir grandes
cantidades, para lo cual era
imprescindible dividir el trabajo en
tareas mas pequeñas y sencillas.
La mecanización a gran escala dio
lugar al comienzo de la automatización.

53. Definición de Automatización
Industrial
 Usos de sistemas o elementos
computarizados para controlar maquinas y
procesos industriales substituyendo a
operadores humanos.

54. Pirámide de la Automatización

55. Niveles de Automatización
 Mecanizado:
La maquina realiza la operación, sin embargo
el ser humano opera la maquina y es el
responsable de seguir la secuencia de
operaciones
 Operación Manual:
Se elaboran las piezas sin recurrir a maquinas.
El ser humano realiza las operaciones usando
herramientas. Es responsable de seguir el
orden correcto de operaciones.

56. Niveles de Automatización
 Automatización Parcial:
La maquina realiza varias operaciones en
secuencia y de forma autónoma, pero necesita de
la intervención humana para poner y retirar las
piezas.
 Automatizado Total:
La maquina es totalmente autónoma, no necesita
intervención humana. El operador realiza tareas
de supervisión y mantenimiento preventivo.

57. Controladores
La tecnología de Control Industrial es una de las
partes fundamentales para llevar a cabo lo que se
llama Automatización Industrial.
Integrando elementos como:
Sensores (electrónica)
Actuadores (neumáticos o Hidráulicos)
PLC (controladores lógicos Programables)
O dispositivos de control automático con las
maquinas, herramientas y el recurso humano en
una planta productiva se llega a desarrollar lo que
se llama un proceso productivo automatizado.

58. Objetivos de la
Automatización
 Reducir la mano de obra
 Simplificar el trabajo
 Mayor eficiencia
 Disminución de piezas defectuosas
 Mayor calidad
 Incremento de productividad y competitividad
 Control de calidad mas efectivo