Neumática industrial

NEUMÁTICA INDUSTRIAL

OBJETIVOS
Diseñar, construir y probar circuitos
neumáticos.
Tener conocimiento de los últimos
avances y desarrollo.
Encontrar y corregir fallas sencillas en
sistemas.
Aplicar la neumática en la
automatización de procesos industriales.

Mg. José Antonio Velásquez C.

PROPIEDADES DEL AIRE COMPRIMIDO
Ventajas Desventajas
• Abundante
• Ruido
•Transporte
•Fuerza
•Almacenable
•Señales Lentas
•Temperatura
•Preparación
•Antideflagrante
•Compresibilidad
•Limpio
•Costos
•Constitución de los
Elementos
•Velocidad


NEUMATICA

Producción de trabajo mediante el
aprovechamiento de la energía
potencial del aire comprimido


La unidad de
mantenimiento
representa una
combinación de los
siguientes elementos
•Filtro de aire
comprimido
•Regulador de Presión
•Lubricador de aire
comprimido.

•Rápido desgaste de piezas móviles en cilindros y
valvulas
•Formación de gotas de agua en las conducciones
•En el lubricador se deposita agua.
•Velocidad lenta de los elementos de trabajo.
•Los silenciadores de las válvulas se ensucian
•Velocidad lenta de los elemntos de trabajo


•Examinar los diferentes elementos de la unidad
de mantenimiento
•Condensación en el filtro de aire
•Cartucho filtrante en el filtro de aire
•Graduación del regulador de presión
•Graduación del lubricador de aire comprimido
•Utilización del aceite adecuado
•Sentido de paso de la unidad de mantenimiento


ACTUADORES


Actuadores:

Cilindro de simple
efecto
Cilindro de doble efecto

Cilindro con amortiguación
neumática
Cilindro con detección
magnética
Motor neumático

Cilindro giratorio


PARTES DE UN CILINDRO A. Tuerca del vastago
B. Vastago
C. Tapas posterior y anterior
D. Junta del Vastago O
Rascador
E. Cojinete del Vastago
F. Junta de Amortiguacion
G. Anillo de Amortiguacion
H. Camisa del Cilindro
I. Amortiguacion
J. Junta del embolo
K. Reten
L. Anillo Deslizante
M. Embolo
N. Rosca


Clases de Cilindros
• Simple efecto con / sin resorte
• Doble efecto
• Sin vástago
• Giratorio
• Tandem
• Duplex
• Anclajes


Simple efecto con resorte
• Producen trabajo en una sola • Normalmente in
dirección • Normalmente out


Simple efecto sin resorte
• Requieren de alguna fuerza
externa (gravedad) para
hacerlo regresar


Doble efecto no amortiguados
• Producen trabajo en dos direcciones
• Adecuados para trabajos a baja velocidad
• A alta velocidad se les usa con algun tipo de amortiguación
externa


Doble efecto amortiguación fija
• Los cilindros de diámetro pequeño tienen amortiguadores no
ajustables


Doble efecto amortiguación ajustable
• Se desacelera la velocidad del piston al final de su carrera


Doble efecto magnéticos
• Se les utiliza con sensores de posición para ajustar la carrera del
pistón


Cilindros giratorios
• Utilizados para girar elementos de trabajo u operar valvulas de
control de procesos
• Permiten el giro de hasta 360o
• Existen dos tipos:
• De vena giratoria
• De tornillo sinfin y piñón


Cilindro de Vena Giratoria
• Doble efecto de hasta 2700 de ángulo de giro


Cilindro giratorio de tornillo sinfin y piñón

• De doble efecto y simple torque


Cilindro giratorio de tornillo sinfin y piñón

• De doble efecto y doble torque


Cilindros sin vástago
• Con amortiguación ajustable


Guías
• Guias internas se usan en
aplicaciones de poca carga
o peso
• Guias externas permiten su
uso en aplicaciones con
mayor carga o peso Interna Externa
• Guias de rodillo (roller) se
usan para conseguir más
precisión y area de apoyo
• Para max precisión se
puede usar un carro (UW)
anexado a dos guias
externas Roller
UW


Guias de Rodillo (Roller)

• Para cargas pesadas
• Carrera de hasta 4.5 m
• Con opción de
amortiguadores en los
extremos


Principio de operación
• The sealing strips are parted and closed as the piston
moves through the stroke
• Los puertos de alimentación y escape están situados en
el mismo extremo del cilindro


De Doble vástago
• Widely spaced piston rod bearings giving a more rigid construction
and better stability against side loads.
• The effective area of the piston is the same on both sides.
Pressure equalisation creates a force balance across the piston.
• One working end, other could operate limit switches.


Cilindros Tandem
• Poseen un solo vástago con dos pistones
• Al duplicarse el área, se duplica la fuerza ejercida
• En realidad debido al vastago intermedio, el area del pistón
delantero es menor que el area del pistón trasero
• Se usan cuando se requiere mayor fuerza y no se dispone de
espacio para cilindros con gran diámetro


Cilindros Duplex
• Tiene dos vástagos (no unidos) siendo el vástago trasero más
pequeño
• El vástago trasero ejerce una fuerza mayor que el vástago
delantero
• Esto debido a que tiene mayor area de acción durante la carrera


Cilindros de Impacto
• Existe una cámara con un
margen de espacio para
eventual expulsión
• El area del piston para
expulsion es parcialmente
cubierta de tal manera que es
poca la fuerza inicial ejercida
• De pronto el area para
expulsion es expuesta
completamente provocando
un salto en la aceleracion


Cilindros de Impacto

• Deben usarse verticalmente
• El marco de sujeción debe ser
suficientemente robusto para
soportar la fuerza de impacto
• Se acostumbra utilizar un
marco de 4 columnas.
• La plataforma horizontal
superior debe ser de espesor
suficiente para evitar flexión


SELECCIÓN DE CILINDROS
Fuerza (diámetro) Diámetros Estandar
(mm)


Carrera

Carrera
Longitudes de carrera
Cilindros Compactos (mm): 5, 10, 15, 20, 25, 30 , 40, 50, 60, 80
Cilindros normalizados(mm): 25, 40, 50, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320,
400, 500

Carreras Disponibles hasta 2000mm

Ejemplo
Masa = 40 kg => Aprox. Carga de 400N
Carrera = 150 mm
Presión de trabajo = 6 bar
Diámetro del cilindro = ?


Diagrama de Fuerza del Cilindro


Accesorios de Montaje


Montajes (anclaje)
AK B C
• Los cilindros pueden
sujetarse a una pared o a una
máquina de manera fija o
articulada
F
• Los puntos de sujeción
pueden ser el cuerpo del
cilindro o el extremo del G L
vástago

UF tuerca


Montajes

A AK B C D D2

F G L M R S

SS SW UF UH UL UR

US NUT

Montajes Fijos

A Tie rod extension G Front Flange

B Rear Flange C Foot


Montajes Articulados

D Rear Clevis H Centre R Rear Eye
Trunnion

F Rod Clevis L Rear Hinge UF Universal rod Eye

M Front Hinge UR Universal
rear Eye


Montajes

1
• Extremos del vástago
• El vastago puede tener
distintas medidas y tipos de
roscado (interno o externo) 2

3


Aplicaciones

• Aplicación típica en
industrias de fabricación de
tela o papel
• Se muestra un cuchillo
colgante que corta un rollo
de tela cada cierta longitud


Aplicaciones

• Elevación de carga en
lugares con poca altura

• La acción se circunscribe a la
longitud del cuerpo del
cilindro


Aplicaciones
1234
• Cilindros Articulados

• Al accionar dos o más
cilindros se puede
conseguir hasta 4
posiciones finales para la
carga


Aplicaciones

• Ensambles 90°

• Resultan al unir los
carritos guias de dos
cilindros sin vástago


Aplicaciones


Válvulas Neumáticas


Válvulas distribuidoras: Características


Válvulas distribuidoras: Simbología


Nomenclatura de Válvulas

DIN ISO ASA

PRESION P 1 IN

SERVICIO A, B 2, 4 OUT

ESCAPES R, S 3, 5 EXT, EXH

PILOTAJES Z, Y, X 12, 14 PIL


Accionamiento en un Sistema Neumático


Ejemplos de Válvulas


Funciones Lógicas: AND

•Si entra aire por 12 ó 14
no hay pase de aire.

•Si entra aire por 12 y
14 hay pase de aire.


Funciones Lógicas: OR

•Hay pase de
aire si entra aire
por 12 ó 14


Regulador de Caudal bi-direccional

•Produce una
estrangulación
del caudal en
ambos
sentidos


Regulador de Caudal Uni-direccional

•Estrangula el
caudal en un
solo sentido.
•En el otro hay
pase sin
restricción


Válvula 3/2 con accionamiento de rodillo


Válvula 3/2 con pilotaje neumático


Válvula 3/2 con accionamiento de final de
carrera


Válvula 5/2 con pilotaje neumático bi-estable


Válvula de Presión

•Emite una
señal a una
presión
regulada por
medio del
resorte.


Temporizador Neumático, normalmente
cerrado


CICLO DE OPERACION
ar

r
on

ta
or
ci

r
ge

p
si

ns
o
co
po

es

tra
re
c
ro
R et
1

0.5 2 3 4 5
t [s]
tiempo real


Cilindro simple efecto controlado por una válvula 3/2

• Una válvula 3/2 posee dos
posiciones: abierta o
cerrada
• Se utiliza para controlar un
cilindro de simple efecto
• En la posición normal, la
válvula está cerrada 2
12 10
(accionada por el resorte)
• En la posición conmutada
3 1
la válvula está abierta
(accionada por el botón)
• El boton debe mantenerse
apretado para que el
vástago se mantenga
extendido

Cilindro doble efecto controlado por una válvula 5/2

• Una válvula 5/2 siempre
está abierta (permite el
paso del aire). Se usa para
controlar un cilindro de
doble efecto
• En la posición normal la
válvula permite el paso del 4 2
aire hacia el puerto de 14 12
salida 2 (el puerto 4 permite
el escape del aire hacia el 5 1 3
puerto 5)


Cilindro doble efecto controlado por una válvula 5/2

• Una válvula 5/2 siempre está
abierta (permite el paso del
aire). Se usa para controlar un
cilindro de doble efecto
• En la posición normal la válvula
permite el paso del aire hacia el
puerto de salida 2 (el puerto 4 4 2
permite el escape del aire hacia 14 12
el puerto 5)
5 1 3
• En la posición conmutada
permite el paso del aire hacia el
puerto de salida 4 (el puerto 2
permite el escape del aire hacia
el puerto 3)


ESTRUCTURA DE UN SISTEMA NEUMÁTICO


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