Tema 3

Neumática

1.- INTRODUCCIÓNLa Neumática es la técnica que se dedica al estudio y aplicaciones prácticas del aire comprimido realizadas mediante circuitos e instalaciones neumáticas

Las principales ventajas que tiene son:•Es una energía abundante, ya que disponemos de cantidades ilimitadas de aire.•Es de fácil transporte, mantenimiento, almacenamiento, manejo y utilización.

Y sus desventajas son:•Tratamiento del aire comprimido antes de su utilización.•Coste de las instalaciones.

La neumática se basa en utilizar el aire y comprimirlo por medio de una acción mecánica exterior hasta alcanzar una presión determinada, que siempre es superior a la atmosférica.

Definimos presión al cociente de la fuerza aplicada y la superficie sobre la que se aplica.

(P = F/S)

En neumática se utilizan a menudo las siguientes unidades:

Pascal: unidad del S.I equivale a Nw/m2Bares (1Bar = 105 Pa)Atmósferas (1,019Atm = 1Bar)mm de Hg (1mm de Hg = 0,0013Bar)

2.- AIRE COMPRIMIDOLlamamos aire comprimido al aire tomado de la atmósfera, y encerrado a presión en un espacio sometido a una presión mayor que la presión atmosférica. Si después de comprimirlo, dejamos que se expanda, el aire realizará un trabajo.A la cantidad de aire comprimido que circula a través de una sección por una unidad de tiempo, se le llama caudal (Q). (Caudal = Volumen/Tiempo = (Sección * Longitud) / Tiempo = Sección * Velocidad)

Q=V/t = A.l/t=A.v

Generalmente, todos los compresores disponen de una serie de dispositivos de seguridad y control, como son:Regulador de presión: se encarga de controlar la presión de trabajo del circuito neumático.Presostatos: se encargan de mantener la presión en el interior del depósito, conectando y desconectando la cámara de compresión, según proceda.Válvula de seguridad: se abre cuando la presión del depósito supera un determinado valor.

4.- UNIDAD DE ACONDICIONAMIENTOPara evitar posibles averías de los diferentes elementos de la instalación, se debe acondicionar. Para ello, se utiliza una unidad de acondicionamiento, que sirve para establecer y mantener una presión de alimentación, lo más regular posible.Dichas unidades constan de tres partes fundamentales:

Filtro: su función consiste en liberar el aire comprimido de todas las impurezas y el vapor de agua que lleva en suspensión.Regulador de presión: su misión es establecer y mantener la presión de trabajo lo más estable posible.Lubricador: los elementos neumáticos, al tener piezas móviles, debe recibir una pequeña dosis de aceite, para su lubricación constante.

5.- COMPONENTES DE UN CIRCUITO NEUMÁTICOUn circuito neumático está formado por los siguientes

elementos:1.-Generador de aire comprimido.2.-Tuberías y conductos.Para conducir el aire se emplean tubos que pueden

ser:a)Rígidos de cobre y acero. Se unen mediante

soldadura para proporcionar más estanquidadb)Flexibles: de nailon, PVC se emplean en las

conexiones de cuadros de mando y de elementos con movimiento

Un racor es un elemento de unión entre componentes de una instalación neumática que asegura la unión sin escapes de aire ( estanquidad) pueden ser:

a)Anillob)Rápidosc) Instantáneos

3.-Actuadores, es decir, los que transforman la presión del aire en trabajo. Tipos: a) cilindros. b) motores.

4.-Elementos de control: válvulas.

6.- CILINDROSSon tubos provistos de dos tapas que contienen en su interior un émbolo, unido a un vástago, que puede desplazarse en ambos sentidos por el interior del cilindro. Produce movimientos rectilíneos.

Tipos de cilindros:Cilindros de simple efecto: están provistos de un muelle, de manera que el vástago vuelve a su posición de reposo cuando deja de llegar presión. Tiene un solo orificio de entrada.

Símbolo:

Cilindros de doble efecto: tienen dos orificios, uno de entrada y otro de salida. No tienen muelle de retorno, por lo que su movimiento, en ambos sentidos, es accionado por el aire comprimido.

7.- VálvulasSon dispositivos de mando que dirigen el aire comprimido hacia los elementos de trabajo. Controlando su funcionamientoHay 3 tipos de válvulas1.- Distribuidoras o de víasDirige el aire comprimido hacia los elementos de trabajo

Se representan mediante símbolos que muestran la función que realizan. Los símbolos empleados se caracterizan por:Cada posición de funcionamiento se representa por un cuadrado. Dentro de los cuadrados se dibujan líneas con flechas que indican la dirección de circulación del aireLas conexiones ( entrada y salida ) se representan mediante líneas unidas al cuadrado de la posición de reposo o inicialEl símbolo T representa un conducto tapado

.

El accionamiento de válvulas distribuidoras se efectúan mediante dispositivos manuales ,

neumáticos , mecánicos o eléctricos ( simbología libro pg 86)

.

Las más frecuentes son

Válvula 3/2: Una de sus principales aplicaciones espermitir la circulación de aire hasta un cilindro desimple efecto, así como su evacuación cuando dejade estar activado

Se trata de una válvula activa por un pulsador y retornopor un muelle. En estado de reposo, permite que elaire pase del terminal 2 hasta el 3 y que no puedaentrar por el 1. Cuando la activamos, el aire puedepasar del terminal 1 al 2 y no puede pasar por el 3.

Válvula 5/2: Una de sus principales aplicaciones escontrolar los cilindros de doble efecto. Se trata de una válvula activa por un pulsador y retorno por muelle. En estado de reposo, permite la circulación de aire entre los terminales 4 y 5, y entre 1 y 2, el terminal 3 está bloqueado. Cuando la activamos, permite la circulación de aire entre los terminales 1 y 4, y entre 2 y 3, ahora el terminal 5 se encuentra bloqueado

Cómo se nombran las válvulas1º· Número de Vías, es decir de orificios que presenta la válvula

1

32

En este ejemplo 3 VÍAS

2º· Número de Posiciones

En este caso 2 POSICIONES

3º· Accionamiento

En este caso por BOTÓN

4º· Retroceso

En este caso por MUELLE

5º· Nombre: Válvula 3/2 Botón/Muelle

6º· En ocasiones también se indica la posición normal, es decir aquella en la que se encuentra la válvula cuando no la hemos accionado.

En la de arriba, cuando está sin accionar, el aire no pasa, por lo que se llama Normalmente Cerrada, N/C. En la de abajo pasa lo contrario, por tanto es Normalmente Abierta, N/A.

Válvula 3/2 N/C Botón/Muelle

Ejemplos

2

1 3

4 2

5

1

3

2

1

2

1 3

3/2 N/C Palanca/Muelle

3/2 N/C Pilotaje neumático/Muelle

5/3 N/C Palanca con enclavamiento

2/2 Botón

4/2 Relé/muelle4 2

1 3

2.-Válvulas de bloqueoCortan el paso del aire comprimido en un sentido y

permite que circula en el sentido contrario. Las más frecuentes son:

a)Válvulas antirretornoFuncionan desplazando el dispositivo de cierre , que

vence la resistencia de un muelle. Al cesar la fuerza, el dispositivo de cierre vuelve impedir el paso del aire. Las válvulas de las ruedas de la bicicleta o de seguridad de una olla

b) Válvulas selectoras (OR)

Tienen dos entradas y una salida . Al recibir aire por una entrada, el elemento móvil de su interior se desplaza , cierra la otra y el aire pasa a la salida. Si recibe aire por las dos entrada al mismo tiempo , la salida se bloquea

c) Válvula de simultaneidad o ANDsólo permite pasar el aire a la salida cuando hay aire conpresión por las dos entradas a la vez. Se utiliza para hacer circuitos de seguridad, el cilindro sólo seactivará cuando existe presión en las dos entradas

3.- Válvulas de flujo o reguladoras de caudal

Controlan la cantidad de aire comprimido que circula

También se conocen como válvulas de estrangulación y nos permiten regular la velocidad de los cilindros

9.- ENERGÍA HIDRAÚLICA

Es la que proporcionan líquidos sometidos a presión que sirven como medio para la transmisión de fuerzasSe basa en el Principio de Pascal, que dice así: Cuando se aplica presión a un fluido encerrado en un recipiente, esta presión se transmite instantáneamente y por igual en todas direcciones del fluido.

Como aplicación podemos ver como dos pistones unidos mediante un fluido encerrado, si le aplicamos una fuerza (F1) a uno de ellos, se transmite la presión hasta el otro, y produce una fuerza (F2) en el segundo.

Las ecuaciones que rigen este principio son:P = F1/S1 y P = F2/S2Donde: P = presión, F = fuerza, S = superficie.Por lo que podemos ponerF1/S1 =F2/S2otra forma de expresarlo es:F1*S2 = F2 * S1

Ejemplo:Disponemos de dos pistones unidos por una tubería de secciones S1= 10 mm2 y S2 = 40 mm2. Si necesitamos levantar un objeto con una fuerza F2=40 N sobre el pistón segundo. ¿Cuál será la fuerza F1, que debemos realizar sobre el pistón primero?

F1/S1 =F2/S2

F1=(F2xS1)/S2

F1= (40Nx10mm2)/40mm2= 10N

10.- PRODUCCIÓN DE ENERGÍA HIDRAÚLICA

La energía hidráulica se produce mediante un grupo hidráulico que contiene los siguientes elementos( pg 69):

a) motor. Es el elemento que genera movimiento a la bomba

b) Válvula de seguridad o limitadora de presión: regula la presión de trabajo y descarga de aceite el tanque ciando se supera el límite

c) Manómetro : mide la presión de salida

d) Filtro: tiene la función de eliminar las pequeñas partículas o impurezas que se encuentran dentro del aceitee) Depósito o tanque de aceite: Recipiente que contiene el aceite que entra y sale en el circuito

f) Bomba hidráulica:

Dispositivo que impulsa el aceite, transformando la energía mecánica en hidráulica. Tres tipos principalmente:

1.- De engranajes: impulsa el aceite entre los dientes de dos ruedas dentadas acopladas

2.- De paletas. Impulsa el aceite con el mismo principio de funcionamiento de los compresores de émbolo rotativo celular