m-apuntes de neumática

-1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

UNIVERSIDAD DE ALMERIA ESCUELA POLITECNICA SUPERIOR DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA ÁREA DE INGENIERÍA MECÁNICA

MANUAL DE PRESENTACIONES, ILUSTRACIONES Y GUÍA DE TRABAJO DE NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA PARA

EL GRADO DE INGENIERO MECÁNICO

NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA

Editor: Javier López Martínez Autores: Alejandro López Martínez Javier López Martínez José Antonio López Martínez

Almería, 2015

Javi

Texto escrito a máquina

Javi

Texto escrito a máquina

Javi

Rectángulo

Área de Ingeniería Mecánica

10 02 NEUMA PRESENTACIÓN

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

ASIGNATURA: NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA TITULACIÓN: GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA – PLAN 2010 ELECTRÓNICA INDUSTRIAL QUÍMICA INDUSTRIAL 3º CURSO – SEGUNDO CUATRIMESTRE 6 CRÉDITOS (6 x 25 = 150 horas) HORAS PRESENCIALES .................................... 45 HORAS NO PRESENCIALES ............................ 105 TOTAL HORAS .................................................. 150 TEMPORIZACIÓN DE LAS 45 HORAS = 26 + 19 26 = GRAN GRUPO + GRUPO DOCENTE 19 = GRUPO DE TRABAJO (Antiguamente era TEORÍA Y PRÁCTICAS)

Universidad de Almería

Área de Ingeniería Mecánica 10 02 NEUMA PRESENTACIÓN

J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A


TEMPORIZACIÓN – DISTRIBUCIÓN MENSUAL

26 horas = GRAN GRUPO + GRUPO DOCENTE = 13.0 DÍAS 19 horas = GRUPO DE TRABAJO = 9.5 DÍAS

HORAS DISPONIBLES (Días x 2) HORAS A IMPARTIR

DÍAS LIBRES?

FEB MAR ABR MAY JUN TOTAL 45 TEORÍA 2x2 3x2 5x2 3x2 1x2 28 26 1

PRÁCTICAS MIERCOLES 2x2 4x2 4x2 4x2 2x2 32 19 6.5 JUEVES 2x2 4x2 4x2 4x2 1x2 30 19 5.5 VIERNES 2x2 3x2 5x2 3x2 1x2 28 19 4.5

Se intentará ir a la vez en los TRES grupos de prácticas? 22.5 DÍAS DE CLASE (45 horas) TEORÍA: VIERNES 11 a 13 PRÁCTICAS: MIÉRCOLES 9 a 11 (A2) JUEVES 9 a 11 (A1)

JUEVES 13 a 15 (A3) VIERNES 13 a 15 (A4)



J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA VER GUÍA (Esta en el Aula Virtual) VER AULA VIRTUAL - documentos TUTORÍAS EVALUACIÓN Trabajos y/o tareas y/o prácticas MÍNIMO para el examen tipo A.



J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA BIBLIOGRAFÍA – WWW Neumática e hidráulica.

Antonio Creus Solé Ed. Marcombo ISBN: 13-978-84-267-1677-4 Edición del 2011

MANUALES (PLC, etc.)

Documentos Aula virtual

“Apuntes” neumática

“Apuntes” oleoHIDRÁULICA

DIBUJOS – FOTOS - COLOR



J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA BIBLIOGRAFÍA



J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A




J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A




J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A




J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A


PROGRAMA Bloque I: El aire comprimido.

Tema1. Producción de aire comprimido o Introducción a la neumática – oleo o Aplicaciones de la neumática y la hidráulica o Características del aire. Presión y Leyes. o Compresores

Tema 2. Adecuación y distribución del aire comprimido o Humedad (teoría + ejercicio) o Deshumificadores o Cálculo de circuitos neumáticos o Filtrado, engrase, reguladores de presión o Características. Tuberías y accesorios.

Bloque 2: La unidad hidráulica. Tema 3. Fluidos hidráulicos. Leyes fundamentales. Tema 4. Bombas. Tipos y características.



J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A


PROGRAMA Bloque 3: Actuadores

Tema 5. Actuadores lineales y giratorios. Tema 6. Motores hidráulicos

Bloque 4: Elementos de control y mando. Tema 7. Válvulas. Tipos. Combinación de válvulas. Tema 8. Sensores y captadores. Tema 9. Tipos de control de circuitos. Tema 10. Diseño de circuitos.

Bloque 5: Electroneumática. Tema 11. Componentes electroneumáticos. Tema 12. El control con autómata programable Tema 13. Programas de simulación

Bloque 6: Aplicaciones típicas en Ingeniería. Tema 14. Circuitos neumáticos. Tema 15. Circuitos oleohidráulicos.


12 01 NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA - INTRODUCCIÓN

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

LA NEUMÁTICA Y LA HIDRÁULICA (OLEOHIDRÁULICA) 1. INTRODUCCIÓN Sistemas de transmisión de energía para generar y controlar un movimiento:

Los sistemas mecánicos (Emplean engranajes, palancas, transmisiones por correas, cadenas, etc.)

Sistemas eléctricos (Utilizan motores, alternadores, transformadores, conmutadores, etc.)

Oleohidráulicos (Usan bombas, motores, cilindros,

válvulas, etc.)

Neumáticos (compresores, actuadores lineales y rotativos, válvulas, etc.

TAREA 1: Ventajas e inconvenientes de

cada sistema.

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjqv-bq6K7JAhUFbRQKHVmgDWUQjRwIBw&url=http://angieonline95.blogspot.com/&psig=AFQjCNFXpxJ6j_JoR_EW0Bo-7KliWSqsGQ&ust=1448652303373184

https://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjFtoW36a7JAhWEXhQKHZIwBGkQjRwIBw&url=https://vertigo2040.wordpress.com/2012/02/28/motor-electrico-tipos-y-fundamentos/&psig=AFQjCNFPxidErZky0mD83fEfE_eaxAI6VQ&ust=1448652543209378



12 01 NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA: INTRODUCCIÓN

J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Los sistemas oleohidráulicos funcionan con aceite a presión. Los sistemas neumáticos lo hacen con aire comprimido.

PERMITEN mover y controlar una amplia gama de maquinaria, equipamiento industrial, utensilios y

elementos.

TAREA 2: Historia de la neumática/oleo

Nacimiento y evolución




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

La mecanización de los procesos fue el primer paso para evolucionar posteriormente hacia la automatización Diseño y construcción de máquinas que emulaban los

movimientos y tareas del trabajador

o Revolución industrial!? La automatización Aumentar las producciones Incremento de los niveles de producción

(productividad) en las fábricas. EJEMPLO: El desarrollo de las máquinas de transferencia.

MECANIZAR

Procesos.

AUTOMATIZAR

¿MANUFACTURA?




J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

La hidráulica y la neumática son parte de la Mecánica de Fluidos, que se encargan del diseño y mantenimiento de los sistemas hidráulicos y/o neumáticos empleados por la industria en general, con el fin de automatizar los procesos productivos, crear nuevos elementos o mejorar los ya existentes. La hidráulica y la neumática son sistemas de transmisión de energía

a través de un fluido (aceite, oleohidráulica y aire, neumática). La palabra “Hidráulica” proviene del griego “hydor” que significa “agua”. Hoy el término hidráulica se emplea para referirse a la transmisión y control de fuerzas y movimientos por medio de líquidos, es decir, se utilizan los líquidos para la transmisión de energía, en la mayoría de los casos se trata de aceites minerales pero también pueden emplearse otros fluidos, como líquidos sintéticos, agua o una emulsión agua – aceite. La palabra “neumática” proviene del griego ”pneuma” que significa aliento o soplo. Es adecuado para referirse a los fenómenos de aire comprimido o sobre presión (presión por encima de una atmósfera) para producir un trabajo.


12 02 NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA - APLICACIONES

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

CAMPOS DE APLICACIÓN DE LA HIDRÁULICA Y NEUMÁTICA

MUY MUY MUY muy variadas

Cada vez Más usos Más precisión Materiales de mejor calidad MEJORES DIDEÑOS Mayores energías Más fuerza

Dentro de las aplicaciones se pueden distinguir dos TIPOS: Móviles Industriales – fijas Otras

TAREA: Realizar una relación de

aplicaciones de la neumática y/o hidráulica:

Descripción–Foto–Característica



12 02 NEUMÁTICA Y OLEOHIDRÁULICA: APLICACIONES

J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Aplicaciones Móviles El empleo de la energía proporcionada por el aire y aceite a presión, puede aplicarse para transportar, excavar, levantar, perforar, manipular materiales, controlar e impulsar vehículos móviles tales como:

Tractores Grúas Retroexcavadoras Camiones recolectores de basura Cargadores frontales Frenos y suspensiones de camiones Vehículos para la construcción y mantenimiento de

carreteras Etc.




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Aplicaciones Industriales - FIJAS En la industria, es de primera importancia contar con maquinaria especializada para controlar, impulsar, posicionar y mecanizar elementos o materiales propios de la línea de producción, para estos efectos se utiliza con regularidad la energía proporcionada por fluidos comprimidos. Se tiene entre otros:

Maquinaria para la industria plástica Máquinas herramientas Maquinaria para la elaboración de alimentos Equipamiento para robótica y manipulación automatizada Equipo para montaje industrial Maquinaria para la minería Maquinaria para la industria siderúrgica Etc.




J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Otras aplicaciones se pueden dar en sistemas propios de vehículos automotores, como automóviles, aplicaciones aeroespaciales y aplicaciones navales, por otro lado se pueden tener aplicaciones en el campo de la medicina y en general en todas aquellas áreas en que se requiere movimientos muy controlados y de alta precisión, así se tiene: Aplicación automotriz: suspensión, frenos, dirección, refrigeración, etc. Aplicación Aeronáutica: timones, alerones, trenes de aterrizaje, frenos, simuladores, equipos de mantenimiento aeronáutico, etc. Aplicación Naval: timón, mecanismos de transmisión, sistemas de mandos, sistemas especializados de embarcaciones o buques militares Medicina: Instrumental quirúrgico, mesas de operaciones, camas de hospital, sillas e instrumental odontológico, etc.




J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

La hidráulica y neumática tienen aplicaciones tan variadas, que pueden ser empleadas incluso en campos muy diferentes

tales como controles escénicos (teatro), cinematografía, parques de atracciones, represas, puentes levadizos,

plataformas de perforación submarina, ascensores, mesas elevadoras de automóviles, etc.




J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Camión recolector de basura




J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Brazo articulado Cargador Frontal




J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Parques de atracciones




J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

TRANSPLANTE DE ÁRBOLES

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCIGThYznmMkCFYruGgod62gHLg&url=http://www.fierasdelaingenieria.com/maquinaria-para-labores-de-trasplantes-de-arboles/&psig=AFQjCNGFyPAn6GvJx2mH4CXdjSIUc-0oHQ&ust=1447896000072285




J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Simuladores de vuelo

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0CAcQjRxqFQoTCPO9j4LomMkCFUS4GgodaGQBzQ&url=http://www.generaccion.com/usuarios/834/simuladores-vuelo-su-utilidad-entrenamiento-tripulaciones-aereas&psig=AFQjCNGT-tqNeytFbdj0FZRh17xbvJVVMA&ust=1447896249515015




J.A.L.M. - 11 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

TRABAJO global - PROYECTO TORO MECÁNICO. BUTACA CONTROLADA - SIMULADOR




J.A.L.M. - 12 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA HIDRÁULICA Y NEUMÁTICA

GENERAL Los sistemas de transmisión de energía oleohidráulicos y neumáticos son una garantía de seguridad, calidad y fiabilidad a la vez que reducen costos. La Seguridad es de vital importancia en la navegación aérea y espacial, en la producción y funcionamiento de vehículos, en la minería y en la fabricación de productos frágiles. Por ejemplo, los sistemas oleohidráulicos y neumáticos se utilizan para asistir la dirección y el frenado de coches, camiones y autobuses. Los sistemas de control oleohidráulico y el tren de aterrizaje son los responsables de la seguridad en el despegue, aterrizaje y vuelo de aviones y naves espaciales. Los rápidos avances realizados por la minería y construcción de túneles son el resultado de la aplicación de modernos sistemas oleohidráulicos y neumáticos. La Fiabilidad y la Precisión son necesarias en una amplia gama de aplicaciones industriales en las que los usuarios exigen cada vez más una mayor calidad. Los sistemas oleohidráulicos y neumáticos utilizados en la manipulación, sistemas de fijación y robots de soldadura aseguran un rendimiento y una productividad elevados, por ejemplo, en la fabricación de automóviles.




J.A.L.M. - 13 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Los sistemas neumáticos juegan un papel clave en aquellos procesos en los que la higiene y la precisión son de suma importancia, como es el caso de las instalaciones de la industria farmacéutica y alimenticia, entre otras. La Reducción en el costo es un factor vital a la hora de asegurar la competitividad de un país industrial. La tecnología moderna debe ser rentable y la respuesta se encuentra en los sistemas oleohidráulicos y neumáticos. Entre otros ejemplos, cabe citar el uso generalizado de estos sistemas en la industria de carretillas elevadoras controladas hidráulicamente, las máquinas herramientas de alta tecnología, así como los equipos de fabricación para procesos de producción automatizada, las modernas excavadoras, las máquinas de construcción y obras públicas y la maquinaria agrícola. Con respecto a la manipulación de materiales y para citar unos ejemplos, los sistemas oleohidráulicos permiten que una sola persona pueda trasladar, fácil y rápidamente, grandes cantidades de materiales (arena, minerales, carbón, etc..




J.A.L.M. - 14 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Ventajas de la Neumática 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 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. Cambios instantáneos de sentido. NO HAY CONDUCTO DE RETORNO.

RAZONAR: Justificar cada una de las ventajas e inconvenientes




J.A.L.M. - 15 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Desventajas de la neumática En circuitos muy extensos se producen

pérdidas de cargas considerables Requiere de instalaciones especiales para

recuperar el aire previamente empleado???. Las presiones a las que trabajan normalmente, no permiten aplicar

grandes fuerzas Altos??? niveles de ruido generados por la descarga del aire hacia la

atmósfera

RAZONAR: Justificar cada una de las ventajas e inconvenientes




J.A.L.M. - 16 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Ventajas de la Oleohidráulica Permite trabajar con elevados niveles de fuerza o momentos de giro El aceite empleado en el sistema es fácilmente recuperable. Velocidad de actuación fácilmente controlable Instalaciones compactas. Protección simple contra sobrecargas. Cambios rápidos de sentido.

Desventajas de la Oleohidráulica El fluido es más caro. Perdidas de carga. Personal especializado para el mantenimiento. Fluido muy sensible a la contaminación.


13 02 EL AIRE: CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

ÍNDICE:

Introducción. Composición del aire. Presión atmosférica. Aire comprimido industrial. Presión. Unidades de presión. Presión y fuerza. Ley general de los gases.

COMPLETAR/CONSULTAR DOCUMENTO NEUMÁTICA



13 02 EL AIRE: CARACTERÍSTICAS Y PROPIEDADES.

J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

INTRODUCCIÓN - PROPIEDADES DEL AIRE:

¿Qué es Neumática? La técnica que trata del aprovechamiento de las propiedades que tiene el aire comprimido.

Propiedades del aire comprimido: Fluidez: no ofrecen ningún tipo?? de resistencia al

desplazamiento. ¿¿PÉRDIDA DE CARGA?? Compresibilidad: un gas se puede comprimir en un recipiente

cerrado aumentando la presión. ¡ALMACENAR ENERGÍA! Elasticidad: ¿¿”RECUPERA LA FORMA QUE TENÍA??”.

La presión ejercida en un gas se transmite con igual intensidad en todas las direcciones ocupando todo el volumen que lo contiene.




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

COMPOSICIÓN del aire:

El aire se compone básicamente de: Nitrógeno

Y oxígeno.

Composición por Volumen

Nitrógeno 78.09% N2 Oxígeno 20.95% O2 Argón 0.93% Ar Otros 0.03%

Y VAPOR DE AGUA + POLVO EN SUSPENSIÓN




J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

PRESIÓN ATMOSFÉRICA

La presión atmosférica está causada por el peso del aire sobre “nosotros”.

Es menor cuando subimos una montaña y mayor al descender a un pozo o mina.

La presión varía con las condiciones atmosféricas.

PESO COLUMNA DE AIRE!!!

¿ALTURA DE LA ATMÓSFERA?

HOMOSFERA 0 – 100 km

HETEROSFERA 100 – Etc. - 10 000 km

¿DENSIDAD DEL AIRE?

1.29 kg/m3 g/L




J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Atmósfera Standard

La atmósfera standard la define la Organización Internacional de Aviación Civil.

La presión y temperatura al nivel del mar es 1013.25 mili bar absoluta y 288 K (15º C).




J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Atmósfera, presión y vacío

La potencia?? de la presión atmosférica es evidente en la industria de manipulación donde se utilizan ventosas y equipos de vacío.

El vacío se consigue evacuando todo el aire de un sitio determinado.




J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Atmósfera, presión y vacío

PRESIÓN ABSOLUTA Y PRESIÓN RELATIVA

BARÓMETRO

MANÓMETRO




J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Aire comprimido industrial

Las presiones se dan en bar (relativos a la presión atmosférica).

El cero del manómetro es la presión atmosférica.

Para cálculos termodinámicos se utiliza la presión absoluta:

Pabsoluta = Prelativa + Patmós Se asume para cálculos rápidos

que 1 atmósfera equivale a 1000 mbar.

En realidad 1 atmósfera equivale a 1.013 bar.




J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Presión

p=F

S

1 bar = 105 N/m2 = 100 000 N/m

2 (Newton por metro cuadrado).

1 bar = 10 N/cm2

1000 mbar = 1 bar El sistema de medidas

anglosajón utiliza las libras por pulgada cuadrada (psi) 1 psi = 68.95 mbar 14.5 psi = 1 bar

F

S




J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Unidades de presión Existen diversas unidades de medida de presión. Se muestran algunas de ellas y sus equivalencias:

1 bar = 100 000 N/m2

1 bar = 100 kPa 1 bar = 14.50 psi 1 bar =

10 197 kgf/m

2

1 mm Hg = 1,334 mbar approx. 1 mm H2O = 0,0979 mbar approx. 1 Torr = 1 mmHg abs (para vacío) 10 m columna de agua = ¿??????

SISTEMA INTERNACIONAL

Newton/metro cuadrado




J.A.L.M. - 11 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Presión y fuerza El aire comprimido ejerce una fuerza

de igual valor en todas las direcciones de la superficie del recipiente que lo contiene.

El líquido en un recipiente con aire comprimido se encuentra a presión y la transmite a sus límites (paredes).

Por cada bar de manómetro, se ejercen 10 newton uniformemente sobre cada centímetro cuadrado.




J.A.L.M. - 12 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Presión y fuerza La fuerza que se desarrolla sobre un pistón debida a la presión del aire comprimido es el área efectiva multiplicada por la presión

𝑭 = 𝒑 · 𝑺 = 𝑭 = 𝒑 ·𝝅 · 𝑫𝟐

𝟒




J.A.L.M. - 13 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Presión y fuerza Si ambas conexiones

de un cilindro de doble efecto se conectan a la misma presión el cilindro se moverá debido el diferencial de presión que hay en ambas cámaras.

Si el cilindro es de

doble vástago el cilindro no se moverá.




J.A.L.M. - 14 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Presión y fuerza

En la corredera de una válvula la presión actuando en cualquier conexión no hará que la corredera se desplace puesto que las dos áreas sobre las que actúa el aire son iguales.

P1 y P2 son las presiones de alimentación y escape.




J.A.L.M. - 15 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

UNIDADES Y CÁLCULO

VOLUMEN CAUDAL FUERZA PRESIÓN TRABAJO POTENCIA TEMPERATURA

LINEAL GIRO FLUIDOS

LINEAL GIRO FLUIDOS




J.A.L.M. - 16 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Las leyes de los gases ECUACIÓN DE ESTADO

Para cualquier masa de aire dada las propiedades variables son presión, volumen y temperatura.

ECUACIÓN DEL PROCESO

Asumiendo que una de estas variables se mantiene constante se darán los siguientes casos:

TEMPERATURA CONSTANTE

PRESIÓN CONSTANTE

VOLUMEN CONSTANTE

p·V = n·R·T

p·V = Cte. V/T = Cte. p/T = Cte.




J.A.L.M. - 17 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Las leyes de los gases ECUACIÓN DEL PROCESO

Asumiendo que solo la masa permanece constante (aislado):

𝒑𝟏·𝑽𝟏

𝑻𝟏 = 𝒑𝟐·𝑽𝟐

𝑻𝟐 = Cte.

¡¡¡ PRESIONES ABSOLUTAS!!!!


14.02 Producción del aire comprimido - COMPRESORES

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

14 02 Producción del aire comprimido: COMPRESORES

MISIÓN: COMPRIMIR AIRE

INICIAR: SIMBOLOGÍA




J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Generadores - COMPRESORES Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado. Normalmente todos los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde un equipo central. Así no es necesario calcular ni proyectar la transformación de la energía para cada uno de los consumidores. El aire comprimido viene desde el equipo central hasta las instalaciones a través de tuberías.

OBTENER MODELOS DE

COMPRESORES Tarea:

CARACTERÍSTICAS

CARACTERÍSTICAS CAUDAL PRESIÓN




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

TIPOS DE COMPRESORES Los compresores móviles se utilizan en el ramo de la construcción o en máquinas que se desplazan frecuentemente. En el momento de la planificación es necesario prever un tamaño superior de la red, con el fin de poder alimentar aparatos neumáticos nuevos que se adquieran en el futuro. Por ello, es necesario sobredimensionar la instalación, al objeto de que el compresor no resulte más tarde insuficiente, puesto que toda ampliación ulterior en el equipo generador supone gastos muy considerables. Es muy importante que el aire sea puro. Si es puro, el generador de aire comprimido tendrá una larga duración. También debería tenerse en cuenta la aplicación correcta de los diversos tipos de compresores.

TIPOS DE COMPRESORES MÓVILES FIJOS




J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

TIPOS DE COMPRESORES Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de construcción. Se distinguen dos tipos básicos de compresores: El primero trabaja según el principio de desplazamiento. La

compresión se obtiene por la admisión del aire en un recinto hermético, donde se reduce luego el volumen. Se utiliza en el compresor de émbolo (oscilante o rotativo).

El otro trabaja según el principio de la dinámica de los fluidos. El aire es aspirado por un lado y comprimido como consecuencia de la aceleración de la masa (turbina).

TIPOS DE COMPRESORES

DESPLAZAMIENTO POSITIVO DES. NO POSITIVO




J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA




J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

ALTERNATIVOS

DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

DE DESPLAZAMIENTO NO-POSITIVO

ROTATIVOS

AXIALES

RADIALES

DE ÉMBOLO DE MEMBRANA

DE PALETAS

DE LÓBULOS

DE TORNILLO




J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA




J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

COMPRESORES DE ÉMBOLO Compresor de émbolo oscilante. Este es el tipo de compresor más difundido actualmente. Es apropiado para comprimir a baja, media o alta presión. Su campo de trabajo se extiende desde unos 100 kPa (1 bar) a varios miles de kPa (10 a 18 bar).

UNA ETAPA DOS ETAPAS

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwj6-5CCia_JAhWJ7xQKHed8DSgQjRwIBw&url=http://www.portaleso.com/usuarios/Toni/web_neumatica/neumatica_indice.html&psig=AFQjCNHG3h5qxiqIEV10NNDMyEpTJV_wSg&ust=1448661021304731

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwislKOsia_JAhUDUhQKHSk3AIAQjRwIBw&url=http://industrial-automatica.blogspot.com/2010/08/compresores-neumaticos.html&psig=AFQjCNHG3h5qxiqIEV10NNDMyEpTJV_wSg&ust=1448661021304731




J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Para obtener el aire a presiones elevadas, es necesario disponer varias etapas compresoras. El aire aspirado se somete a una compresión previa por el primer émbolo, seguidamente se refrigera, para luego ser comprimido por el siguiente émbolo. El volumen de la segunda cámara de compresión es consecuentemente de menor tamaño. Durante el trabajo de compresión se forma una cantidad de calor, que tiene que ser evacuada por el sistema refrigeración. REFRIGERACIÓN Los compresores de émbolo oscilante pueden refrigerarse:

por aire o por agua.




J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Según las prescripciones de trabajo las etapas que se precisan son: PRESIÓN ----------- ETAPAS




J.A.L.M. - 11 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

SIMPLE EFECTO DOBLE EFECTO

Compresor de émbolo oscilante: SIMPLE Y DOBLE EFECTO




J.A.L.M. - 12 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

COMPRESOR DE MEMBRANA Este tipo forma parte del grupo de compresores de émbolo. Una membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo; el aire no entra en contacto con las piezas móviles. Por tanto, en todo caso, el aire comprimido estará exento de aceite. Estos, compresores se emplean con preferencia en las industrias alimenticias farmacéuticas y químicas.

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjIx_GMiq_JAhWLchQKHQFhBPYQjRwIBw&url=http://industrial-automatica.blogspot.com/2010/08/compresores-neumaticos.html&bvm=bv.108194040,d.d24&psig=AFQjCNHFJRdd503oRKjrCytZ-i3m464Mjw&ust=1448661284532411




J.A.L.M. - 13 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Compresor de émbolo rotativo Consiste en un émbolo que está animado de un movimiento rotatorio. El aire es comprimido por la continua reducción del volumen en un recinto hermético. Compresor rotativo multicelular Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de ranuras de entrada y de salida. Las ventajas de este compresor residen en sus dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal prácticamente uniforme y sin sacudidas.

DE PALETAS




J.A.L.M. - 14 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

El rotor está provisto de un cierto número de aletas que se deslizan en el interior de las ranuras y forman las células con la pared del cárter. Cuando el rotor gira, las aletas son oprimidas por la fuerza centrífuga contra la pared del cárter, y debido a la excentricidad el volumen de las células varía constantemente.

FLUJO CONTINUO – a IMPULSOS???

https://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjZ8YORi6_JAhXC1RQKHTLYBRMQjRwIBw&url=https://eepiastecnologia4a17.wordpress.com/produccion-del-aire-comprimido/&bvm=bv.108194040,d.d24&psig=AFQjCNHcPPNJ9JIkSmV5YV5JJdbhUey5Hw&ust=1448661529744488




J.A.L.M. - 15 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Compresor de tornillo helicoidal, de dos ejes Dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cóncavo y convexo impulsan hacia el otro lado el aire aspirado axialmente.

FLUJO CONTINUO!!

https://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwizrKbci6_JAhWIWxQKHaTMA_oQjRwIBw&url=https://www.logismarket.com.mx/tubrivalco/compresor-de-tornillo-lubricado/1813170746-3599752143-p.html&bvm=bv.108194040,d.d24&psig=AFQjCNH3ZxuVQz9RQQ4xCs-sfJKe2YpPfQ&ust=1448661750576629

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjY5b2FjK_JAhVHOBQKHeRBCV4QjRwIBw&url=http://www.kepla.mx/blog/tipos-de-compresores-de-tornillo-y-sus-aplicaciones&bvm=bv.108194040,d.d24&psig=AFQjCNH3ZxuVQz9RQQ4xCs-sfJKe2YpPfQ&ust=1448661750576629

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwiBovvDjK_JAhXI7RQKHfk4D_0QjRwIBw&url=http://www.directindustry.es/prod/kaeser/product-4742-11419.html&bvm=bv.108194040,d.d24&psig=AFQjCNH3ZxuVQz9RQQ4xCs-sfJKe2YpPfQ&ust=1448661750576629




J.A.L.M. - 16 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Compresor Roots – DE LÓBULOS En estos compresores, el aire es llevado de un lado a otro sin que el volumen sea modificado. En el lado de impulsión, la estanqueidad se asegura mediante los bordes de los émbolos rotativos.

RECORRIDO DEL FLUIDO??

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjtocDujK_JAhWJtRQKHVa4Bv8QjRwIBw&url=http://www.directindustry.es/prod/robuschi/product-23555-435809.html&bvm=bv.108194040,d.d24&psig=AFQjCNFQ4UvFlPGikOgb0V1DOXkkQl0ztA&ust=1448662039168343

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjsvoaOja_JAhVDWhQKHe7pCLQQjRwIBw&url=http://proyeccionmecatronica.blogspot.com/2015/05/compresores-neumaticos.html&bvm=bv.108194040,d.d24&psig=AFQjCNFQ4UvFlPGikOgb0V1DOXkkQl0ztA&ust=1448662039168343




J.A.L.M. - 17 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

TURBOCOMPRESORES Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, y son muy apropiados para grandes caudales. El aire se pone en circulación por medio de una o varias ruedas de turbina. Esta energía cinética se convierte en una energía elástica de compresión.

TIPOS DE TURBO-COMPRESORES AXIALES RADIALES




J.A.L.M. - 18 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

AXIAL La rotación de los alabes acelera el aire en sentido axial de flujo.

EJEMPLOS?

GIRO Y FLUJO MAL DIBUJADO??

https://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwi_4ozRjq_JAhVHRBQKHVJrAHcQjRwIBw&url=https://neumaticahidraulicaenlinea.wikispaces.com/Hidraulica%2By%2BNeumatica&psig=AFQjCNEh51nmvwkGUh13HskV-iHDmWuRZA&ust=1448662403230114

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwi28bWCj6_JAhXJbRQKHaySApAQjRwIBw&url=http://www.mescorza.com/neumatica/neumateoria/tema2/turbo.htm&psig=AFQjCNEh51nmvwkGUh13HskV-iHDmWuRZA&ust=1448662403230114




J.A.L.M. - 19 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

RADIAL. Admisión por la zona del eje y aceleración progresiva con las paletas (fuerzas de inercia).

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwjUzKaYjq_JAhUBVBQKHVeBCi8QjRwIBw&url=http://industrial-automatica.blogspot.com/2010/08/compresores-neumaticos.html&psig=AFQjCNEh51nmvwkGUh13HskV-iHDmWuRZA&ust=1448662403230114




J.A.L.M. - 20 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

ELECCIÓN DEL COMPRESOR CAUDAL

Cantidad de aire que suministra el compresor. 1. El caudal teórico 2. El caudal efectivo o real En el compresor de émbolo oscilante, el caudal teórico es igual al producto de la cilindrada por velocidad de rotación. El caudal efectivo depende de la construcción del compresor y de la presión. En este caso, el rendimiento volumétrico es muy importante.

UNIDADES DEL CAUDAL??

TEÓRICO REAL-EFECTIVO RENDIMIENTO

VOLUMÉTRICO

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwi7p7ymj6_JAhVIQhQKHd8KBeoQjRwIBw&url=http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4915/html/21_el_compresor.html&psig=AFQjCNFb0yWcdjXKhccMNAzw2yjDSz-DZQ&ust=1448662711805293




J.A.L.M. - 21 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

𝐑𝐞𝐧𝐝𝐢𝐦𝐢𝐞𝐧𝐭𝐨 𝐯𝐨𝐥𝐮𝐦é𝐭𝐫𝐢𝐜𝐨 = 𝐂𝐚𝐮𝐝𝐚𝐥 𝐞𝐟𝐞𝐜𝐭𝐢𝐯𝐨

𝐂𝐚𝐮𝐝𝐚𝐥 𝐭𝐞ó𝐫𝐢𝐜𝐨

Es interesante conocer el caudal efectivo del compresor. Sólo éste es el que acciona y regula los equipos neumáticos. Los valores indicados en los manuales, según las normas, representan valores efectivos (DIN 1945).

El caudal se expresa en m3/min ó m3/h.

DESPLAZAMIENTO (CILINDRADA)

CAUDAL




J.A.L.M. - 22 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

PRESIÓN También se distinguen dos conceptos: La presión de servicio es la

suministrada por el compresor o acumulador y existe en las tuberías que alimentan a los consumidores.

La presión de trabajo es la necesaria en el puesto de trabajo considerado.

PRESIÓN DE SERVICIO DEL COMPRESOR TRABAJO EN EL PUNTO DE SUMINISTRO




J.A.L.M. - 23 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

PRESIÓN DE TRABAJO

En la mayoría de los casos, es de 600 kPa (6 bar). Los datos de servicio de los elementos de trabajo se refieren a esta

presión. Importante: Para garantizar un funcionamiento fiable y preciso es necesario que la presión tenga un valor constante. De ésta dependen:

la velocidad las fuerzas el desarrollo secuencial de las fases de los elementos de trabajo.




J.A.L.M. - 24 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

CAUDAL – TIPO COMPRESOR Zonas de trabajo para cada tipo de compresor en función del CAUDAL y la PRESIÓN.




J.A.L.M. - 25 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

ACCIONAMIENTO Los compresores se accionan, según las exigencias, por medio de un motor eléctrico o de explosión interna. En la industria, en la mayoría de los casos los compresores se arrastran por medio de un motor eléctrico. Si se trata de un compresor móvil, éste en la mayoría de los casos se acciona por medio de un motor de combustión (gasolina, Diesel).

ELÉCTRICO TÉRMICO




J.A.L.M. - 26 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Regulación MARCHA-PARO Con el objeto de adaptar el caudal suministrado por el compresor al consumo que fluctúa, se debe proceder a ciertas regulaciones del compresor. Existen diferentes clases de regulaciones. El caudal varía entro dos valores límites ajustados (presiones máxima y mínima).

Regulación de marcha por CORTE del caudal

Regulación de carga parcial

Regulación por

intermitencias a) Regulación por escape a la

atmósfera b) Regulación por aislamiento

de la aspiración c) Regulación por apertura de

la aspiración




J.A.L.M. - 27 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

REGULACIÓN DE CORTE DEL CAUDAL: a) Regulación por escapo a la atmósfera En esta simple regulación se trabaja con una válvula reguladora de presión a la salida del compresor. Cuando en el depósito (red) se ha alcanzado la presión deseada, dicha válvula abre el paso y permite que el aire escape a la atmósfera. Una válvula antirretorno impide que el depósito se vacíe (sólo en instalaciones muy pequeñas). MOTOR EN

FUNCIONAMIENTO CONTINUO CON CARGA SIMBOLOGÍA

TAREA LISTADO




J.A.L.M. - 28 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

b) Regulación por aislamiento de la aspiración En este tipo de regulación se bloquea el lado de aspiración. La tubería de aspiración del compresor está cerrada. El compresor no puede aspirar y sigue funcionando en el margen de depresión. Esta regulación se utiliza principalmente en los compresores rotativos y también en los de émbolo oscilante.

MOTOR EN FUNCIONAMIENTO

CONTINUO ¡¡¡SIN CARGA!!

SIMBOLOGÍA TAREA LISTADO




J.A.L.M. - 29 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

c) Regulación por apertura de la aspiración - VÁLVULA Se utiliza en compresores de émbolo de tamaño mayor. Por medio de una mordaza se mantiene abierta la válvula de aspiración y el aire circula sin que el compresor lo comprima. Esta regulación es muy sencilla.




J.A.L.M. - 30 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Regulación de carga parcial Regulación de la velocidad de rotación

El regulador de velocidad del motor de combustión interna se ajusta en función de la presión de servicio deseada, por medio de un elemento de mando manual o automático. Si el accionamiento es eléctrico, la velocidad de rotación puede regularse de forma progresiva empleando motores de polos conmutables. No obstante, este procedimiento no es muy utilizado. Control electrónico!!

Regulación del caudal aspirado Se obtiene por simple estrangulación de los conductos de aspiración. El compresor puede ajustarse así a cargas parciales predeterminadas. Este sistema se presenta en compresores rotativos o en turbocompresores.




J.A.L.M. - 31 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Regulación por Intermitencias Con este sistema, el compresor tiene dos estados de servicio (funciona a plena carga o está desconectado). El motor de accionamiento del compresor se para al alcanzar la presión Pmax. Se conecta de nuevo y el compresor trabaja, al alcanzar el valor mínimo Pmin. Los momentos de conexión y desconexión pueden ajustarse mediante un presóstato. Para mantener la frecuencia de conmutación dentro de los límites admisibles, es necesario prever un depósito de gran capacidad.




J.A.L.M. - 32 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

REFRIGERACIÓN Por efecto de la compresión del aire se desarrolla calor que debe evacuarse. De acuerdo con la cantidad de calor que se desarrolle, se adoptará la refrigeración más apropiada. POR AIRE

En compresores pequeños, las aletas de refrigeración se encargan de irradiar el calor. Los compresores mayores van dotados de un ventilador adicional, que evacua el calor.




J.A.L.M. - 33 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

REFRIGERACIÓN POR AGUA

Cuando se trata de una estación de compresión de más de 30 kW de potencia, no basta la refrigeración por aire. Entonces los compresores van equipados de un sistema de refrigeración por circulación de agua en circuito cerrado o abierto. A menudo se temen los gastos de una instalación mayor con torre de refrigeración. No obstante, una buena refrigeración prolonga la duración del compresor y proporciona aire más frío y en mejores condiciones. En ciertas circunstancias, incluso permite ahorrar un enfriamiento posterior del aire u operar con menor potencia.




J.A.L.M. - 34 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

LUGAR DE EMPLAZAMIENTO El equipo de compresión debe situarse en un local cerrado e insonorizado. El recinto debe estar bien ventilado y el aire aspirado debe ser lo más fresco, limpio de polvo y seco posible.




J.A.L.M. - 35 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

ACUMULADOR de aire comprimido El acumulador o depósito sirve para estabilizar el suministro de aire comprimido. Compensa las oscilaciones de presión en la red de tuberías a medida que se consume aire comprimido. Gracias a la gran superficie del

acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este motivo, en el acumulador se desprende directamente una parte de la humedad del aire en forma de agua.

http://www.google.es/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&source=images&cd=&cad=rja&uact=8&ved=0ahUKEwj2zJLzkq_JAhVIUhQKHRB8Ch0QjRwIBw&url=http://m.sb-10.com/doc/8507/index.html&psig=AFQjCNGRWa1Gkv9BaDtUBRLlua0q9IMTBw&ust=1448663645554201




J.A.L.M. - 36 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

El tamaño de un acumulador de aire comprimido depende: Del caudal de suministro del compresor Del consumo de aire De la red de tuberías (volumen suplementario) Del tipo de regulación De la diferencia de presión admisible en el interior de la red.

Determinación del acumulador cuando el compresor funciona Intermitentemente UTILIZANDO el siguiente diagrama.




J.A.L.M. - 37 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

CAUDAL

COMPRESOR

VOLUMEN ACUMULADOR

VARIACIÓN PRESIÓN

ADMISIBLE

CONMUTACIONES/HORA


15.02 ADECUACIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO: FRL

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

FILTRADO DEL AIRE COMPRIMIDO -. FILTRO El filtro tiene la misión de extraer del aire comprimido circulante todas las impurezas y el agua condensada Evacuación del agua - purgador: Manual Semiautomática Automática




J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Filtro de aire comprimido con regulador de presión El filtro tiene la misión de extraer del aire comprimido circulante todas las impurezas y el agua condensada.

Para entrar en el recipiente (1), el aire comprimido tiene que atravesar la chapa deflectora (2) provista de ranuras directrices. Como consecuencia se somete a un movimiento de rotación. Los componentes líquidos y las




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

partículas grandes de suciedad se desprenden por el efecto de la fuerza centrífuga y se acumulan en la parte inferior del recipiente.

En el filtro esquematizado (4) [diámetro medio de poros, 40 mm] se realiza la depuración del aire comprimido.

Dicho filtro (4) al retener las partículas de suciedad debe ser sustituido o limpiado de vez en cuando, según el grado de suciedad del aire comprimido.

El aire comprimido limpio pasa posteriormente por el regulador de presión y llega a la unidad de lubricación y de aquí a los actuadores.

La condensación acumulada en la parte inferior del recipiente (1) se deberá vaciar antes de que alcance la altura máxima admisible, a través del tornillo de purga (3). Si la cantidad que se condensa es grande, conviene montar una purga automática de agua.




J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Funcionamiento de la purga automática de agua. El agua condensada es separada por el filtro. De vez en cuando hay que vaciar la purga, porque de lo contrario el agua será arrastrada por el aire comprimido hasta los elementos de mando. En la purga de agua del esquema adjunto, el vaciado tiene lugar de forma automática.

El condensado del filtro llega, a través del tubo de unión (1), a la cámara del flotador (3). A medida que aumenta el nivel de agua




J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

condensada, el flotador (2) sube y a una altura determinada abre, por medio de una palanca, una tobera (10). Por el taladro (9) pasa aire comprimido a la otra cámara y empuja la membrana (6) contra la válvula de purga (4). Esta abre el paso y el agua condensada puede salir por el taladro (7). El flotador (2) cierra de nuevo la tobera (10) a medida que disminuye el nivel de condensado. El aire restante escapa a la atmósfera por la tobera (5). La purga puede realizarse también de forma manual con el perno (8).




J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Filtro finísimo de aire comprimido Este filtro se emplea en aquellos casos en que se necesita aire filtrado finísimamente (p. ej., en las industrias alimenticias, químicas y farmacéuticas, en la técnica de procedimientos y en sistemas que trabajan con módulos de baja presión). Elimina del aire comprimido, casi sin restos, las partículas de agua y aceite. El aire comprimido se filtra hasta un 99,999% (referido a 0,01 micrón).




J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Funcionamiento

Este filtro se diferencia del filtro normal en el hecho de que el aire comprimido atraviesa el cartucho filtrante de dentro hacia afuera.

El aire comprimido entra en el filtro por (1), y atraviesa el elemento filtrante (2) (fibras de vidrio boro silicato de dentro hacia afuera. El aire comprimido limpio pasa por la salida (5) a los consumidores.

La separación de partículas finísimas hasta 0,01 micrón es posible debido a la finura extraordinaria del tejido filtrante. Las partículas separadas se eliminan del recipiente del filtro, por el tornillo de purga (4). Para que las partículas de agua y aceite no puedan ser arrastradas por el aire que circula, deben observarse los valores de flujo. Al montarlo hay que tener presente lo siguiente: El prefiltrado aumenta la duración del cartucho filtrante; el filtro ha de montarse en posición vertical, prestando atención al sentido de flujo (flecha).




J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

REGULADORES DE PRESIÓN. El regulador tiene la misión de mantener la presión de trabajo (secundaria) lo más constante posible, independientemente de las variaciones que sufra la presión de red (primaria) y del consumo de aire. La presión primaria siempre ha de ser mayor que la secundaria.

Regulador de presión con orificio de escape Es regulada por la membrana (1), que es sometida, por un lado, a la presión de trabajo, y por el otro a la fuerza de un resorte (2), ajustable por medio de un tornillo (3).




J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

A medida que la presión de trabajo aumenta, la membrana actúa contra la fuerza del muelle. La sección de paso en el asiento de válvula (4) disminuye hasta que la válvula cierra el paso por completo. En otros términos, la presión es regulada por el caudal que circula.

Al tomar aire, la presión de trabajo disminuye y el muelle abre la válvula. La regulación de la presión de salida ajustada consiste, pues, en la apertura y cierre constantes de la válvula. Con el objeto de evitar oscilaciones, encima del platillo de válvula (6) hay dispuesto un amortiguador neumático o de muelle (5). La presión de trabajo se visualiza en un manómetro.

Cuando la presión secundaria aumenta demasiado, la membrana es empujada contra el muelle. Entonces se abre el orificio de escape en la parte central de la membrana y el aire puede salir a la atmósfera por los orificios de escape existentes en la caja.




J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Regulador de presión sin orificio de escape En el comercio se encuentran válvulas de regulación de presión sin orificio de escape. Con estas válvulas no es posible evacuar el aire comprimido que se encuentra en las tuberías.

Funcionamiento: Por medio del tornillo de ajuste (2) se pretensa el muelle (8) solidario a la membrana (3). Según el ajuste del muelle (8), se abre más o menos el paso del lado primario al secundario. El vástago (6) con




J.A.L.M. - 11 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

la membrana (5) se separa más o menos del asiento de junta.

Si no se toma aire comprimido del lado secundario, la presión aumenta y empuja la membrana (3) venciendo la fuerza del muelle (8). El muelle (7) empuja el vástago hacia abajo, y en el asiento se cierra el paso de aire. Sólo después de haber tomado aire del lado secundario, puede afluir de nuevo aire comprimido del lado primario.




J.A.L.M. - 12 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

LUBRICADOR DE AIRE COMPRIMIDO El lubricador tiene la misión de lubricar los elementos neumáticos en medida suficiente. El lubricante previene un desgaste prematuro de las piezas móviles, reduce el rozamiento y protege los elementos contra la corrosión.

Los lubricadores trabajan generalmente según el principio "Venturi". La diferencia de presión Ap (caída de presión) entre la presión reinante antes de la tobera y la presión en el lugar más estrecho de ésta se emplea para aspirar líquido (aceite) de un depósito y mezclarlo con el aire.




J.A.L.M. - 13 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

El lubricador no trabaja hasta que la velocidad del flujo es suficientemente grande. Si se consume poco aire, la velocidad de flujo en la tobera no alcanza para producir una depresión suficiente y aspirar el aceite del depósito.

Por eso, hay que observar los valores de flujo que indique el fabricante.

Funcionamiento de un lubricador El lubricador mostrado en este lugar trabaja según el principio Venturi. El aire comprimido atraviesa el




J.A.L.M. - 14 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

lubricador desde la entrada (1) hasta la salida (2). Por el estrechamiento de sección en la válvula (5), se produce una caída de presión. En el canal (8) y en la cámara de goteo (7) se produce una depresión (efecto de succión). A través del canal (6) y del tubo elevador (4) se aspiran gotas de aceite. Estas llegan, a través de la cámara de goteo (7) y del canal (8) hasta el aire comprimido, que fluye hacia la salida (2). Las gotas de aceite son pulverizadas por el aire comprimido y llegan en este estado hasta el consumidor. La sección de flujo varía según la cantidad de aire que pasa y varía la caída de presión, o sea, varía la cantidad de aceite. En la parte superior del tubo elevador (4) se puede realizar otro ajuste de la cantidad de aceite, por medio de un tornillo. Una determinada cantidad de aceite ejerce presión sobre el aceite que le encuentra en el depósito, a través de la válvula de retención (3).




J.A.L.M. - 15 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

UNIDAD DE MANTENIMIENTO (FRL) La unidad de mantenimiento representa una combinación de los siguientes elementos: Filtro de aire comprimido. Regulador de presión. Lubricador de aire comprimido.

Deben tenerse en cuenta los siguientes puntos: 1. El caudal total de aire en m3/h es decisivo para la elección del tamaño de unidad. Si el caudal es demasiado grande, se produce en las unidades




J.A.L.M. - 16 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

una caída de presión demasiado grande. Por eso, es imprescindible respetar los valores indicados por el fabricante. 2. La presión de trabajo no debe sobrepasar el valor estipulado en la unidad, y la temperatura no deberá ser tampoco superior a 50 ºC (valores máximos para recipiente de plástico). Conservación de las unidades de mantenimiento Es necesario efectuar en intervalos regulares los trabajos siguientes de conservación




J.A.L.M. - 17 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

a) Filtro de aire comprimido: Debe examinarse periódicamente el nivel de agua condensada, porque no debe sobrepasar la altura indicada en la mirilla de control. De lo contrario, el agua podría ser arrastrada hasta la tubería por el aire comprimido. Para purgar el agua condensada hay que abrir el tornillo existente en la mirilla. Asimismo debe limpiarse el cartucho filtrante. b) Regulador de presión: Cuando está precedido de un filtro, no requiere ningún mantenimiento. c) Lubricador de aire comprimido: Verificar el nivel de aceite en la mirilla y, si es necesario, suplirlo hasta el nivel permitido. Para los lubricadores, utilizar únicamente aceites minerales.




J.A.L.M. - 18 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Caudal en las unidades de mantenimiento Todos los aparatos poseen una resistencia interior, por lo que se produce una caída de presión -hasta que el aire llega a la salida. Esta caída de presión depende M caudal de paso y de la presión de alimentación correspondiente.




J.A.L.M. - 19 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

En el diagrama están representadas varias curvas, por ejemplo, para presiones de entrada p1 en la unidad de 100 kPa (1 bar), 200 kPa (2 bar), 400 kPa (4 bar) y 600 kPa (6 bar). En la abscisa está indicada la pérdida de presión Ap. Esta es la diferencia entre la presión reinante en el regulador de presión (p,) y la presión a la salida de la unidad (p2). La pérdida máxima de presión Ap puede corresponder por tanto a la presión P2. En este caso, la resistencia después de la unidad ha disminuido hasta el valor cero y, por tanto, se dispone de caudal máximo de flujo. El flujo con p1 = 600 kPa (6 bar) y p = 50 kPa (0,5 bar) (p2 = 550 kPa (5,5 bar)) es de un caudal de 1,8 m3/h, aproximadamente. La unidad de mantenimiento debe elegirse cuidadosamente según el consumo de la instalación. Si no se pospone un depósito, hay que considerar el consumo máximo por unidad de tiempo.

TRATAMIENTO DEL AIRE

COMPRIMIDO 46

15 06 TRATAMIENTO DEL AIRE

Tratamiento del aire comprimido

Para OBTENER aire comprimido de calidad.


48

Contenido

Introducción.

Instalación del compresor. Planta de producción.

Distribución. Purgador automático. FRL’s. Excelon. Olympian Plus.

Filtros coalescentes. Silenciadores coalescentes. Reguladores de presión. Lubricadores. Válvulas limitadoras. Válvula de arranque progresivo.

Unidades conectadas.

Filtros.


49

Introducción Cuando el aire se

comprime su temperatura sube considerablemente.

El vapor de agua que contiene el aire (humedad relativa) se concentra y es trasportado por el proceso de compresión en forma de vapor a alta temperatura.

Cuando el aire se enfría el agua condensa obteniendo aire comprimido muy húmedo.

La preparación del aire comprimido consiste en reducir la temperatura, evacuar el agua y los sólidos, controlar la presión y en muchos casos añadir lubricante.

Estarán también presentes partículas sólidas, en forma de fragmentos de aceite de lubricación quemado del compresor y suciedad inhalada del aire externo por el compresor.


Planta de producción de aire comprimido


51

Planta de producción de aire comprimido

SEGÚN SU CAUDAL Rango de tamaños de compresor desde menos

de 1 l/s con pequeño equipo de tratamiento o sin él, hasta instalaciones de múltiples compresores generando centenares de m3/h.

Los tamaños se definen como sigue: Compresores pequeños: hasta 40 l/s y potencia de

entrada de no mas de 15 kW. Compresores medianos: entre 40 y 300 litros por

segundo y potencia de entrada entre 15 y 100 kW. Compresores grandes: cualquiera por encima del

límite mediano.

52

Instalación del compresor

Compresor integrado y refrigerador.

Manómetro.

Purga de condensados.

Válvula de purga.

Depósito.

Tubería de distribución.

SWP 10bar Válvula de paso.

Válvula de seguridad.

Instalación típica de un compresor de tamaño mediano. Unidad compresora integrada incluyendo filtro de entrada,

compresor con motor eléctrico, y refrigerador y separador posterior.

Depósito para suavizar las demandas pulsantes, que proporciona un enfriado y purga de agua adicional.

M

Símbolo para los componentes del compresor integrado.

53

Ubicación del compresor Cuando el aire se comprime

se producen altas temperaturas, es importante una refrigeración eficiente.

La sala del compresor ha de estar bien ventilada y ubicada junto al muro exterior que mira al norte.

Filtro de entrada para aspirar solo aire limpio y seco, lejos de:

humos del parque de vehículos a motor;

humos de disolvente de la planta de pintura o almacén.

Evitar ubicaciones donde el aire puede tener humedad alta, por ejemplo al lado de estanques, ríos o canales.

Evitar ubicaciones donde el viento arrastre polvo, gravilla o suciedad.

La toma del techo de la planta ha de ser protegida del clima y de emisiones de conductos y chimeneas.

Distribución


55

Distribución

Instalación principal en anillo.

Tramos de tubería muertos en cada ángulo, con purgas al final, para drenar el agua.

Tuberías con inclinación en cada ángulo.

La tubería de utilización desciende desde la parte superior de la tubería principal para evitar recoger agua.

Unidades FRL antes de cada aplicación.


56

Purgador automático

Válvula automática de purga para tramos de tubería muerta.

El agua purga automáticamente cuando hay presión; también cuando se corta la presión.

Puede montarse con una válvula esférica de corte para el mantenimiento.

Incorpora una malla filtrante para retener partículas sólidas grandes.

Incorpora una válvula de purga para despresurizar la unidad antes del mantenimiento.

FRL’s


58

FRL’s

Por FRL se entiende un filtro, regulador y lubricador. Cuando se alude a una unidad FRL, significa una

combinación de estos tres dispositivos conectados juntos.

Forman una unidad que preparará las condiciones del aire comprimido justo antes de entregarlo al equipo neumático o a la máquina.

Esto garantiza que el suministro de aire es limpio y seco, la presión tiene el valor adecuado y finas partículas de aceite son arrastradas por el aire para lubricar las partes pesadas de válvulas, cilindros y herramientas.

Una forma adecuada de combinar estos componentes es usar un sistema modular.


Filtros


60

Filtro (principio general) Separa y acumula

contaminantes. Unas paletas anguladas hacen

voltear el aire en cuanto entra en el depósito.

Gotas de agua y partículas solidas grandes voltean hacia fuera del depósito y caen hacia el fondo.

Una pantalla separadora evita que lleguen salpicaduras a las turbulencias de aire.

El cartucho filtrante atrapa las partículas sólidas pequeñas.

61

Filtro (con purga manual)

Es necesario hacer inspecciones visuales diarias para asegurar que el nivel de agua contaminada no alcanza el suficiente para llegar al cartucho filtrante.

Un quarto de vuelta de la válvula permite expulsar los contaminantes bajo presión.

El fondo roscado del depósito permite canalizar al exterior la purga.

62

Filtro (con depósito metálico)

Para utilizar cuando: T = 50OC o más. P = 10 bar o mas. Humos de disolventes

cercanos. La selección usual para

G1/2 y unidades mayores. Depósito metálico con

visor de cristal. Una rejilla refractora

indica claramente el nivel de los contaminantes.

visor

63

Filtro (con indicador de colmataje)

A medida que el elemento filtrante se obtura el caudal disminuye.

La diferencia de presión que se produce actúa sobre el diafragma que hace subir el manguito rojo.

El indicador empieza a aparecer a 0,3 bar y cubre completamente el verde a 1 bar.

Entonces se ha de reemplazar el cartucho filtrante.

64

A medida que el elemento filtrante se obtura el caudal disminuye.

La diferencia de presión que se produce actúa sobre el diafragma que hace subir el manguito rojo.

El indicador empieza a aparecer a 0,3 bar y cubre completamente el verde a 1 bar.

Entonces se ha de reemplazar el cartucho filtrante.

Filtro (con indicador de colmataje)

65

Purga semi-automática

Cuando al final del día o en cualquier otro momento se corta la presión, la válvula de purga abre automáticamente.

En la mayoría de casos el ciclo diario normal mantendrá limpio el depósito.

Si es necesario purgar el depósito cuando está bajo presión, se puede hacer manualmente empujando hacia arriba el tubo conectado.

66

Cuando no hay aire a presión (NOCHE) la válvula salta a la posición de abierto y se purga.

Se vacía de agua el depósito.

Mediante la tubería conectada se puede purgar agua en otro momento. Cuando entra en el depósito, éste se vaciará a través de la válvula.


67

Cuando hay aire a presión la válvula se cierra.

El agua empieza a acumularse en el depósito.

Si el nivel crece demasiado antes de cerrar la presión puede purgarse manualmente bajo presión.

Basta empujar hacia arriba el tubo y mantenerlo hasta haber purgado.


68






69






70






71

Trabajando con aire a presión, el flotador subirá cuando el nivel del agua aumenta.

Esto provocará la apertura de la válvula y la expulsión del agua.

El flotador caerá y la válvula cerrará.

Cuando se corta el suministro de presión, al final del día o en cualquier otro momento, la válvula de purga abrirá automáticamente.


72






73






Reguladores de presión


75

Regulador de presión Reduce la presión de

alimentación P1 a una presión adecuada de trabajo P2.

Cuando no hay demanda de caudal una válvula de asiento cierra para mantener la presión en P2.

Una demanda de caudal abrirá la válvula de asiento plano lo suficiente para suministrar el caudal que hace subir la presión a P2.

La presión P2 puede controlarse con un manómetro montado en el regulador.

2

4 6

8

10

40 80

120

lbf/in2

bar P1 P2

76

2

4 6

8

10

40 80

120

lbf/in2

bar

P1 P2

Reduce la presión de alimentación P1 a una presión adecuada de trabajo P2.

Cuando no hay demanda de caudal una válvula de asiento cierra para mantener la presión en P2.

Una demanda de caudal abrirá la válvula de asiento plano lo suficiente para suministrar el caudal que hace subir la presión a P2.

La presión P2 puede controlarse con un manómetro montado en el regulador.

Regulador de presión

77

Para aumentar la presión secundaria P2, subir el pomo para desenclavarlo del diente de bloqueo.

Girar en el sentido de las agujas del reloj hasta alcanzar la nueva presión P2.

El aumento de la fuerza del muelle obliga a abrir la válvula.

La presión secundaria actúa sobre la parte inferior de la membrana para equilibrar la fuerza del muelle y permitir que la válvula cierre.

2

4 6

8

10

40 80

120

lbf/in2

bar

P1 P2


78

Cuando se alcanza la presión deseada la fuerza sobre la membrana equilibra completamente la fuerza del muelle y la válvula cierra.

Para aplicaciones cercanas al regulador. La demanda de caudal es intermitente por lo que el sistema se llenará y mantendrá a la presión necesaria (por ejemplo una única carrera de un cilindro).

2

4 6

8

10

40 80

120

lbf/in2

bar

P1 P2


79

Mientras el caudal entra, la válvula se mantiene abierta lo suficiente para mantener la presión lo más cerca posible del valor requerido para la demanda de caudal.

Cuando aumenta la demanda de caudal la presión bajo la membrana baja y la válvula abre lo suficiente para mantener el caudal lo más cerca posible de la presión requerida.

2

4 6

8

10

40 80

120

lbf/in2

bar

P1 P2


80

El regulador es con descarga para poder bajar la presión secundaria a un valor menor.

Girar en el sentido contrario a las agujas del reloj para reducir la fuerza del muelle.

La fuerza debajo de la membrana será mayor permitiendo levantarla y descargar por el eje de la válvula.

P2 evacuará hasta que la membrana cierre.

Girar en el sentido de las agujas del reloj para ajustar el nuevo valor de presión.

P1 P2

2

4 6

8

10

40 80

120

lbf/in2

bar


81

Una vez se ha establecido la presión deseada, bajar el pomo de regulación con bloqueo para prevenir cambios accidentales.

2

4 6

8

10

40 80

120

lbf/in2

bar

P1 P2


82

Filtro-regulador

Filtro y regulador diseñados en una sola unidad.

El aire se filtra y después pasa al lado de presión primaria del regulador.

La presión se reduce entonces al valor de trabajo.

Una única unidad para montar. Ahorro de dinero cuando se

compara con dos unidades por separado.

Lubricadores


84

Lubricación

Para un movimiento eficaz de los componentes neumáticos y una larga vida de juntas y superficies pesadas, es necesario lubricar correctamente.

Donde se utilice aire sin lubricar es necesario prelubricar al montar y durará la vida media esperada del componente sin futuras lubricaciones. No será perjudicial aunque se incluya el equipo en líneas de aire lubricado y probablemente ésto aumentará la vida media del equipo.

Los mejores resultados se consiguen aplicando contínuamente una lubricación ligera con lubricadores en la línea de aire. Ésto es particularmente importante en aplicaciones desfavorables donde puede haber velocidades altas y temperaturas altas de los elementos en movimiento o donde las condiciones del aire comprimido son pobres.


85

Lubricación

Las válvulas, actuadores y accesorios de una aplicación típica pueden operar con diferentes proporciones y frecuencias y requieren proporciones de aceite igualadas. Un lubricador en línea representa un método adecuado de satisfacer esta demanda.

En un lubricador las gotas de aceite se atomizan y las pequeñas gotas de aceite forman una fina neblina en el aire que alimenta la aplicación.

La cantidad de aceite suministrado se ajusta automáticamente cuando el caudal de aire cambia. El resultado es una lubricación de densidad constante. Para cualquier valor las partículas de aceite por metro cúbico de aire son las mismas independientemente del caudal.


86

Lubricador oil fog

Para lubricar a distancias cortas.

Adecuado para herramientas neumáticas, motores neumáticos, cilindros grandes individuales, etc.

Las gotas de aceite se pulverizan en la corriente de aire principal que arrastra todas las medidas de partículas.

La proporción de gotas es ajustable.

87

Lubricador oil fog

Las gotas de aceite, visibles a través del visor de goteo, suben por la diferencia de presión P1 y P2 .

Tubo Venturi con válvula de restricción para evitar que el aceite retroceda cuando no hay caudal.

Depósito trasparente de policarbonato para inspecciones del nivel de aceite.

Depósito metálico opcional con visor de cristal.

P1

P2

P1

P2

88

Lubricador oil fog Girar el control verde para

ajustar la restricción de caudal de aceite.

Observar la proporción de gotas y ajustar desde 2 gotas/min con un caudal de 10 dm3/s. Variarlo en función de los resultados.

Sensor de caudal flexible, se dobla progresivamente hasta colocarse plano cuando el caudal aumenta. Esto permite controlar la caida de presión local para inyectar gotas de aceite proporcionalmente al caudal de aire.

89

Llenado bajo presión (oil fog)

Tapon de llenado con una rendija para vaciar el depósito de presión.

Abrir un poco y esperar a que caiga la presión; quitar el tapon.

Quitar el depósito con un simple movimiento de giro, llenarlo y colocar firmemente.

Colocar el tapon y roscar. Válvula de cierre con una

pequeña muesca by-pass. El caudal de aire es demasiado bajo para presurizar el depósito cuando quitamos el tapón.

Válvulas limitadoras de presión


91

Válvulas limitadoras de presión

La fuerza del muelle evita que el aire a presión levante la membrana.

Una excesiva presión levantará la membrana, abrirá la válvula de asiento y se descargará el aire al exterior.

Cuando la presión cae por debajo del valor de abertura el muelle cierra la membrana y el asiento.

Salida Entrada

92

Válvulas limitadoras de presión.

Salida Entrada

La fuerza del muelle evita que el aire a presión levante la membrana.

Una excesiva presión levantará la membrana, abrirá la válvula de asiento y se descargará el aire al exterior.

Cuando la presión cae por debajo del valor de abertura el muelle cierra la membrana y el asiento.

TAREA: Para un:

• FILTRO • REGULADOR • ENGRASADOR

• UNIDAD DE MANTENIMIENTO

BUSCAR:

• Una FOTO • Sus características básicas



HUMEDAD EN EL AIRE COMPRIMIDO

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Preparación del aire comprimido. 15 08 HUMEDAD EN EL AIRE COMPRIMIDO

Impurezas. En la práctica se presentan muy a menudo los casos en que la calidad del aire comprimido desempeña un papel primordial. Las impurezas en forma de partículas de suciedad u óxido, residuos de aceite lubricante y humedad dan origen muchas veces a averías en las instalaciones neumáticas y a la destrucción de los elementos neumáticos. Mientras que la mayor separación del agua de condensación tiene lugar en el DESHUMIDIFICADOR (si lo hay junto al compresor), después de la refrigeración, la separación fina, el filtrado y otros tratamientos del aire comprimido se efectúan en el punto de aplicación o consumo.




J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Hay que dedicar especial atención a la humedad que contiene el

aire comprimido.

HUMEDAD DEL AIRE Humedad absoluta.- Masa de vapor de agua contenida por unidad de masa de aire seco. Humedad de saturación.- Máxima cantidad de vapor de agua que puede haber en una determinada masa de aire seco. Aumenta con la temperatura. VER GRÁFICO Humedad relativa.- Es el cociente entre la masa de vapor de agua que realmente contiene el aire y la máxima cantidad que puede contener. Normalmente se expresa en % y por tanto se dice que existe una humedad relativa del 100% cuando el aire está saturado.




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

HUMEDAD DEL AIRE. El aire atmosférico contiene una determinada cantidad de vapor de agua (estado gaseoso) que varía mucho de unos lugares a otros en función de la temperatura, presión, condiciones climatológicas, etc. Este vapor de agua es aspirado, conjuntamente con el aire, por el compresor y posteriormente, en el depósito y en las tuberías, va condensando parte de él, transformándose en agua líquida. Ello es debido a que la máxima cantidad de vapor de agua que puede contener el aire -humedad de saturación- varía con la temperatura: a mayor temperatura, mayor es la humedad de saturación. El proceso que se produce es el siguiente:




J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

El compresor aspira una mezcla de aire y vapor de agua a la temperatura ambiente. En esta mezcla, la proporción de vapor de agua es menor que la correspondiente a la humedad de saturación.

Al comprimir la mezcla de aire y vapor de agua, aumenta la temperatura y, por tanto, también la capacidad del aire para absorber el vapor de agua. Así, aunque se reduce el volumen –compresión-, el vapor de agua sigue inicialmente como tal.

Pasado un cierto tiempo, el aire comprimido, en el depósito y las tuberías, se va enfriando hasta alcanzar la temperatura ambiente y por lo tanto se reduce su capacidad de mantener el agua (humedad de saturación) en estado de vapor. Como consecuencia de ello, una parte del agua se va condensando hasta que la humedad del aire queda por debajo de la humedad de saturación.




J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

El agua (humedad) llega al interior de la red con el aire que aspira el compresor. La cantidad de humedad depende en primer lugar de la humedad relativa del aire, que a su vez depende de la temperatura del aire y de las condiciones climatológicas. La humedad absoluta es la cantidad de agua contenida en un m3 de aire. El grado de saturación es la cantidad de agua que un m3 de aire puede absorber, como máximo, a la temperatura considerada. La humedad es entonces del 100%, como máximo (temperatura del punto de rocío).




J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

El diagrama de la figura muestra la saturación del aire en función de la temperatura.

CARACTERÍSTICA DEL PUNTO DE ROCIO

Para un punto de rocío de 293 K (20ºC), la humedad contenida en un m3 de aire es de 17 g.

CONTENIDO EN AGUA g/m3

TEMPERATURA




J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Ejemplo 1: Se llena el acumulador de un compresor CUATRO VECES ……

(EL DISPONIBLE EN EL LABORATORIO)

¿Qué cantidad de agua condensa en el acumulador??? Ejemplo 2:

- Cantidad de aire aspirado: V = 400 m3

EN CONDICIONES ATSMOSFERICAS?

A LA PRESIÓN DE TRABAJO?

- Presión de trabajo p = 8 bar - Temperatura T = 30ºC - Humedad relativa del aire 80 %




J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Ejemplo 1 – Resolución Para obtener 100 litros a 7 bar, es necesario un volumen de aire de (supuesto proceso a temperatura constante) de

𝑉1 = 𝑉2𝑝2

𝑝1= 100

7 + 1

1= 800 𝑙𝑖𝑡𝑟𝑜𝑠

Del diagrama de humedad de saturación, a 24 ºC el aire admite 20 g de agua (aire saturado) por metro cúbico. Como hay una humedad relativa del 60%, en el ambiente se tiene 20*0.6 = 12 g de agua por metro cúbico. En 800 litros = 0.8 m3 de aire ambiente tenemos 12 * 0.8 = 9.6 g de agua que se han introducido en el acumulador. En el acumulador, a 24ºC y con un volumen de 0.1 m3, la máxima cantidad de vapor de agua admisible (aire

saturado) es de 20*0.1 = 2 g Se han introducido en el acumulador 12 g de agua, en forma de vapor se pueden tener 2 g, el resto (12-9 = 10)

condensa. En el acumulador se tiene:

Aire saturado con 2 g de agua. Agua líquida = 10 g

AMBIENTE V1 = ¿? P1 = 1 bar T1 = 24 ºC Hrelativa = 60%

PASADO UN CIERTO TIEMPO (El acumulador se enfrie)

ACUMULADOR

V2 = 100 L? P2 = 7 bar T2 = 24 ºC




J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

ELIMINACIÓN DEL AGUA DEL AIRE COMPRIMIDO Existen varios procedimientos:

Secado por absorción. (QUÍMICO)

Secado por adsorción. (FÍSICO)

Secado por enfriamiento.




J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

SECADO POR ABSORCIÓN (CON “b”) El secado por absorción es un procedimiento puramente químico. El aire comprimido pasa a través de un lecho de sustancias secantes. En cuanto el agua o vapor de agua entra en contacto con dicha sustancia, se combina químicamente con ésta y se desprende como mezcla de agua y sustancia secante. Esta mezcla tiene que ser eliminada regularmente del absorbedor. Ello se puede realizar manual o automáticamente. Con el tiempo se consume la sustancia secante, y debe suplirse en intervalos regulares (2 a 4 veces al año).




J.A.L.M. - 11 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Al mismo tiempo, en el secador por absorción se separan vapores y partículas de aceite. No obstante, las cantidades de aceite, si son grandes, influyen en el funcionamiento del secador. Por esto conviene montar un filtro fino delante de éste. El procedimiento de absorción se CARACTERIZA por:

Instalación simple

Reducido desgaste mecánico, porque el secador no tiene

piezas móviles

No necesita aportación de energía exterior




J.A.L.M. - 12 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

SECADO POR ADSORCIÓN. CON “d” Este principio se basa en un proceso físico. (Adsorber: Deposito de sustancias sobre la superficie de cuerpos sólidos.) El material de secado es granuloso con cantos vivos o en forma de perlas. Se compone de casi un 100% de dióxido de silicio. En general se le da el nombre de Gel La misión del gel consiste en adsorber el agua y el vapor de agua. El aire comprimido húmedo se hace pasar a través del lecho de gel, que fija la humedad.




J.A.L.M. - 13 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

La capacidad adsorbente de un lecho de gel es naturalmente limitada. Si está saturado, se regenera de forma simple. A través del secador se sopla aire caliente, que absorbe la humedad del material de secado. El calor necesario para la regeneración puede aplicarse por medio de corriente eléctrica o también con aire comprimido caliente. Disponiendo en paralelo dos secadores, se puede emplear uno para el secado del aire, mientras el otro es regenera (soplándolo con aire caliente).




J.A.L.M. - 14 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

SECADO POR ENFRIAMIENTO Los secadores de aire comprimido por enfriamiento se basan en el principio de una reducción de la temperatura del punto de rocío. Se entiende por temperatura del punto de rocío aquella a la que hay que enfriar un gas, al objeto de que se condense el vapor de agua contenido. El aire comprimido a secar entra en el secador pasando primero por el llamado




J.A.L.M. - 15 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

intercambiador de calor de aire-aire. El aire caliente que entra en el secador se enfría mediante aire seco y frío proveniente del intercambiador de calor (vaporizador). El condensado de aceite y agua se evacua del intercambiador de calor, a través del separador. Este aire preenfriado pasa por el grupo frigorífico (vaporizador) y se enfría más hasta una temperatura de unos 274,7 K (1,7 °C) En este proceso se elimina por segunda vez el agua y aceite condensados. Seguidamente se puede hacer pasar el aire comprimido por un filtro fino, al objeto de eliminar nuevamente partículas de suciedad.


16 CONSUMO DE AIRE COMPRIMIDO

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Consumos “típicos” de aire comprimido para distintos Actuadores Neumáticos

Si se ha de realizar un proyecto sobre una red neumática es necesario previamente conocer, entre otros datos: Caudal y Presión necesarios en todos y cada uno de los puntos

de consumo Calidad del aire necesaria en cada uno de los puntos (punto de

rocío, cantidad de partículas, cantidad de agua y aceite). Situación de la sala de compresores. Trazado de la red.

Para determinar el consumo total de la red se parte del consumo de cada uno de los actuadores o puntos de consumo. Usualmente se utilizan tablas orientativas del consumo de cada elemento.




J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

CONSUMO DE BOQUILLAS (PISTOLAS DE SOPLADO)

El consumo de las boquillas depende de muchos factores, la tabla adjunta muestra el consumo típico de boquillas de forma cilíndrica típica y que formen gran turbulencia de salida. Los factores a tomar en cuenta para estudiar el consumo de boquillas de aire comprimido son los siguientes: Diámetro de la boquilla Presión de operación de la misma Forma de la boquilla Superficie de apertura y calidad de

la apertura Uso de las boquillas (soplado,

pintado, etc.




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Consumo de Boquillas de aire.

Consumo Aire en L/min Diámetro

(mm) Presión de Trabajo (Bar)

2 3 4 5 6 7 8 0.5 8 10 12 15 18 22 28 1.0 25 35 45 55 65 75 85 1.5 60 75 95 110 130 150 170 2.0 105 145 180 220 250 290 330 2.5 175 225 280 325 380 430 480 3.0 230 370 400 465 540 710 790




J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Consumo de Pistolas de pintado El consumo de estas pistolas depende fundamentalmente del tamaño y forma de la boquilla y de la presión a la que queremos que salga la pintura.




J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Consumo pistola de pintado (Boquilla plana)

Consumo Aire en L/min

Diámetro (mm)

Presión de Trabajo (Bar) (Spray Amplio y Plano)

2 3 4 5 6 7 8 0.5 100 115 135 160 185 0.8 110 130 155 180 225 1.0 125 150 175 200 240 1.2 140 165 185 210 250 1.5 160 180 200 225 260 1.8 175 200 220 250 280 2.0 185 210 235 265 295 2.5 210 230 260 300 340 3.0 230 250 290 330 375




J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Consumo pistola de pintado (Boquilla circular)

Consumo Aire en L/min

Diámetro (mm)

Presión de Trabajo (Bar) (Spray circular)

2 3 4 5 6 7 8 0.5 75 90 105 0.8 85 100 120 1.0 95 115 135 1.2 110 125 150 1.5 120 140 155




J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

ATORNILLADOR TIPO PISTOLA NEUMÁTICO Larwind LAR-AD48 Atornillador neumático reversible con inserción hexagonal de 1/4". Salida del aire por la parte inferior. Herramienta neumática especialmente diseñada para su uso discontinuo y baja carga de trabajo. Datos técnicos:

Velocidad: 1700 rpm Capacidad: M6 Par: 6 Nm Peso: 0,75 Kg Consumo: 550 l/min Potencia/Presión sonora: 88/78 Dba Máxima vibración: 0,5 m/s2 AxBxCxD: 160 x 33 x 165 x 80 mm Entrada de aire: 1/4




J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

ATORNILLADOR IMPACTO PISTOLA Larwind BEX-ISD009A1 Atornillador de impacto reversible con doble maza, realiza dos golpes por giro en las dos caras del eje, proporcionando un apriete inmediato, potente y equilibrado. Entrada del aire de 1/4" y salida del mismo por la parte inferior. Herramienta neumatica especialmente diseñada para su uso continuo y media carga de trabajo. Datos técnicos:

Velocidad: 10000 rpm Capacidad: M5-M12 Par: 120 Nm Peso: 1,2 kg Consumo: 200 l/min Potencia/Presión sonora: 98/87 dBA Máxima vibración: 1,8 m/s2 AxBxCxD: 170 x 47 x 170 x 60 mm Entrada de aire: ¼

http://www.ferrovicmar.com/herramientas-electricas.asp?producto=bexisd009a1




J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

AMOLADORA BIAX SRH 10-15/2 Y SRH 10-12/2 Biax ha fabricado estos modelos de amoladoras neumaticas para profesionales srh 10-15/2 y srh 10-12/2. Estas herramientas estan disponibles en 2 regimenes de revoluciones 12 000 rpm ó 15 000 rpm. Estas máquinas son ligeras y manejables. El modelo srh 10-15/2 posee un rodamiento elastico a fin de preservar las fresas de un desgaste prematuro. Las herramientas de la serie constructiva SRH se han equipado con una válvula de seguridad de palanca.




J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Datos técnicos:

A elegir: Rodamiento delantero Flexible (SRH 10-15/2) Rodamiento delantero Rigido (SRH 10-12/2)

Características comunes: Salida de aire: Trasera Válvula: Palanca Potencia: 650 W Consumo de aire: 700 l/min Ø Pinza: 6 mm Max. Ø herramientas metal duro: 15 mm Max. Ø muela de perfil: 24 mm Mandril/Pinza: ZG 8/6 mm Discos de muela resina sintética: 40 mm




J.A.L.M. - 11 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

COMPRESOR DE AIRE AY 800 H REF. 581030 El compresor de aire AY 800 H Ayerbe es una potente maquina capaz de desplazar 780 litros de aire por minuto, gracias a que está compuesto por un motor Honda GX 270 OHV 272 cc. 9.0 Hp / 3600 rpm. Incorpora válvulas de cabeza y un sistema de seguridad de aceite, además, proporciona gran comodidad para ser transportado, gracias a que incluye cuatro ruedas. Datos técnicos:

Velocidad nominal: 2800 rpm. Presión: 8 BAR. Aire desplazado: 780 l/ min. Consumo: 1,9 L / H 75%. Depósito: 50 + 50 L. Peso: 85 kg. Arranque manual. Cilindros: 2 (1T)




J.A.L.M. - 12 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

COMPRESOR DE AIRE AY 300 H REF. 581090 El compresor de aire AY 300 H Ayerbe es una máquina que incorpora un motor Honda de cuatro tiempos GC 160 OHV 160 cc 5,5 HP / 3600 rpm, con el que es capaz de desplazar hasta 240 litros de aire por minuto. Contiene válvulas de cabeza y seguridad de aceite, además, es fácil de desplazar gracias a sus cuatro ruedas. Datos técnicos:

Velocidad nominal: 2800 rpm. Presión: 8 bar. Aire desplazado: 240 L/ min. Consumo: 1,1 L / H 75%. Depósito: 100 L. Peso: 59 kg. Arranque: manual. Cilindros: 2 (1T).


CIRCUITO DE SUMINISTRO DE AIRE COMPRIMIDO

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

LA RED DE SUMINISTRO. Está constituida por el conjunto de tuberías que, partiendo del depósito, conducen el aire hasta cada uno de los receptores. Estas tuberías, cuando son de acero, resultan económicas, pero presentan problemas de oxidación, por lo que, últimamente, se vienen utilizando con éxito tuberías de plástico y de aluminio. En todo caso, deben ser fácilmente accesibles para un mejor mantenimiento y comprobación de posibles fugas. ABIERTO CERRADO COMPACTO




J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

RED DE DISTRIBUCIÓN DE AIRE COMPRIOMIDO




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

INCLINACIÓN (12%)

TOMAS ASCENDENTES

BOQUILLAS FINALES RAMAS

Red de distribución de aire comprimido.




J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

La red se puede construir formando un circuito abierto, cerrado o compacto y, en todo caso, las tuberías principales han de tener una cierta inclinación (12%) para facilitar, mediante válvulas (F) colocadas en los finales de cada rama principal, la evacuación del agua que se haya condensado. Las derivaciones (D) se hacen hacia arriba para evitar la entrada de agua y las tomas para los elementos actuadores no se colocan en el extremo de la misma por idéntica razón. En el extremo de estos ramales se coloca otra válvula para evacuar el agua. Para el diseño de la red, se ha de calcular el diámetro interior de la tubería, de forma que permita un caudal suficiente pero sin que el aire alcance velocidades elevadas (10 m/s) que producirían excesivas pérdidas de presión (pérdida de carga) por el rozamiento del aire con la tubería y la formación de turbulencias o remolinos, especialmente en los codos, empalmes, derivaciones, etc. Los parámetros a evaluar para el diseño de la red son: la longitud de la tubería, el caudal de aire, la presión de trabajo, la pérdida de carga, la velocidad del aire y el diámetro de la tubería.




J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

PARÁMETROS:

Longitud de la tubería.- Dado que los codos, válvulas, estrechamientos, etc. producen una pérdida de carga superior a la que produce una tubería recta de la misma longitud, la longitud total de la tubería, a efectos del cálculo de la pérdida de carga y diámetro necesario de la tubería, se determina a partir del recorrido necesario hasta el receptor más alejado y sumándole la longitud equivalente correspondiente a los elementos singulares que se encuentren en la misma. Esta longitud equivalente para los distintos elementos singulares se determina de forma experimental, resultando los datos de la tabla I.

ELEMENTO SINGULAR

Diámetro interior de la tubería en mm

25 40 50 80 100 125 150 Válvula de compuerta 0.3 0.5 0.7 1.0 1.5 2.0’ 2.5

Válvula de diafragma 1.2 2.0 3.0 4.5 6.0 8.0 10

Codo en ángulo recto 1.5 2.5 3.5 5 7 10 15

Conexión en T 2 3 4 7 10 15 20 Reductor 0.5 0.7 1.0 2.0 2.5 3.5 4.0




J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

LONGITUD EQUIVALENTE




J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Caudal de aire.- Se han de sumar los consumos de todos los elementos acoplados a la red, considerando, en su caso, si es necesario, la simultaneidad o no de los mismos. Conviene expresarlo en m3 o litros de aire normal por minuto

Presión de trabajo.- Se trata de la presión efectiva o relativa (la miden los manómetros) a la que se desea trabajar.

Pérdida de presión máxima y velocidad del aire.- La pérdida o caída de presión, también llamada pérdida de carga, a lo largo de una tubería es la diferencia de presión entre los extremos inicial y final de la tubería. Ésta se produce por el rozamiento del aire con las paredes de la tubería y por la posible turbulencia o torbellinos en la corriente de aire. Está estrechamente ligada a la velocidad del aire, a mayor velocidad del aire, las pérdidas por rozamiento son mayores y, por tanto, hay mayor pérdida de carga. Normalmente, la velocidad del aire en las tuberías debe de estar entre 6 y 10 m/s y la pérdida de carga no debe ser superior a 0.1 bar.

Diámetro de la tubería.- En función de los parámetros anteriores (la longitud de la tubería, el caudal de aire, la presión de trabajo y la pérdida de presión máxima admisible) se puede determinar el diámetro necesario para las tuberías. Dado que el cálculo es relativamente complejo, normalmente, se utilizan tablas o monogramas que facilitan, de forma rápida, el valor del diámetro de la tubería. En la figura 21, se muestra uno de ellos.




J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

EJEMPLO 1: Determinar, utilizando el monograma de la figura 22, la perdida de carga que se produce en la instalación neumática esquematizada en el dibujo adjunto, siendo: Diámetro de la tubería = 50 mm. Presión de trabajo 6 bar. Caudal = 200 litros/s de aire normal. RESOLUCIÓN: Primero, se determina la longitud equivalente al circuito, para ello se suma a la longitud de los tramos rectos la equivalente a cada uno de los codos, T, y válvulas, obtenidas de la tabla I. La longitud de los tramos rectos es:

LR = 15 + 12 + 12 6 + 8 + 6 + 10 + 10 + 6 = 79 m. La longitud equivalente a los elementos singulares, obtenida de la tabla I, para un diámetro de tubería de 50 mm, es: LE = 2 x 3 + 2 x 4 + 4 x 3.5 + 0.7 = 6 + 8 + 14 + 0.7 = 28.7

m. La longitud equivalente total es: LET = 79 + 28.7 = 107.7 m. Con estos datos, se procede, en el gráfico de la figura 21, de la siguiente forma:




J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Sobre la vertical A, se une, mediante una línea recta (recta color azul) , la

longitud de la tubería (107.7 m) con el caudal de aire (200 l/s) en la vertical B y se prolonga hasta cortar la vertical C.

Desde este punto de la vertical C, se traza otra recta (recta color verde) hasta

la vertical D por el diámetro interior de la tubería (50 mm) y se prolonga hasta cortar la vertical F.

Por este punto de la vertical F, se traza una última recta (recta de color rojo)

hasta la vertical E, por la presión de trabajo (6 bar) y se prolonga hasta la vertical G, donde se obtiene la caída de presión que se tiene en las tuberías.

El valor obtenido en este caso para la pérdida de presión, 0.6 bar es muy superior a los valores deseados de máxima perdida de presión, 0.1 bar, por lo que habría que aumentar el diámetro de la tubería.




J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

EJEMPLO 2: Determinar, utilizando el monograma de la figura, el diámetro que ha de tener la tubería de una instalación de aire comprimido de 400 m de longitud por la que circula un caudal de 300 l/s. La presión de trabajo es de 6 bar y la pérdida de presión admisible es de 0.1 bar. RESOLUCIÓN: Con estos datos se procede en el monograma del gráfico 21 de la siguiente forma: Sobre la vertical A se une, mediante una línea recta (recta color violeta), la longitud de la

tubería (400 m) con el caudal de aire (300 l/s) en la vertical B y se prolonga hasta cortar la vertical C.

Desde la vertical G, se traza otra recta (recta color marrón) por la caída de presión (0.1 bar) hasta la vertical E por la presión de trabajo (6 bar) obteniendo el punto de corte con la vertical de referencia F.

Por este punto de la vertical F se traza una última recta (recta color celeste) hasta el punto obtenido anteriormente en la vertical C. El punto de corte en la vertical D nos determina el diámetro de la tubería.

Resulta un valor para el diámetro interior de la tubería de 105 mm.




J.A.L.M. - 11 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

De los cincos parámetros representados en el monograma, conocidos cuatro de ellos, se puede obtener el otro utilizando un procedimiento similar al anterior sin más que trazar las rectas en el orden adecuado.




J.A.L.M. - 12 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

NEUMÁTICA INDUSTRIAL

VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS

Para precisión y control

Introducción Existe un amplio rango de

válvulas neumáticas. Para ayudar a seleccionar

una válvula, están catalogadas según diferentes categorías.

Estilo. Tipo. Principio de diseño. Tipo de mando. Función. Tamaño. Aplicación.

Para todas ellas, la función principal es proporcional caudal de aire.

Las hay desde la función más sencilla consistente en dar aire o cortar un único camino, hasta un control proporcional preciso de presión y caudal.

Estilo El estilo refleja la estética

de la gama de válvulas asemejándola al principio de diseño. Ejemplo de ello son Nugget, ISO Star y Super X.

Tipo El tipo hace referencia al

montaje de la válvula, por ejemplo sub-base, bloque manifold, en línea e isla de válvulas.

Diseño El diseño hace referencia al principio de operación bajo el cual se ha diseñado la válvula, por ejemplo válvulas de: Corredera válvulas de asiento plano

(poppet) válvulas de asiento

giratorio (plate).

TAREA Analizar-desmontar una de cada tipo

Mandos Un mando es el

mecanismo que causa el cambio de la válvula.

Se clasifican en manuales, mecánicos y eléctricos.

Botón

giratorio

Pulsador Pulsador

encastado Pulsador

seta

Mando y retorno por llave

Interruptor Retorno por llave

Pilotaje eléctrico

Rodillo

Rodillo escamoteable

Pilotaje neumático

Leva Pulsador de emergencia

MANUAL POR PEDAL NEUMÁTICO

ELÉCTRICORODILLO

MUELLE

M I X T O S

LEVA

SISTEMA DE

MANDO

VÁLVULAS

Función = POSICIONES de la válvula

La función es la variedad de posiciones de la válvula.

Las de la figura son 2/2, 3/2, 4/2, 5/2, 3/3, 4/3 y 5/3.

El primer número es el número de vías (puertos) principales: entradas, salidas y descargas. Se excluyen señales de pilotaje y alimentaciones externas.

El segundo valor es el número de posiciones (estados).

Una válvula 3/2 tiene tres vías y dos posiciones, en reposo y actuada.

DOS VÍAS

1

2

TRES VÍAS

1 3

CUATRO VÍAS

1

2

3

4

1

2

3

4

5

CINCO VÍAS

Identificación de las vías de los distribuidores. CETOP ISO 1 = Alimentación de fluido a presión. = P 2, 4, 6, ... = Orificios para la utilización del fluido a presión = A, B, C... 3, 5, 7, ... = Retorno del fluido al depósito o escape. = R, S, T... 10, 12, 14, ..= Orificios para el mando o pilotaje. = X, Y, Z...

UNA POSICIÓN

TRES POSICIONES

DOS POSICIONES

CINCO POSICIONES

VÍAS POSICIONES

VÁLVULAS

1

2

EL FLUIDO CIRCULA DE 1 A 2

2

3

EL FLUIDO RETORNA DE 2 A 3

4

1


1

PASO DE FLUIDO CORTADO

1 3


FORMAS DE CONEXIÓN INTERIOR ENTRE LAS VÍAS (ejemplos)

VÁLVULAS

VÁLVULAS

TIPO DE VÁLVULA SEÑAL DE RETORNO SEÑAL DE ACTIVACIÓN

VÍAS 2, 3, 4, 5,..

POSICIONES 2, 3, 5.

NEUMÁTICA

MECÁNICA

MANUAL

ELÉCTRICA

NEUMÁTICA

MUELLE

MECÁNICO

MUELLE NEUMÁTICO

ELÉCTRICA

Tamaño de la válvula El tamaño hace referencia

a la conexión. Para diseños similares de

válvulas la cantidad de aire a través de la válvula aumenta con el tamaño del puerto.

De todas formas el puerto por si solo no puede hacer pasar un valor dado de caudal ya que éste depende del diseño interno de la válvula.

La progresión de puertos es: M5, R1/8 , R1/4, R3/8 , R1/2, R3/4, R1.

M5 R1/8 R1/4

R3/8 R1/2

R3/4 R1

Aplicación Según la función de la

válvula tendrá una aplicación u otra.

Ejemplos de válvulas con funciones específicas son la válvula de escape rápido, la de arranque progresivo/descarga y la de monitorización.

Ejemplos de válvulas estandar son las válvulas de potencia, las de funciones lógicas, las de control y las de parada de emergencia.

Una válvula estandar puede tener diferentes aplicaciones dependiendo de la función para la que ha sido seleccionada en un sistema.

2

1

M P 2

1

M

RED

2/2

DEPÓSITO

RED GENERAL

DESCARGA

RAMA

P

VÁLVULA 2/2 – DE ASIENTO

Válvula de asiento 2/2 Las válvulas de asiento son

de diseño simple y efectivo y utilizadas principalmente con función 2/2 y 3/2.

Hacen buena estanqueidad y son a menudo una buena elección para cortar la presión de suministro.

El diseño de la junta favorece una rápida apertura.

La figura muestra una válvula de asiento 2/2 pilotada por aire.

1 2

12

1 2

12

Válvula de asiento 2/2 Las válvulas de asiento son

de diseño simple y efectivo y utilizadas principalmente con función 2/2 y 3/2.

Hacen buena estanqueidad y son a menudo una buena elección para cortar la presión de suministro.

El diseño de la junta favorece una rápida apertura.

La figura muestra una válvula de asiento 2/2 pilotada por aire.

P 2

1

M

3

P

2

1

M

3

1 3

2

M

VÁLVULA 3/2 – DE CORREDERA

Control de un cilindro (válvula 3/2) Una válvula de 3 vías

proporciona caminos de entrada, salida y escape y es la selección normal para controlar un cilindro simple efecto.

En posición de reposo, producida por el muelle, la válvula está cerrada.

En posición actuada, producida por el pulsador, la válvula está abierta.

El pulsador ha de mantenerse activado para que el cilindro llegue al final de su carrera.

1

2

3

12 10

12 10

1

2

3

Una válvula de 3 vías proporciona caminos de entrada, salida y escape y es la selección normal para controlar un cilindro simple efecto.

En posición de reposo, producida por el muelle, la válvula está cerrada.

En posición actuada, producida por el pulsador, la válvula está abierta.

El pulsador ha de mantenerse activado para que el cilindro llegue al final de su carrera.

Control de un cilindro (válvula 3/2)

N 2 4

1 3 M

N 2 4

1 3

M

N

2 4

1 3

M

VÁLVULAS 4/2 - CORREDERA

MANTENEMOS LA FUERZA SOBRE EL PISTÓN

P

VÁLVULA 5/2 - CORREDERA

Una válvula de 5 vías proporciona una entrada de aire (vía 1) que puede comunicar con dos salidas (vías 2 y 4) cada una con su escape (vías 3 y 5).

En posición de reposo, producida por el muelle, la vía 1 comunica con 2 y la vía 4 escapa por 5.

En posición actuada, producida pulsando, la vía 1 conecta con 4 y la 2 escapa por 3.

1 5 3

12 14 4 2


MANTENEMOS LA FUERZA SOBRE EL PISTÓN

12 14

1 5 3

4 2

Una válvula de 5 vías proporciona una entrada de aire (vía 1) que puede comunicar con dos salidas (vías 2 y 4) cada una con su escape (vías 3 y 5).

En posición de reposo, producida por el muelle, la vía 1 comunica con 2 y la vía 4 escapa por 5.

En posición actuada, producida pulsando, la vía 1 conecta con 4 y la 2 escapa por 3.


Componentes de una electro-válvula

5/2 de retorno por muelle (no se muestra la sub-base):

(1) Solenoide (15mm). (2) Pistón. (3) Corredera con juntas de disco. (4) Cuerpo de la válvula. (5) Muelle de retorno. (6) Vías alternativas 2, 4. (7) Indicador de presión. (8) Control manual. (9) Conectores eléctricos.

3 4

5

6

7 8

2

1

9

Válvula típica DE CORREDERA LA DE NUESTRO

LABORATORIO!!!!!!!!

Válvula de asiento 3/2 Válvula 3/2 miniatura usada

para generar señales. La junta es de larga duración

(no sujeta a fricción por deslizamiento).

La presión de la vía 1 ayuda al muelle a mantener cerrado el asiento.

La salida 2 se conecta a escape a través del pistón.

Cuando se actúa el escape cierra y 1 conecta con 2. 1

2

3

1

2

3

Válvula 3/2 miniatura usada para generar señales.

La junta es de larga duración (no sujeta a fricción por deslizamiento).



Cuando se actúa el escape cierra y 1 conecta con 2.

Válvula de asiento 3/2

1

2

3

Válvula de asiento 3/2 Válvula 3/2 miniatura usada

para generar señales. La junta es de larga duración

(no sujeta a fricción por deslizamiento).



Cuando se actúa el escape cierra y 1 conecta con 2.

Válvulas de corredera El diseño más popular y

versatil. Disponible en varias

funciones: 3/2, 3/3, 5/2, 5/3, etc.

Totalmente equilibrada. Amplia gama de estilos,

medidas, mandos y montajes.

Aptas para un amplio rango de aplicaciones.

Tipos de corredera La corredera tiene una

sucesión de diámetros mayores y menores.

Los mayores cierran los orificios y los menores conectan las vías de la válvula con la dirección de caudal a controlar.

El diseño con juntas dinámicas tiene las juntas en la corredera.

El diseño sin juntas no tiene juntas deslizantes.

El diseño con juntas estáticas tiene las juntas en el cuerpo de la válvula.

Juntas de disco La junta de disco se ajusta

en un hueco, con el diámetro externo en contacto con el cuerpo de la válvula.

Cuando hay una diferencia de presión la junta de disco se deforma hacia un lado y hacia arriba para estanqueizar el espacio entre la corredera y el cuerpo de la válvula.

Es de perfil delgado para reducir la fricción causada por fuerzas radiales. LA DE LA BOMBA DE

BICICLETA!!!!!!!!

Válvula de corredera (juntas dinámicas) La figura muestra una válvula 5/2 con juntas en la corredera. Las juntas se mueven con la corredera, motivo por el cual se

las llama dinámicas. En posición de reposo la vía 1 conecta con la 2 y la 4 con la 5. En posición actuada la vía 1 conecta con 4 y la 2 con la 3.

1 4 2 3 5

1

2 4

5 3

14 12

14 12

1 4 2 3 5

1

2 4

5 3

14 12

14 12

Válvula de corredera (juntas dinámicas) La figura muestra una válvula 5/2 con juntas en la corredera. Las juntas se mueven con la corredera, motivo por el cual se

las llama dinámicas. En posición de reposo la vía 1 conecta con la 2 y la 4 con la 5. En posición actuada la vía 1 conecta con 4 y la 2 con la 3.

Válvula de corredera (sin juntas) Esta válvula 5/2 tiene un a corredera y una camisa. El

ajuste entre ambas es tan preciso que no necesita juntas. La minúscula cantidad de aire que pasa por los diámetros

mayores de la corredera actúa de cojinete de aire. El resultado es baja fricción y larga duración.

1 4 2 3 5 14 12

1

2 4

5 3

14 12

1

2 4

5 3

14 12

1 4 2 3 5 14 12

Válvula de corredera (sin juntas) Esta válvula 5/2 tiene un a corredera y una camisa. El

ajuste entre ambas es tan preciso que no necesita juntas. La minúscula cantidad de aire que pasa por los diámetros

mayores de la corredera actúa de cojinete de aire. El resultado es baja fricción y larga duración.

PILOTADA!!!!!!!!

1

2 4

5 3

14

1

2 4

5 3

14 12

12

Válvula de corredera (juntas estáticas) Esta válvula 5/2 tiene una corredera que se desliza sin juntas. Las juntas tóricas quedan sujetas en guías fijadas en el hueco

de la válvula y posicionadas por jaulas (no mostradas). La junta tórica mayor cierra el espacio entre el hueco de la

válvula y las guías. La junta menor cierra el espacio entre las guías y la corredera.

1

2 4

5 3

14 12

1

2 4

5 3

14 12

Válvula de corredera (juntas estáticas) Esta válvula 5/2 tiene una corredera que se desliza sin juntas. Las juntas tóricas quedan sujetas en guías fijadas en el hueco

de la válvula y posicionadas por jaulas (no mostradas). La junta tórica mayor cierra él espacio entre el hueco de la

válvula y las guías. La junta menor cierra el espacio entre las guías y la corredera.

Corredera equilibrada Cuando la presión actúa en

una vía no provoca el movimiento de la corredera.

Las superficies a izquierda y derecha son iguales y recibirán fuerzas iguales y opuestas.

Las válvulas de corredera equilibrada tienen muchas aplicaciones ya que se puede aplicar cualquier presión por cualquiera de las 5 vías. Las figuras muestran versiones con una presión o con presión dual.

1 4 2 3 5 14 12

14 12 1 4 2 3 5

Solapamiento Muchas válvulas de

corredera se diseñan con un solapamiento positivo.

Cuando la corredera pasa de estado de reposo a actuada la vía 2 cerrará antes de que la vía 4 abra (o viceversa).

Si la corredera se mueve lentamente, un solapamiento negativo producirá pérdida de presión durante el cambio y la corredera puede llegar a pararse.

1 4 2 3 5 14 12

1 4 2 3 5 14 12

Solapamiento positivo

Solapamiento negativo

Válvula de corredera de tres posiciones Este tipo de válvula, en

estado de reposo, tiene la corredera en una posición intermedia.

Los espacios entre los émbolos de la corredera determinan la función de la posición central.

Los tres modelos son: Centros cerrados. Salidas a escape. Salidas a presión.

2 4

1 5 3

1

2 4

5 3

1

2 4

5 3

Válvula de corredera (juntas dinámicas)

5/3 con centros cerrados.

5/3 con salidas a escape.

5/3 con salidas a presión.

Corredera de una 5/2.

Estrias identificatorias.

Ejemplos para la gama Super 120

Válvula 5/3 con centros cerrados La corredera cierra las vías en la posición central (de reposo). Si la corredera se mueve hacia la derecha, la vía 1 comunica

con la 4 y la 2 con la 3. Si la corredera se mueve hacia la izquierda, la vía 1 comunica

con la 2 y la 4 con la 5.

1 4 2 3 5

14 12

1

2 4

5 3

1 4 2 3 5

14 12

1

2 4

5 3

Válvula 5/3 con centros cerrados La corredera cierra las vías en la posición central (de reposo). Si la corredera se mueve hacia la derecha, la vía 1 comunica

con la 4 y la 2 con la 3. Si la corredera se mueve hacia la izquierda, la vía 1 comunica

con la 2 y la 4 con la 5.

Válvula 5/3 con salidas a escape La corredera en la posición central mantiene la vía de entrada de

aire cerrada y conecta las salidas a los escapes. Corredera a la derecha: la vía 1 comunica con 4 y la 2 con la 3. Corredera a la izquierda: la vía 1 comunica con 2 y la 4 con la 5.

1

2 4

5 3

1 4 2 3 5

14 12

1

2 4

5 3

1 4 2 3 5

14 12

Válvula 5/3 con salidas a escape La corredera en la posición central mantiene la vía de entrada de

aire cerrada y conecta las salidas a los escapes. Corredera a la derecha: la vía 1 comunica con 4 y la 2 con la 3. Corredera a la izquierda: la vía 1 comunica con 2 y la 4 con la 5.

Válvula 5/3 con salidas a presión La corredera en posición central conecta la presión de

entrada con las dos salidas. Corredera a la derecha: 1 comunica con 4 y 2 con 3. Corredera a la izquierda: 1 comunica con 2 y 4 con 5.

1 4 2 3 5

14 12

1

2 4

5 3

1 4 2 3 5

14 12

3 1

2 4

5



1 4 2 3 5

14 12

1

2 4

5 3



Otros diseños de válvula

Válvula selectora de posición (función lógica “O”)

Entrando señal de presión neumática por cualquiera de las vías 1 tendremos salida de presión por 2.

El disco de estanqueidad se mueve a través de la válvula para cerrar posibles evacuaciones y prevenir pérdidas de presión.

1

2

1

1

2

1

1 1 2

E1 E2 SALIDA 0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 1

Válvula de simultaneidad (función lógica “Y”)

Una entrada de aire en cualquiera de las vías 1 hará que el pequeño pistón bloquee la señal.

Si entra aire por las dos, una vía se bloqueará y la otra comunicará con 2.

Si las presiones no son iguales se bloqueará la vía con menor presión.

1 1

2

1 1

2

1 1

2

1 1

2

1 1

2

Símbolo viejo popular

1 1

2

Símbolo ISO 1219-1

E1 E2 SALIDA 0 0 1 1

0 1 0 1

0 0 0 1

Guía para el tamaño de válvulas y caudales

Esta gráfica es una guía para relacionar el caudal con el paso de rosca más adecuado.

El puerto por si solo es únicamente una vía de paso, el diseño de las válvulas también afectará.

Los valores de caudal indicados por las líneas verticales están dados a 6 bar de presión y con una caída de presión de 1 bar.

Tamaño válvula

R1 R3/4 R1/2 R3/8 R1/4 R1/8 M5

10000 6000 4250 2500 1250 750

250

Caudal (l/min)

Presiones y temperaturas Las presiones de trabajo

para las válvulas generalmente van desde vacío hasta 16 bar.

La mayoría de aplicaciones no trabajan a más de 10 bar.

Las electro-válvulas de pilotaje interno pueden trabajar hasta a 1,5 bar. Por debajo de este valor es necesario escoger pilotaje externo.

La temperatura de trabajo normalmente está limitada por el material de las juntas.

El rango estandar oscila entre 5 y 80OC de temperatura “ambiente”.

Para las bobinas, debido a la generación de calor, de 5 a 50OC.

Para aplicaciones a bajas temperaturas podemos llegar a -20OC, pero hay que secar el aire hasta este valor de punto de rocío para evitar formación de hielo.

Filtración y lubricación Las válvulas requieren

aire limpio y seco, con o sin lubricación.

Un filtro estandar de 40 µ es generalmente suficiente para extraer gotas de agua y partículas sólidas.

Las válvulas se engrasan cuando se montan, lo que por si solo ya garantiza una larga duración para juntas y cuerpo.

Si el aire arrastra lubricación extra de un lubricador micro-fog, la duración media será mayor.

Si secamos el aire a una temperatura de rocío muy baja es necesario lubricar.

Para temperaturas de trabajo muy altas o bajas es necesario lubricar.

Electroválvulas Las electro-válvulas son

válvulas de paso elctro-neumáticas.

El estado de la señal eléctrica de entrada controla el estado de la salida neumática.

Las electro-válvulas son el enlace entre los sistemas de control electrónico y la potencia neumática.

Diferentes modelos son: Mando directo. Mando pilotado. Proporcional.

Electroválvula Pilotaje interno y escape canalizados en el cuerpo de la

válvula para conexión en sub-base. La armadura deja pasar el aire de pilotaje para mover la

corredera.

Aplicaciones Seleccionando la junta

adecuada entre sub-base y válvula podemos entrar presión por las vías 3 y 5. El cilindro puede así salir y entrar a diferentes presiones.

La vía 1 se usa como escape común.

1

2 4

5 3

14 12

Aplicaciones Si la presión de

alimentación es baja y no puede actuar la válvula es necesario pilotaje externo.

Es el funcionamiento normal para sub-bases modulares y sub-base única.

Para bloques manifold de longitud fija hay pilotajes externos independientes (ver siguiente diapositiva).

1

2 4

5 3

14 12

Pilotaje externo Pilotaje externo independiente para bloques manifolds. La conexión interna de la junta está bloqueada.

Fin válvulas


VÁLVULAS PARA EL CONTROL DE LA PRESIÓN

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Las principales válvulas de presión son:

1. Válvula reguladora de presión (reductora de presión) 2. Válvula de secuencia (control de presión) 3. Válvula de sobrepresión o limitadora de presión (de seguridad)

Circuito 1 (8 bar) RP Circuito 2 (5 bar)

Circuito 1 (0/8 bar) SECUENCIA Circuito 2 (6 bar)

Circuito 1 (0/8 bar) SEGURIDAD




J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

1. VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN Debido a las fluctuaciones de presión que se pueden producir en la red de distribución y para asegurar un suministro al actuador a la presión requerida, se utiliza un regulador de presión, normalmente en la unidad de mantenimiento. El regulador tiene la misión de mantener la presión de trabajo (secundaria) lo más constante posible, independientemente de las variaciones u oscilaciones que sufra la presión de red (primaria) y del consumo que se realice en la red secundaria. La presión primaria siempre ha de ser mayor que la secundaria.




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Campo de aplicación Alimentación centralizada de instalaciones de aire

comprimido Unidad de mantenimiento de un sistema Regulación de fuerzas en cilindros Regulación del PAR en motores En todos los lugares donde se requiera una presión constante para

realizar un trabajo seguro y confiable Dado que un regulador de presión funciona en un solo sentido, debe prestarse atención a una conexión correcta. TIPOS: Los reguladores de presión para aire comprimido los hay de dos tipos, con orificio de escape y sin él.




J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Regulador de presión con orificio de escape La presión secundaria es regulada por el movimiento de la membrana M, y por tanto la apertura o cierre del orificio de paso del aire (V), viene determinado por las fuerzas opuestas que sobre ella realizan el aire de utilización

(circuito secundario) y el muelle de regulación R ajustable con el tornillo de control T. Modificando, con el tornillo de control T, la presión del muelle, se modifica la presión del aire a la salida del regulador.




J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

A partir de la posición de equilibrio, para aumentar la presión en el circuito, se actúa sobre el tornillo de regulación T, comprimiendo el muelle. Con ello, se abre la válvula V, dejando libre el paso del aire hasta que el aumento de la presión en el conducto de salida y sobre la membrana supere levemente a la fuerza del muelle, desplace la membrana hacia abajo y se cierre la válvula V. De igual forma, si se gira el tornillo de regulación en el sentido contrario, la fuerza del muelle sobre la membrana es menor y la presión del aire sobre la membrana produce su desplazamiento, saliendo el aire por los orificios de escape E hasta que la caída de presión producida compense la disminución de la fuerza del muelle y se vuelva a la posición de equilibrio. En otros términos, la presión es regulada por el caudal que circula. Al tomar aire, la presión de trabajo disminuye y el muelle abre la válvula. La regulación de la presión de salida ajustada consiste, pues, en la apertura y cierre constantes de la válvula.




J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Con el objeto de evitar excesivas oscilaciones el vástago de la válvula V puede ir provisto de un amortiguador neumático o de muelle. Normalmente la presión de trabajo se visualiza en un manómetro. Al ir provisto de orificio de escape (E) cuando se desea disminuir la presión en el circuito secundario y se actúa sobre el tornillo de regulación se abre el orificio de escape en la parte central de la membrana y el aire puede salir a la atmósfera por los orificios de escape existentes en la caja. Por ello se reduce la presión sin tener que consumir aire en el circuito secundario. Regulador de presión sin orificio de escape En el comercio se encuentran válvulas de regulación de presión sin orificio de escape. Con estas válvulas no es posible evacuar el aire comprimido que se encuentra en las tuberías y es preciso que se realice previamente un cierto consumo en el circuito secundario.




J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Imágenes de reguladores de presión




J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA




J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

2. VÁLVULA DE SECUENCIA Una válvula de secuencia únicamente comunica el circuito primario con el secundario cuando en el primario se alcanza una cierta presión. Cuando se alcanza una presión determinada, regulable normalmente, en el primario se desplaza una válvula dejando paso hacia el circuito secundario. Esta señal de salida puede estar dentro del campo de las presiones bajas o normales, y también puede ser eléctrica. La presión de respuesta de una válvula de secuencia, generalmente es regulable.




J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

3. VÁLVULA DE SEGURIDAD Existe una verdadera confusión con la válvula de seguridad, de descarga, de alivio, limitadora, sobrepresión, etc. Esto es debido a que cada fabricante las nombra de una manera y, aunque en realidad las válvulas tienen diferente nombre, éstas son las mismas. La válvula de seguridad es el elemento indispensable en las instalaciones hidráulicas y es el aparato que más cerca debe ponerse de la bomba, su misión es limitar la presión máxima del circuito para proteger a los elementos de la instalación. Esta válvula, también conocida como VLP (válvula limitadora de presión), actúa cuando se alcanza el valor de la presión regulada en el resorte.

R


SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

SIMBOLOGÍA



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Norma UNE-101 149 86 (ISO 1219 1 y ISO 1219 2).

A nivel internacional la norma ISO 1219 1 y ISO 1219 2, que se ha adoptado en España como la norma UNE-101 149 86, se encarga de representar los símbolos que se deben utilizar en los esquemas neumáticos e hidráulicos. Existen otras normas que complementan a la anterior y que también deberían conocerse. Estas son:

Norma Descripción UNE 101-101-85 Gama de presiones. UNE 101-149-86 Símbolos gráficos. UNE 101-360-86 Diámetros de los cilindros y de los vástagos de pistón. UNE 101-362-86 Cilindros gama básica de presiones normales. UNE 101-363-86 Serie básica de carreras de pistón. UNE 101-365-86 Cilindros. Medidas y tipos de roscas de los vástagos.



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 11 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 12 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 13 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 14 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 15 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 16 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA



SIMBOLOGÍA

J.A.L.M. - 17 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA


ACTUADORES - AIRE

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

1. INTRODUCCIÓN. La aplicación de la neumática ha permitido la automatización de múltiples procesos industriales. Se inició, especialmente, con la llamada automatización de bajo coste mediante la cual se automatizaban tareas y procesos que se venían haciendo de forma manual en los talleres y fábricas. Sin embargo, la neumática moderna, que se inicia esencialmente en Alemania a partir de la década de 1950, ha resultado ser una eficaz y extensa rama de la técnica. Actualmente, ofrece un amplio abanico de productos y posibilidades, que se amplía y evoluciona con rapidez, encontrando cada día nuevos campos de aplicación. Los componentes esenciales que se precisan en un circuito neumático, son conceptualmente los mismos que los que utilizan los circuitos hidráulicos o eléctricos:

TRABAJO ENERGÍA

ELEMENTOS DE

CONTROL Y REGULACIÓN

ACTUADORES

GENERADOR DE FLUIDO A

PRESIÓN

AIRE


Área de Ingeniería MecánicaA

ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

2. COMPONENTES DE UN SISTEMA: Generadores del fluido -aire- a presión: los

compresores.

Conductores: las tuberías para la conducción del fluido.

Elementos de control y regulación: las válvulas o distribuidores, los filtros, los reguladores, etc.

ACTUADORES o receptores: los cilindros lineales, los motores, etc.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

3. ACTUADORES. Los actuadores (motores) son los elementos que transforman la energía neumática del aire comprimido en energía mecánica. Según el tipo de movimiento que realizan, pueden ser: LINEALES

ROTATIVOS OTROS



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

3.1. Cilindros o motores lineales. Son aquellos que producen un movimiento rectilíneo alternativo. Según qué movimiento provoca el aire comprimido, existen dos tipos de cilindros lineales, los de:

SIMPLE efecto y los de DOBLE efecto:

3.1.1. Cilindros de simple efecto. En este tipo de cilindros, el aire comprimido sólo puede producir trabajo en un solo sentido del movimiento, realizándose la carrera inversa mediante la acción de un muelle antagonista o por la acción de alguna fuerza externa, normalmente el peso de algún elemento del sistema. Se construyen de:

Membrana de membrana plegable y de émbolo.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Cilindros de membrana.- De construcción muy simple, están constituidos por una membrana de material flexible e impermeable al aire (goma, plástico, etc.) a la que va unido el vástago y que está colocada entre dos láminas metálicas en forma de plato. Al entrar el aire comprimido en la cámara de trabajo, la presión de éste desplaza a la membrana y al vástago, venciendo la fuerza del muelle y realizando una determinada fuerza. Por su construcción, solo se pueden emplear cuando los desplazamientos requeridos son pequeños.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Cilindros de membrana plegable.-

Parecidos a los anteriores, pero, en este caso, la membrana tiene un cierto plegado que le permite un mayor recorrido. Como los anteriores, se utilizan normalmente para tareas de sujeción y, aunque son relativamente económicos, presentan el inconveniente de que cualquier poro o fisura que se produzca en la membrana, los deja inservibles.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Cilindros de émbolo.- Son los más utilizados y se construyen de forma que el vástago puede realizar la carrera de trabajo al retraerse (realiza tracción) o al salir del cilindro (realiza empuje).

Están constituidos por un cilindro metálico en cuyo interior se desplaza un émbolo al que va unido un vástago que sale al exterior. El aire comprimido le llega, según la construcción realizada, a la cámara situada a la izquierda o a la derecha del émbolo, desplazando a éste.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

En la cámara opuesta a la que recibe el aire, normalmente, llevan un muelle, de forma que, cuando se deja de suministrar aire comprimido y, además, se permite el escape hacia la atmósfera del aire que llena la cámara, la fuerza del muelle devuelve al émbolo a su posición de reposo.

El cilindro de simple efecto consume la mitad del aire que uno de doble efecto, pero el de doble efecto puede realizar trabajo en los dos sentidos.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

CILINDRO SIMPLE EFECTO DE EMBOLO



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

3.1.2. Cilindros de doble efecto.

Muy parecidos a los de émbolo de simple efecto, carecen de muelle en su interior y es el aire a presión el que empuja al vástago, en uno u otro sentido, según que se le haga llegar a la cámara derecha o izquierda del cilindro.

Para su control, se precisa de una válvula que, a la vez que permite la entrada de aire en una cámara del cilindro, deje escapar hacia la atmósfera, el aire que ocupa la cámara opuesta.

Aunque el consumo de aire es prácticamente el doble que en el de un cilindro de simple efecto, tiene la ventaja de poder trabajar en ambos sentidos.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 11 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

CILINDROS DE DOBLE EFECTO - EMBOLO.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 12 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

AMORTIGUACIÓN REGULABLE si/no

EVITAR EL GOLPETEO INTERNO DEL VÁSTAGO-PISTÓN SOBRE

LAS CULATAS INTERIORES DEL CILINDRO



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 13 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

3.1.3. Cilindros de IMPACTO.

Si se utilizan cilindros normales para trabajos de conformación, las fuerzas disponibles son, a menudo, insuficientes. El cilindro de impacto es conveniente para obtener energía cinética, de valor elevado. Según la fórmula de la energía cinética, se puede obtener una gran energía de impacto elevando la velocidad.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 14 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Los cilindros de impacto desarrollan una velocidad comprendida entre 7,5 y 10 m/s (velocidad normal 1 a 2 m/s). Sólo una concepción especial permite obtener estas velocidades. La energía de estos cilindros se utiliza para prensar, rebordear, remachar, estampar, etc. La fuerza de impacto es ELEVADA en relación con sus dimensiones. En muchos casos, estos cilindros reemplazan a prensas. Según el diámetro del cilindro, se puede obtener desde 25 hasta 500 N·m. Atención: Cuando las carreras de conformación son grandes, la velocidad disminuye rápidamente y, por consiguiente, también la energía de impacto; por eso, estos cilindros no son apropiados cuando se trata de carreras de conformación grandes.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 15 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Funcionamiento: La cámara A está sometida a presión. Al accionar una válvula, se forma presión en la cámara B, y la A se purga de aire. Cuando la fuerza que actúa sobre la superficie C es mayor que la que actúa en la superficie anular de la cámara A el émbolo se mueve en dirección Z. Al mismo tiempo queda libre toda la superficie del émbolo y la fuerza aumenta. El aire de la cámara B puede fluir rápidamente por la sección entonces mayor, y el émbolo sufre una gran aceleración.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 16 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

3.1.4. Cilindros SIN VÁSTAGO de doble efecto. VENTAJAS // INCONVENIENTES



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 17 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

3.1.5. Cilindro de cable Este es un cilindro de doble efecto. Los extremos de un cable, guiado por medio de poleas, están fijados en ambos lados del émbolo. Este cilindro trabaja siempre con tracción. Aplicación: apertura y cierre de puertas; permite obtener carreras largas, teniendo dimensiones reducidas.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 18 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

4. CONSUMO DE AIRE. La cantidad de aire que consumen los cilindros, cada vez que el pistón realiza un ciclo, es el correspondiente al volumen de las cámaras que hay que llenar de aire; por tanto: Para un cilindro de simple efecto:

En cada ciclo, hay que llenar de aire comprimido solamente una cámara del cilindro. Si es Di el diámetro interior del cilindro y L la carrera, resulta:

Consumo = Volumen de la cámara interior =

L · 4

Dπ2i



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 19 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Para un cilindro de doble efecto: En cada ciclo, hay que llenar de aire las dos cámaras interiores menos el volumen que ocupa el vástago. Si son Di, Dv y L el diámetro interior del cilindro, el diámetro del vástago y la carrera, respectivamente, resulta:

Consumo =

El consumo de aire así obtenido es el volumen que ocupa el aire a la presión de trabajo de los émbolos. Interesa, normalmente, conocer el volumen de aire en condiciones normales (aire normal), para lo que habrá que aplicar la Ley de Boyle-Mariotte: A partir de los valores de la presión, volumen y temperatura del aire, en las condiciones de trabajo y en las condiciones normales y suponiendo que se produce la transformación de una a otra a temperatura constante.

L · D - 2·D4

L · 4

D π - L · 4

D π· 2 2v

2i

2v

2i



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 20 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

AIRE EN LAS CONDICIONES DE TRABAJO

T1 = Temperatura ambiente. V1 = El calculado anteriormente. PRELATIVA = La de trabajo.

P1 = PABSOLUTA = PRELATIVA + PATMOSFÉRICA = PRELATIVA + 1 bar

AIRE EN CONDICIONES NORMALES T2 = Temperatura ambiente. V2 = A determinar. PRELATIVA = 0: PATMOSFÉRICA = 1 Bar.

P2 = PABSOLUTA = PRELATIVA + PATMOSFÉRICA = 0 + 1 = 1 bar.

REALIZAR EJEMPLO



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 21 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Transformación a temperatura constante. P1 · V1 = P2 · V2 Este consumo es el producido en cada ciclo del pistón. Si se desea obtener el caudal, es decir, el volumen por unidad de tiempo, habrá que considerar las emboladas realizadas en la unidad de tiempo.

12

12 V ·

PP V

1

relativa1

2

12 V ·

bar 1bar 1 P V ·

PP V



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 22 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

5. FUERZA DEL VÁSTAGO. La fuerza que realiza el vástago de un cilindro, depende de la presión del aire, de la superficie del émbolo sobre la que actúa el aire comprimido, de las fuerzas de rozamiento del embolo y sus juntas de estanqueidad sobre las paredes interiores del cilindro, y de las del propio vástago sobre sus guías y, por último, de los muelles de retorno, cuando los hay. Para un cilindro de diámetro interior Di, con un vástago de diámetro Dv y a una presión relativa p, la fuerza que realiza el vástago es: Para un cilindro de simple efecto: Supuesto que el vástago trabaje

empujando, a la fuerza que realiza el aire sobre toda la superficie del émbolo hay que restarle las pérdidas por rozamiento y la fuerza del muelle de retorno, si lo tiene; por lo que resulta:

Fuerza del vástago en avance = FAVANCE = FAIRE - FMUELLE - FROZAMIENTO =

= p ·- FMUELLE - FROZAMIENTO 4

D π·2i REALIZAR

EJEMPLO



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 23 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Para un cilindro de doble efecto: La fuerza que realiza el vástago es distinta en el avance y en el retroceso, pues, en este último caso, el aire no actúa sobre la superficie del émbolo ocupada por el vástago; por tanto:

Fuerza del vástago en avance = FAVANCE = FAIRE - FROZAMIENTO =

= p· - FROZAMIENTO Fuerza del vástago en retroceso = FRETROCESO = FAIRE - FROZAMIENTO =

= p · ( - ) - FROZAMIENTO

4D ·π

2i

4D ·π

2i

4D ·π

2V REALIZAR

EJEMPLO

LAS PÉRDIDAS POR ROZAMIENTO SE

SUELEN DAR COMO UN % DEL VALOR

TEÓRICO CALCULADO



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 24 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

6. Cargas sobre el vástago. Normalmente, el problema a resolver, en el diseño de una instalación, es determinar el tipo de cilindro, su diámetro, para que pueda, a la presión de trabajo, realizar la fuerza que se requiere. Dado que el vástago es un elemento esbelto (la longitud >> el diámetro) y cuando trabaja, en función de cómo lo haga, está sometido a fuerzas que pueden ser de tracción, compresión e incluso flexión, es preciso hacer un diseño adecuado del mismo. Normalmente, los fabricantes, en sus modelos estandarizados, especifican las cargas máximas que pueden soportar los cilindros sin sufrir deformaciones.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 25 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

EJEMPLO: Calcular, para los dos cilindros de la figura adjunta, que tienen el mismo diámetro interior y carrera: 1.- El consumo de aire normal que se requiere, a una presión de 6 bar, para hacerlos funcionar a ambos conjuntamente a un ritmo de 20 emboladas por minuto. 2.- La fuerza que realiza el vástago de cada uno de ellos en ambos sentidos, sabiendo que la fuerza del muelle es de 250 N y las pérdidas por rozamiento suponen un 8% de la fuerza teórica ejercida por el aire.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 26 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

RESOLUCIÓN: 1.- El volumen de cada una de las cámaras interiores de los dos cilindros es:

VCÁMARA = SE · L = · 4D2

E

= 3,14 · 4cm 5 22

· 25 cm = 19,6 cm2 25 cm = 490,6 cm3 El volumen ocupado por el vástago es:

VVÁSTAGO = SV · L = · 4D2

V

· L = 3,14 · 4cm1,5 22

· 25 cm = 1,76 cm2 · 25 cm = 44,1 cm3 El volumen total, por ciclo, para los dos cilindros, será:

Volumen = VCÁMARA + VCÁMARA + VCÁMARA + VVÁSTAGO = 3 · 490,6 - 44,1 = 1427,7 cm3 Y en consecuencia, el caudal necesario a la presión de trabajo, es:

Caudal = VolumenTiempo = min

ciclos 20 · ciclo

cm 1427,7 3

= 28 554 cm3/minuto = 28,55 litros/minuto. Para calcular el aire normal correspondiente a la presión de 1 bar:

Caudal de aire normal = 28,55 ·

bar 1bar 1 bar 6 V ·

bar 1bar 1 P 1

relativa

litros/minuto = 7 · 28,55 = 199,85 litros/minuto.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 27 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

2.- La fuerza teórica que realiza el aire sobre el pistón de simple efecto, es:

FT.SE = PAIRE · SE = 6 bar · 19,6 cm2 = 60 2cmN

19,6 cm2 = 1176 N Y como de esta fuerza hay una pérdida por rozamiento del 8%, sólo queda disponible el 92%. Por ello:

FREAL = FAIRE · 0,92 = 1176 N · 0,92 = 1081,92 N. A esta fuerza, hay que restar la fuerza opuesta del muelle, con lo que: Fuerza del vástago en avance = FAVANCE = 1081,92 N - FMUELLE = 1081,92 - 250 N = 821,92 N En el caso del pistón de doble efecto, la fuerza que realiza el aire, en el avance, es la misma que la que realiza, en el caso del pistón de simple efecto, 1176 N, a la que hay que restar solamente las pérdidas por rozamiento, quedando 1081,92 N. En el retroceso, la presión del aire actúa sobre una superficie menor, es decir:

FTEÓRICA DEL AIRE = PAIRE · (SE - SV) = 6 bar ·(19,6 - 1,76) cm2 = 1070,4 N Y como, igualmente, hay una pérdida por rozamiento del 8%, sólo queda el 92%. Por lo que:

FDE RETROCESO REAL = FTEÓRICA DEL AIRE · 0,92 = 1070,4 · 0,92 = 984,77 N.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 28 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

7. MOTORES ROTATIVOS.

ACTUADOR GIRATORIO. Con un cilindro de doble efecto, se puede conseguir un movimiento giratorio limitado sin más que acoplar a una parte del vástago del cilindro una cremallera dentada que haga girar un piñón. Con estos elementos, llamados actuadores giratorios, con ésta u otra constitución, se consiguen fácilmente desplazamientos giratorios de, por ejemplo, 45, 90 o 180 grados.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 29 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

CILINDRO DE GIRO En esta ejecución de cilindro de doble efecto, el vástago es una cremallera que acciona un piñón y transforma el movimiento lineal en un movimiento giratorio hacia la izquierda o hacia la derecha, según el sentido del émbolo. Los ángulos de giro corrientes pueden ser de 45°, 90°, 180°, 290° hasta 720°. Es posible determinar el margen de giro dentro del margen total por medio de un tornillo de ajuste. El par de giro es función de la presión, de la superficie del émbolo y de la desmultiplicación. Los accionamientos de giro se emplean para voltear piezas, doblar tubos metálicos, regular acondicionadores de aire, accionar válvulas de cierre, válvulas de tapa, etc.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 30 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Como los cilindros de giro, éste también puede realizar un movimiento angular limitado, que rara vez sobrepasa los 300°. La estanqueidad presenta dificultades y el diámetro o el ancho permiten a menudo obtener sólo pares de fuerza pequeños. Estos cilindros no se utilizan mucho en neumática, pero en hidráulica se ven con frecuencia.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 31 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

MOTOR NEUMÁTICO ROTATIVO Se emplea el término de motor neumático rotativo cuando se trata de conseguir un movimiento de rotación continuo. En general, funcionan de forma inversa a como lo hacen los compresores. Características generales: Amplio margen de velocidad de funcionamiento, pudiendo cambiarse el

sentido de giro fácilmente. Facilidad de regulación de forma continua de las revoluciones y el par

motor. Compactos, pequeños y de poco peso, de fácil mantenimiento y

económicos. Muy resistentes a los agentes externos: cambios de temperatura, agua,

viento, etc. Muy seguros y fiables, sin peligro de incendio o explosión. Si se sobrecargan se paran sin producir averías.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 32 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Por la forma en que están construidos, los motores neumáticos pueden ser: de pistones radiales, de pistones axiales, de láminas o paletas, de engranajes y las turbinas.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 33 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

RADIAL Los motores de pistones radiales se

construyen sólo para potencias elevadas y tienen varios cilindros para conseguir una mayor regularidad en el giro. Funcionan de forma inversa a como lo hace el compresor de pistones; el aire actúa sobre los émbolos que, a través de la biela, hacen girar al cigüeñal.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 34 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

AXIAL

Los motores de pistones axiales tienen 5 o más cilindros, con sus respectivos émbolos, transformando el movimiento lineal de los émbolos en el movimiento circular de un disco oscilante que mueve el eje motor. Son muy compactos y pueden girar en ambos sentidos sin más que invertir el flujo de aire.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 35 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

PALETAS

Los motores de láminas o paletas son los más utilizados por su simplicidad, economía y tamaño. También pueden girar en ambos sentidos. Constan de un rotor excéntrico con ranuras en las que van insertadas una paletas que, al girar, van formando con el cárter una cámaras de volumen variable. En función del caudal, se puede regular su velocidad y potencia.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 36 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

ENGRANAJES Los motores de engranajes

están constituidos por dos ruedas dentadas engranadas entre sí, una de ellas loca y la otra solidaria al eje motor. La presión del aire sobre los flancos de los dientes los hace girar, pudiendo cambiar fácilmente el sentido de giro.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 37 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

TURBINAS En las turbinas, un chorro de aire

se hace incidir sobre las paletas a las que hace girar. Aunque normalmente utilizados para poca potencia, se puede conseguir con ellos velocidades muy altas. Es el caso de las fresadoras utilizadas por los dentistas, que alcanzan las 500 000 revoluciones por minuto.



ACTUADORES -AIRE

J.A.L.M. - 38 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

EJEMPLO: Calcular el par motor que se obtendría, con el motor de aletas esquematizado en la figura adjunta, en el supuesto de que el aire, a una presión de trabajo efectiva de 6 bar, El radio medio de la superficie de las aletas es de 80 mm y éstas tienen una longitud de 200 mm. RESOLUCIÓN: La superficie sobre la que actúa el aire en cada aleta, es: S1A = A· L = 15 mm · 200 mm = 3000 mm2 = 30 cm2 La fuerza que realiza el aire sobre esta superficie, es: F1A = p · S1A = 6 bar · 30 cm2 = 6 · 10 N/cm2 · 30 cm2 = 1800 N El par que realiza esta fuerza (Par1A), con relación al eje de giro, es el producto de la fuerza por la distancia al eje de giro, es decir: Par1A = F1A · R = 1 800 N · 80 mm = 14 400 N·cm = 14,4 N·m Par Motor = Par1A ·= 14,4 N·m


REPRESENTACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS DE LOS ACTUADORES

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

REPRESENTACIÓN DE LOS MOVIMIENTOS SECUENCIALES.

En las aplicaciones de los sistemas neumáticos, se utilizan con mucha frecuencia los ciclos secuenciales, es decir, aquellos en los que los desplazamientos de los actuadores se realizan siguiendo un orden -secuencia- fijo.

P

A+ A-

a1 a0 A



REPRESENTACIÓN DE CIRCUITOS- AIRE

J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

REGLAS:

Los ciclos están constituidos por fases, entendiendo por fase cada uno de los cambios de estado de cualquiera de los actuadores. Se supone, en esta hipótesis, que el vástago de un cilindro no inicia su movimiento de avance o retroceso hasta que el vástago del cilindro que le ha precedido en el ciclo no termina su carrera. En una fase sí pueden desplazarse simultáneamente el vástago de varios cilindros.

Cada cilindro se designa por una letra mayúscula: A, B, C, D, etc.

El movimiento de salida o avance de un cilindro se indica con el signo más (+) y el de retroceso, con el signo menos (-).

Los finales de carrera correspondientes a cada cilindro se denominan con la misma letra, pero en minúscula, que la del cilindro que lo activa, añadiéndole un cero (0) para el sensor que detecta el vástago en la posición de retraído, y un uno (1) para el sensor que detecta el vástago en la posición de avance.




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Aplicando estos criterios, para dos cilindros, A y B, que siguen, por ejemplo, la siguiente secuencia:

1. Inicialmente, ambos tienen el vástago retraído y, en consecuencia, están pulsados los dos finales de carrera a0 y b0.

2. Sale el vástago del cilindro A, mientras el cilindro B se mantiene en reposo.

3. Cuando ha terminado de salir el vástago del cilindro A (activado el sensor a1), sale el vástago del cilindro B.

4. Cuando ha terminado de salir el vástago del cilindro B (activado el sensor b1), se retrae el vástago del cilindro A.

5. Por último, cuando se ha retraído el vástago del cilindro A (activado el sensor a0), se retrae el vástago del cilindro B, iniciándose de nuevo el ciclo, cuando se activa el sensor b0.




J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

La representación esquemática se puede realizar de varias formas: con una tabla de secuencias de movimientos, con una columna o fila de forma abreviada o mediante un esquema gráfico como es el diagrama de espacio-fase o el diagrama espacio-tiempo. El ejemplo, anteriormente descrito, se representa, utilizando estos métodos, del siguiente modo:




J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Tabla de secuencias de movimientos. Se realiza una tabla de doble entrada colocando en la primera columna las fases, por orden cronológico, y en el resto de las columnas, una por actuador, se indican los movimientos correspondientes a cada vástago en cada fase. Columna o fila en forma abreviada. Se indica expresando cada uno de los movimientos de los vástagos con la simbología abreviada A+, B-, etc. en forma de columna o de fila:

Secuencia: A+, B+, A-, B-, ...

FASE CILINDRO A B

1 + 2 + 3 - 4 -

A+ B+ A- B-




J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Diagrama de espacio-fases. Es muy útil en la fase de diseño del sistema neumático. Se construye realizando un gráfico de dos ejes:

En el eje horizontal, se representan las fases, todas de igual amplitud, sin considerar el tiempo empleado en cada una de ellas. En este caso son cuatro fases. En el eje vertical, se representa el espacio recorrido por el vástago del cilindro, sin considerar ninguna escala y tomando la misma distancia para todos los cilindros. Si hay varios cilindros en el sistema, se representan conjuntamente, como muestra la figura.

VÁSTAGO RETRAIDO

VÁSTAGO RETRAÍDO

ESPACIO

VÁSTAGO FUERA

VÁSTAGO FUERA

FASES

A+

B+

A-

B-

1 2 3 4

A

B




J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Diagrama espacio-tiempo. Es similar al diagrama espacio-fases, pero, en este caso, en el eje horizontal se representa el tiempo a escala y, por tanto, el diagrama espacio-tiempo refleja con claridad las distintas velocidades a las que se mueven los actuadores. Para el ejemplo anterior y suponiendo que mediante controladores de caudal se han proporcionado distintas velocidades en el avance y retroceso a ambos cilindros, se obtiene un diagrama como el que se muestra en la figura.

VÁSTAGO RETRAÍDO

VÁSTAGO RETRAIDO

VÁSTAGO FUERA

VÁSTAGO FUERA

TIEMPO

A+

B+

A-

B-

1 2 3 4

A

B

ESPACIO




J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

6.- DISEÑO DEL SISTEMA NEUMÁTICO.

Conocidas las características y posibilidades de los elementos básicos que pueden formar parte de un sistema neumático, para diseñar el sistema que permita resolver un problema y realizarlo con el mínimo esfuerzo y obtener un resultado eficiente, es preciso seguir una serie de fases:

1. Planteamiento preciso del problema y realización de un plano de situación de los elementos que constituyen el sistema.

2. Análisis de los movimientos que se van a realizar, construyendo los siguientes diagramas:

- Diagrama espacio-fase. - Diagrama espacio-tiempo.

3. Diseño del circuito neumático y su representación esquemática que permita realizar el montaje real.

4. Construcción del mismo y ensayos de puesta en marcha y verificación del funcionamiento.




J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

7.- SIMBOLOGÍA NEUMÁTICA. Para la representación de un sistema neumático, además de utilizar los símbolos correspondientes a cada elemento y para una mejor comprensión global del sistema, es preciso seguir un cierto orden en la colocación de los elementos sobre el plano. En la figura adjunta, se hace un esquema indicando la posición que han de ocupar los elementos de un circuito en función de la misión que realizan, y en la figura de la página siguiente se representa, siguiendo los criterios anteriormente indicados, el esquema de un circuito neumático. NOTA: Los programas de simulación no sigue exactamente estas normas!!!




J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Normalización para representar los circuitos neumáticos.

ACTUADORES

Cilindros, motores rotativos, Indicadores, etc.

ELEMENTOS DE MANIOBRA

Distribuidores.

PROCESADORES DE SEÑALES

Válvulas automáticas, temporizadores, etc.

SENSORES

Sensores de posición.

GENERADORES Y ACONDICIONADORES

Compresores, reguladores, etc.




J.A.L.M. - 11 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Circuito neumático

ACTUADOR

ELEMENTO DE MANIOBRA

PROCESADOR DE SEÑALES

SENSORES

GENERADORES




J.A.L.M. - 12 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

EJEMPLO CIRCUITO SECUENCIA: A+, B+, A-, B- Diseñarlo paso a paso, dibujándolo en la pizarra-incluir anotaciones.

Posición anterior

FASES MOVIMIENTO

Posición posterior

a0 b0 a1 b0 a1 b1 a0 b1

A+ B+ A- B-

a1 b0 a1 b1 a0 b1 a0 b0

Señal MOVIMIENTO b0 a1 b1 a0

A+ B+ A- B-




J.A.L.M. - 13 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

EJEMPLO CIRCUITO SECUENCIA: A+, B+, C+, A-, B-, C- Diseñarlo paso a paso, dibujándolo en la pizarra-incluir anotaciones.

Posición anterior

FASES MOVIMIENTO

Posición posterior

a0 b0 c0 a1 b0 co a1 b1 c0 a1 b1 c1 a0 b1 c1 a0 b0 c1

A+ B+ C+ A- B- C-

a1 b0 co a1 b1 c0 a1 b1 c1 a0 b1 c1 a0 b0 c1 a0 b0 c0

Señal MOVIMIENTO c0 a1 b1 c1 a0 b0

A+ B+ C+ A- B- C-


CIRCUITOS NEUMÁTICOS – CONTROL NEUMÁTICO II

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

1. MÉTODO DE LA CASCADA

Circuito de potencia: Neumático Circuito de control: NEUMÁTICO. 1. Analizar su posible necesidad a partir de la secuencia a ejecutar (realizar cuadro de secuencias

y posiciones de los finales de carrera). Para ello, realizar:

La tabla de doble entrada. Será necesario aplicarlo si:

o Hay DOS órdenes cualesquiera, o más, en una misma casilla. o Hay ordenes contrarias, para un mismo cilindro, en la misma fila o columna

2. Determinar el número de grupos. a. No puede haber dos órdenes contrarias para un mismo cilindro en el mismo grupo.

3. Número de distribuidores (biestables) = Número de grupos – 1 4. A partir del cuadro inicial obtener la secuencia de ordenes 5. Dibujar esquema Fig. 1 y Fig. 2. 6. Ir completando el esquema. 7. Dibujarlo en el simulador y comprobar el funcionamiento.

CADA FINAL DE CARRERA

CAMBIA EL GRUPO, SI PROCEDE EJECUTA LA ACCIÓN

CORRESPONDIENTE




J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

GRUPOS

Fig. 1

A

A-A+

B

B-B+

C

C-C+

D

D-D+

GIGIIGIII

GVGIV

GI

GII

GIII

GIV

GV




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

GRUPOS




J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

DISEÑO DEL CIRCUITO

Fig. 2

A

A-A+

B

B-B+

C

C-C+

D

D-D+

GIGIIGIII

GVGIV

GI

GII

GIII

GIV

GV




J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

CIRCUITO SECUENCIA: A+, B+, B-, A- Diseñarlo paso a paso, dibujándolo en la pizarra-incluir anotaciones.

Posición anterior

FASES MOVIMIENTO

Posición posterior

a0 b0 a1 b0 a1 b1 a1 b0

A+ B+ B- A-

a1 b0 a1 b1 a1 b0 a0 b0

Señal MOVIMIENTO a0 a1 b1 b0

A+ B+ B- A-

b0 b1

a0 A+

a1 B+ A- B-

REQUIERE UTILIZAR EL

MÉTODO DE LA CASCADA

GRUPOS = 2

BIESTABLES = Nº GRUPOS - 1

BIESTABLES = 2 -1 =1

¿NÚMERO DE GRUPOS?

MOVIMIENTO GRUPO A+ B+ I

B- A- II




J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

MOVIMIENTO GRUPO a0 a1

A+ B+ I

b1 b0

B- A- II




J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

MOVIMIENTO GRUPO a0 a1

A+ B+ I

b1 b0

B- A- II

a0

b1

b0

a1

a0 a1 b0 b1

A+ A- B+ B-

B B A

G I G II

G I G II




J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

CIRCUITO SECUENCIA: A+, B+, B-, A-, C+, C- Diseñarlo paso a paso, dibujándolo en la pizarra-incluir anotaciones.

Posición anterior

FASES MOVIMIENTO

Posición posterior

a0 b0 c0 a1 b0 c0 a1 b1 c0 a1 b0 c0 a0 b0 c0 a0 b0 c1

A+ B+ B- A- C+ C-

a1 b0 c0 a1 b1 c0 a1 b0 c0 a0 b0 c0 a0 b0 c1 a0 b0 c0

Señal MOVIMIENTO c0 a1 b1 b0 a0 c1

A+ B+ B- A- C+ C-

c0 c1

a0 a1 a0 a1

b0 A+ C+

B+ A- C-

b1 B-

REQUIERE UTILIZAR EL

MÉTODO DE LA CASCADA

GRUPOS = 2

BIESTABLES = Nº GRUPOS - 1

BIESTABLES = 2 -1 =1

¿NÚMERO DE GRUPOS?

MOVIMIENTO GRUPO C- A+ B+

I

B- A- C+

II




J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

MOVIMIENTO GRUPO

c0 a1

A+ B+ I

b1 b0 a0

B- A- C+

II

c1 C- I

COMPLETAR NOTACIÓN

DIBUJAR “NORMALIZADO”

EJERCICIO A+, B+, B-, C+, C-, A-

A+, A-, B+, B-, C+, C-




J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

2. SECUENCIADORES




J.A.L.M. - 11 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

2. SECUENCIADORES

EJERCICIO ¿DEDUCIR LA SECUENCIA??




J.A.L.M. - 12 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

SECUENCIADORES


BOMBAS Y MOTORES - OLEO

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

1. LAS BOMBAS HIDRÁULICAS. Las bombas hidráulicas son el componente básico del sistema oleohidráulico. Transforman la energía mecánica que proporciona el motor de arrastre (motor de combustión interna alternativo o eléctrico), en energía oleohidráulica, impulsando al fluido hacía el resto del sistema. Igual que los compresores, utilizados para comprimir el aire, hay bombas de:

desplazamiento positivo, también llamadas hidrostáticas, y de desplazamiento no positivo o hidrodinámicas. Se dice que una bomba es de desplazamiento positivo, cuando su órgano propulsor contiene elementos móviles de modo tal que

por cada revolución se genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, independientemente de la contrapresión a la salida. En este tipo de bombas la energía mecánica recibida se transforma directamente en energía de presión que se transmite hidrostáticamente en el sistema hidráulico.

En las bombas de desplazamiento positivo siempre debe permanecer la descarga abierta, pues a medida que la misma se

obstruya, aumenta la presión en el circuito hasta alcanzar valores que pueden ocasionar la rotura de la bomba; por tal causal siempre se debe colocar inmediatamente a la salida de la bomba una válvula de alivio o de seguridad con una descarga a tanque y con registro de presión,

Las bombas utilizadas en los circuitos oleohidráulicos son del tipo de desplazamiento positivo o hidrostáticas. Éstas proporcionan

un caudal de líquido y, además, soportan la resistencia que encuentra el líquido en su recorrido por las tuberías y en los actuadores, originándose una determinada presión




J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

NO POSITIVA CENTRIFUGA - HIDRODINÁMICA




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

NO POSITIVA AXIAL - HIDRODINÁMICA




J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

POSITIVA – PISTÓN – HIDROSTÁTICA




J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

POSITIVA – PISTÓN - HIDROSTÁTICA

CALCULAR FUERZAS, PRESIONES Y

DESPLAZAMIENTOS




J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

2. MONTAJE DE LA BOMBA – ARRASTRE MOTOR

EN LÍNEA (DIRECTA) Es necesario un acoplamiento LATERAL - EN PARALELO Cuando es necesario disponer de un montaje lateral del motor con respecto a la bomba, la transmisión puede ser realizada por

engranajes, cadena o correa pero en todos los casos esta disposición significaría una carga extra para los rodamientos de la bomba.

Algunas bombas vienen preparadas para soportar estas cargas adicionales y otras no. Cuando están construidas para este tipo de montaje, presentan en su interior un rodamiento extra ubicado en el frente de la carcaza

Cuando su efectúa, verifica o corrige un montaje lateral como el de la Fig. 2.4, debe tratarse que la distancia entra el motor y la bomba sean la mínimas posible a los efectos de minimizar las cargas sobre el eje de esta última .

Las bombas que no disponen de este rodamiento extra para el montaje que describimos, pueden ser utilizadas, si se provee una disposición como la que muestra la Fig. nro. 2.5 donde el motor transmite el movimiento sobre un eje con rodamiento y este queda acoplado a la bomba mediante un manchón elástico . Este eje soporta, con sus rodamientos la carga extra.




J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

3. CONSTITUCIÓN – PARTES - HIDROSTÁTICAS En el mercado, hay una gran diversidad de bombas hidrostáticas. Todas ellas constan de:

- Orificio de entrada o alimentación, por donde penetra el fluido a baja presión, normalmente impulsado por la presión atmosférica.

- Cámara de bombeo, en cuyo interior hay unos elementos móviles que van impulsando al fluido desde el orificio de entrada al orificio de salida.

- Motor de arrastre, que mueve a los elementos móviles de la cámara de bombeo.

- Orificio de salida del fluido hacía el circuito, a alta presión.




J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

4. CARACTERÍSTICAS Las características más importantes de funcionamiento de las bombas son:

- Presión nominal.- Es la presión máxima que puede soportar la bomba, durante un determinado tiempo, con la seguridad de que no se producirán averías en ella.

- Desplazamiento.- También llamado cilindrada, es el volumen de fluido que impulsa la bomba en cada revolución o en cada ciclo. Depende de sus características geométricas.

- Caudal nominal.- Es el volumen de líquido real que puede proporcionar la bomba en un tiempo determinado. Normalmente se expresa en litros por minuto. Depende del desplazamiento y de la velocidad de giro.

Caudal teórico = Desplazamiento x Revoluciones




J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Rendimientos:

- Rendimiento volumétrico.- Es la relación, en tanto por ciento, entre el caudal real que proporciona una bomba, y el caudal teórico obtenido a partir del valor del desplazamiento y de las revoluciones. La diferencia entre el caudal real y el teórico se debe a las fugas producidas en el interior de la bomba.

- Rendimiento mecánico???.- Representa las pérdidas por rozamiento mecánico.

- Rendimiento global.- Es la relación, en tanto por ciento, entre la potencia oleohidráulica cedida por la bomba y la potencia suministrada a ésta. Este coeficiente engloba las pérdidas por fugas y las debidas al rozamiento de los órganos móviles.

teóricoCaudalreal Caudal η v · 100

dasuministra Potenciabomba lapor cedida Potencia η g · 100

Potencia cedida por la bomba = Caudal suministrado x Presión de salida




J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

EJEMPLO:

Una bomba con seis cámaras de bombeo, de 8 cm3 de volumen cada una, está girando a una velocidad de 1000 r.p.m. alimentando un circuito oleohidráulico a una presión de 120 bar. El rendimiento volumétrico de la bomba es del 85% y consume una potencia de 1000 W. Obtener el rendimiento global de la bomba.

SOLUCIÓN: Como posee seis cámaras de 8 cm3 cada una, el desplazamiento total de la bomba es = 6 · 8 cm3 = 48 cm3

El caudal teórico de la bomba, volumen desplazado por unidad de tiempo, es el producto del desplazamiento por la velocidad de giro:

Qteórico = 48 cm3/rev· 1000 rev/min = 4800 cm3/minuto = 4,8 litros /minuto.

El caudal real cedido por la bomba, a causa de las fugas internas, es menor:

Qreal = Qt · v = 4,8 litros/minuto · 0,85 = 4,08 litros/minuto

La potencia cedida por la bomba es el producto de la presión por el caudal:

Pcedida = p · QR = 120 bar · 4,08 litros/minuto = = 120 · 105 N/m2 · 4,08 litros/minuto = 816 W

La relación entre la potencia cedida por la bomba y la potencia que consume es el rendimiento global de la misma:

dasuministra Potenciabomba lapor cedida Potencia η g 1000

816 ·100 = 81,6%




J.A.L.M. - 11 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

5. TIPOS DE BOMBAS Como se ha indicado anteriormente, las bombas más utilizadas son las hidrostáticas, entre las que se encuentran las de paletas, las de engranajes y las de pistones.




J.A.L.M. - 12 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

5.1.- BOMBAS DE PALETAS. Están constituidas por un rotor, provisto de unas paletas insertadas en ranuras radiales, que va girando en el interior de un estator excéntrico u ovalado Al girar el rotor, la fuerza centrífuga desplaza hacía fuera a las paletas, pegándolas contra el estator, formando así, éstas, junto al rotor y al estator, una cámara cerrada y de volumen variable. Al ir aumentando el volumen, se produce aspiración sobre el orificio de entrada, y, al disminuir, impulsa al fluido por el orificio de salida.

CAUDAL BOMBA TALLER

PAR BOMBA TALLER




J.A.L.M. - 13 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

CAUDAL VARIABLE

Cuando el eje del rotor es desplazable -excentricidad variable-, se tiene una bomba de constitución algo más compleja, pero de caudal

variable. Al ir aumentando la excentricidad, aumenta el desplazamiento de la bomba, es decir, el volumen desplazado de aceite en cada vuelta, y, por tanto, el caudal. Se dice que una bomba es de caudal variable cuando, sin modificar la velocidad de giro de la misma, se puede modificar el caudal. Este efecto se consigue si el desplazamiento de la bomba -volumen desplazado en cada revolución- se puede modificar.




J.A.L.M. - 14 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

EQUILIBRADA Algunas bombas de paletas se construyen con dos orificios de entrada y otros dos de salida. De esta forma, se consigue: - Aumentar el caudal, pues el

desplazamiento es el doble que en una bomba normal de igual tamaño.

- La suma de las fuerzas de reacción que ejerce el aceite sobre el rotor, al tener las dos salidas y las dos entradas en dos puntos opuestos, está equilibrada. Esto redunda en un giro más suave y un desgaste menor.




J.A.L.M. - 15 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

BOMBA EQUILIBRADA Una bomba es equilibrada cuando la fuerza de reacción total que ejerce el aceite sobre el rotor de la misma es nula. Sólo se crea, sobre el rotor, un par resistente que se opone al giro del mismo y que ha de vencer el motor de arrastre de la bomba. Estas bombas tienen un funcionamiento más suave y desgastan menos los cojinetes sobre los que giran los ejes soportes del rotor.




J.A.L.M. - 16 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

5.2.- Bombas de ENGRANAJES. Son las más utilizadas, por su economía y sencillez, aunque con ellas no se puede modificar el volumen desplazado en cada revolución y, por tanto, son de caudal fijo. Se utilizan para presiones de hasta unos 200 bar. Las hay de engranajes externos y de engranajes internos. Las de engranajes externos están constituidas por dos ruedas dentadas externamente, engranadas entre sí, que al girar, en sentidos contrarios, van desplazando el aceite. Una de ellas, el piñón impulsor, está movida por el motor de arrastre de la bomba, y la otra, el piñón conducido, está montada libre sobre su eje de giro, girando en sentido contrario.




J.A.L.M. - 17 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

ENGRANAJES HELICOIDALES




J.A.L.M. - 18 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Las de engranajes internos están constituidas también por dos engranajes, pero, en este caso, el piñón impulsor gira en el interior de otro más grande, hueco y con dientes internos. Entre ellos, se coloca, en una zona, un separador en forma de media luna. El rotor, al girar, obliga también a girar al engranaje de dientes internos en el mismo sentido que él. El aceite va ocupando el espacio que dejan los dientes, al ir separándose, junto al orifico de entrada, y es impulsado, por el orifico de salida, al ir engranado de nuevo.




J.A.L.M. - 19 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

5.3.- Bombas de PISTONES. Son las más eficientes, especialmente cuando se trata de obtener altas presiones a altas velocidades de giro, aunque son más complejas y más caras que las anteriores. Se construyen de caudal fijo y de caudal variable y están constituidas por uno o varios cilindros en cuyo interior se desplaza un émbolo o pistón. En función de la posición que ocupen los cilindros, con relación al eje de giro del motor de arrastre, pueden ser de pistones axiales o de pistones radiales.




J.A.L.M. - 20 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

5.3.1.- Bomba de PISTONES RADIALES.

Las bombas de pistones radiales son las que llevan los cilindros, y sus pistones correspondientes, montados perpendicularmente al eje de giro de la bomba, es decir, según el radio del rotor. Las hay de diferentes tipos. En la figura inferior, se muestra un esquema de una bomba de pistones radiales de leva giratoria. Al girar la leva, los pistones alojados en los cilindros practicados en el rotor, que está fijo, siguen un movimiento de vaivén, ayudados por la fuerza de un muelle. Los pistones, en su movimiento de vaivén, aspiran y expulsan el aceite por unas válvulas que comunican el cilindro con el orificio de admisión y con el orificio de salida.




J.A.L.M. - 21 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

5.3.2.- Bomba de PISTONES AXIALES. Las bombas de pistones axiales pueden ser de muy distintos modelos, pero, en todos ellos, los cilindros están situados paralelamente al eje de giro de la bomba o formando un cierto ángulo relativamente pequeño. En la figura, se muestra el esquema de una bomba de pistones axiales en línea y de caudal fijo. En el cuerpo de la bomba -estator-, hay practicados una serie de taladros que forman los cilindros, comunicados, a través de unas válvulas, con los orificios de entrada y salida del aceite. El eje de arrastre hace girar la placa giratoria, con lo que los pistones se encuentran sometidos a un movimiento de vaivén. Cada uno de los pistones actúa como una bomba independiente, impulsando el aceite correspondiente a su cilindrada. Se trata, por tanto, de una bomba de caudal fijo. Estas bombas, con una estructura similar, se construyen también de caudal variable, para lo que es preciso dotarlas de los mecanismos que permitan que la carrera de los pistones sea variable. Este efecto se puede conseguir realizando las dos modificaciones siguientes:

- haciendo que sea todo el conjunto formado por el bloque de cilindros -con los pistones- el que gire - haciendo que la placa no gire, pero que pueda cambiar su inclinación y, por tanto, modificar la carrera de los pistones.




J.A.L.M. - 22 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

SIMBOLOGÍA




J.A.L.M. - 23 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

6. APLICACIONES. Actualmente, hay una gran diversidad de bombas que cubren amplios márgenes de funcionamiento. Los tres tipos estudiados se construyen en distintos tamaños y, por lo general, las bombas de pistones son las que proporcionan mayor caudal, trabajan a mayor velocidad y pueden soportar mayores presiones. Las bombas de paletas tienen valores intermedios y son las de engranajes las que producen menor caudal. A título orientativo, se exponen en la siguiente tabla los valores más usuales de funcionamiento de los distintos tipos de bombas.

ACTIVIDAD:

BOMBA DE CAUDAL VARIABLE Dibujar de forma esquemática y, a una escala determinada, una bomba de pistones axial de caudal fijo con placa-eje giratoria. Sobre el mismo dibujo, representar la placa sobre la que deslizan los pistones con tres inclinaciones diferentes: 0, 30 y 45 grados. Se pide: 1. Determinar, sobre el dibujo, el diámetro

de los pistones y la carrera que se obtiene para las tres posiciones posibles de la placa.

2. Calcular, con los datos del apartado anterior, el desplazamiento o cilindrada unitaria para cada caso.

3. Calcular el caudal de la bomba, en cada caso, si posee 6 cilindros y gira a 4000 r.p.m.

TIPO DE BOMBA

Velocidad (r.p.m.)

Caudal (L/min)

Presión (bar)

Rendimiento (%)

Engranajes 700 ÷ 4000 0,7 ÷ 600 15 ÷ 175 65 ÷ 80

Paletas 1200 ÷ 4500 2 ÷ 1000 15 ÷ 175 70 ÷ 85

Pistones 600 ÷ 6000 2 ÷ 1800 50 ÷ 350 75 ÷ 90




J.A.L.M. - 24 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA




J.A.L.M. - 25 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Marcas comerciales Páginas de www


UNIDAD HIDRÁULICA

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

1. LA UNIDAD HIDRÁULICA. Para el suministro del caudal de aceite al circuito oleohidráulico en las condiciones adecuadas, es preciso utilizar una serie de elementos que, normalmente, se agrupan en lo que se llama la unidad hidráulica. La unidad hidráulica transforma mediante un motor, normalmente eléctrico o de combustión interna, y una bomba, la energía suministrada al motor en energía hidráulica.



UNIDAD HIDRÁULICA

J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Está constituida (Fig. 2) por los siguientes elementos:

1. Depósito en el que se almacena el aceite.

2. Filtro en el conducto de aspiración, para eliminar las partículas extrañas mediante la utilización de un material poroso.

3. Bomba que impulsa el aceite con su motor de arrastre, M.

4. Válvula limitadora de presión o de seguridad.

5. Manómetro que indica la presión del aceite en el circuito de utilización.

6. Manómetro que indica la presión en el circuito de retorno.

7. Filtro en el retorno. Es el más utilizado. Recoge las partículas que se han podido producir en todo el circuito.

8. Válvula de vaciado del depósito.

Además, suelen llevar incorporado un visor, que permite conocer el nivel de aceite, un filtro o rejilla en la boca de llenado de aceite y un respiradero, con filtro para el aire, que mantiene el interior del depósito a la presión atmosférica. Pueden llevar también un termómetro para conocer la temperatura del aceite, y un imán en alguno de los filtros, que retiene las partículas metálicas.

Fig. 2.- Componentes de la unidad hidráulica.

1

2

3

8

4

5 6

7

M



UNIDAD HIDRÁULICA

J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA



UNIDAD HIDRÁULICA

J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

2. EL FILTRO.



UNIDAD HIDRÁULICA

J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

3. EL MANÓMETRO Marcas comerciales Páginas de www


INTERCAMBIADOR DE CALOR

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

1. INTERCAMBIADORES DE CALOR.

AGUA – ACEITE AIRE- ACEITE Para un óptimo funcionamiento del circuito oleohidráulico, la temperatura del aceite debe estar comprendida entre 50 ºC y 55 ºC. A menor temperatura, aumenta la viscosidad, y, por consiguiente, las pérdidas de carga; a mayor temperatura, disminuye excesivamente la viscosidad, y, por tanto, también disminuye su capacidad de engrase, aumentando rápidamente el desgaste de los elementos. Si no se controla la temperatura del aceite, ésta puede ir incrementándose más o menos rápidamente, según el valor de la temperatura ambiente, por efecto del rozamiento interno al circular el aceite por las tuberías y elementos singulares. Para mantener la temperatura del aceite dentro del intervalo deseado, se recurre, cuando es preciso, a la utilización de los intercambiadores de calor.



INTERCAMBIADORES DE CALOR

J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

2. TIPOS AGUA – ACEITE Éstos pueden ser intercambiadores de aceite-agua y de aceite-aire. En ambos casos, el funcionamiento es similar: el aceite se hace circular por un serpentín, alrededor del cual circula, en un caso, una corriente de agua impulsada por una bomba, y, el otro caso, una corriente de aire impulsada por un ventilador.



INTERCAMBIADORES DE CALOR

J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

AIRE- ACEITE Para una mayor eficiencia del intercambiador de calor, se ha de construir de materiales que sean buenos conductores del calor, como lo son el cobre y el aluminio. CALENTADORES DEL ACEITE En ocasiones, cuando la temperatura ambiente es muy fría, es preciso calentar el aceite. Para ello, se utilizan calentadores eléctricos, constituidos por una resistencia eléctrica en el interior de un tubo cerrado herméticamente, que se introduce en el depósito de aceite.


ACTUADORES HIDRÁULICOS

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

1. ACTUADORES: CILINDROS Y MOTORES. Los actuadores (igual que en los circuitos neumáticos) son los elementos que transforman la energía del fluido, en este caso del aceite, en energía mecánica. A los actuadores que producen un movimiento lineal, se les llaman cilindros, y a los que producen un movimiento rotativo, se les llama motores.

Fig. 1- Aplicación de un cilindro de doble efecto.




J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

2. CILINDROS HIDRÁULICOS. Los cilindros oleohidráulicos –o simplemente hidráulicos- están compuestos, igual que los neumáticos, por un émbolo circular unido a un vástago que se mueve, por efecto de la presión del aceite, sobre las caras del émbolo en el interior de un cilindro hueco. Cada uno de ellos está caracterizado por su presión máxima de trabajo y su tamaño. El tamaño del cilindro viene determinado por su diámetro interior y por la carrera. Por la forma de trabajar pueden ser de simple efecto o de doble efecto. 6.1.1.- Cilindro de simple efecto. Sólo tienen una conexión para el aceite y, por tanto, la presión de éste sólo puede actuar sobre una de las caras del émbolo, realizando el vástago la carrera contraria por la acción de fuerzas externas o de un muelle.




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

6.1.2.- Cilindro de doble efecto. Los cilindros de doble efecto realizan la carrera de avance y retroceso por efecto de la presión del aceite que les llega por una u otra cara del émbolo. Para algunas aplicaciones concretas se utilizan cilindros especiales (de simple o doble efecto). Unos de los más extendidos, especialmente en las máquinas de obras públicas, grúas, etc., son los cilindros telescópicos. Estos cilindros tienen varios pistones de distintos diámetros, situados unos dentro de los otros y montados de forma tal que la presión del aceite los va haciendo desplazarse de sucesivamente. Se consigue así una gran carrera sin aumentar excesivamente el tamaño del cilindro.




J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

6.1.3.- CÁLCULO. Para el cálculo de un cilindro, conocida la presión de trabajo (p), la carrera necesaria (L) y la fuerza requerida (F), es preciso determinar la superficie (S) de trabajo del émbolo y su diámetro (D). Sin considerar las pérdidas por rozamiento y fugas del aceite, que puede suponer un rendimiento global de un 85% al 95%, resulta que:

F = p · S pFS

4Dπ

2

= pF

p · π4·FD

Si se trata de calcular la superficie del émbolo que lleva insertado el vástago, habrá que restarle la sección de éste. El caudal (Q) necesario dependerá, para un cilindro de diámetro determinado, de la velocidad (v) de desplazamiento requerida:

S · v tS · L

TiempoVolumenQ




J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Y la potencia empleada es:

Potencia = F · v = p · S · = p · Q

EJEMPLO:

Determinar el diámetro de un cilindro de simple efecto cuyo vástago debe de realizar una fuerza de 30 000 N utilizando una presión de trabajo de 200 bar.

SOLUCIÓN: El diámetro correspondiente es:

4·DS

2

3.14cm 4·154·SD

2

4.37 cm La superficie de trabajo del émbolo será:

2cm 152m 00023

mN 5200·10

N 00030bar 200

N 00030PFS

2

tL




J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

3. MOTORES HIDRÁULICOS.

Los motores hidráulicos son actuadores que transforman la energía hidráulica del aceite -presión- en energía mecánica de rotación en el eje del motor. Son, por tanto, máquinas que realizan la función inversa de las bombas hidráulicas.




J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Por ser su constitución muy similar a la de las bombas, no se hace aquí una descripción de los mismos. En las bombas hidráulicas el eje del motor de arrastre es el que impulsa al aceite y lo pone en movimiento; en cambio, en los motores hidráulicos, el proceso es el contrario: la circulación del aceite hace que gire el eje del motor, proporcionando un par motor y una determinada velocidad. Por lo general, estos motores pueden girar en un sentido u otro sin más que cambiar el sentido de circulación del aceite y cambiar de posición alguno de sus elementos.




J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Los tipos de motores hidráulicos son los mismos que los que se han estudiados para las bombas: los de paletas, los de engranajes y los de pistones.

- Motores de paletas.- En estos motores, el aceite empuja sobre la superficie de las paletas, haciendo que gire el rotor.

- Motores de engranajes.- El aceite actúa sobre los dientes de los engranajes, haciéndolos girar.

- Motores de pistones.- Pueden ser radiales o axiales, y, en ambos casos, el aceite empuja a los pistones, imprimiéndoles un movimiento lineal que se transforma en el giro del eje motor.

Los más eficaces y utilizados son los de pistones axiales para los motores rápidos y los de pistones radiales para motores más lentos. Los motores hidráulicos también pueden ser de cilindrada constante o de cilindrada variable. Cuando son de cilindrada variable, permiten, modificando su cilindrada, aumentar o disminuir el par que proporcionan, lo cual hace de ellos unas máquinas muy útiles cuyas aplicaciones están aumentando. Las características básicas de los motores hidráulicos son la cilindrada, el par motor, la velocidad de giro, la presión de trabajo y el caudal.




J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

TRANSMISIONES HIDROSTÁTICAS

Las transmisiones hidrostáticas emplean un líquido a gran presión y poca velocidad para transmitir el par del motor hasta las ruedas motrices. Para ello, se realiza una doble transformación de energía. La energía mecánica cedida por el motor de combustión se transforma, utilizando una bomba, en energía hidráulica que, a su vez, se transforma en energía mecánica mediante un motor hidráulico. Este tipo de transmisión realiza la misma función que la transmisión mecánica de un vehículo (embrague, caja de cambios y árboles de transmisión) pero con una unión, entre el elemento motriz y el conductor, a través de tuberías de aceite a presión.

BOMBA VARIABLE?? MOTOR VARIABLE??




J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

EJERCICIOS Al aumentar la inclinación-ángulo de la placa de un motor hidráulico, que efecto se

produce en su velocidad y par?? Supuestas constantes las variables de entrada: presión y caudal.

Al aumentar la inclinación-ángulo de la placa de una bomba hidráulica, que efecto se produce en su caudal y presión??

Supuestas constantes las variables de entrada: velocidad y par.

Relación de transmisión del sistema bomba-motor

BOMBA_MOTOR 01.avi

BOMBA_MOTOR 00.avi

BOMBA_MOTOR%2001.avi

BOMBA_MOTOR%2000.avi




J.A.L.M. - 11 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

SUMINISTRAMOS: PAR GIRO (rpm)

SE OBTIENE: CAUDAL ALTO BAJO

PRESIÓN? BAJO ALTO

SUMINISTRAMOS: CAUDAL PRESIÓN??

SE OBTIENE:

GIRO BAJO ALTO PAR ALTO BAJO

POTENCIA = constante AMPLIO INTERVALO DE TRANSFORMACIÓN de PAR Y GIRO


CIRCUITOS OLEOHIDRÁULICOS-CONTROL

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

1. ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL. Los elementos de mando y control que se utilizan en los circuitos oleohidráulicos, son, por su constitución, muy semejantes a los estudiados para los circuitos neumáticos y las funciones que realizan son las mismas. Por ello, se pueden clasificar del mismo modo que se hizo para los neumáticos:

VÁLVULAS DE CONTROL DE DIRECCIÓN.

VÁLVULAS REGULADORAS DE

CAUDAL.

VÁLVULAS REGULADORAS DE

PRESIÓN.

CON MANDO

AUTOMÁTICAS

Limitadoras de presión. Reguladoras de presión. De secuencia.

DISTRIBUIDORES.- Con un determinado número de vías y posiciones: 2/2, 3/2, 4/2, 4/3, 5/3, etc.

Unidireccionales. Selectoras de circuito. De simultaneidad.

Fijas y regulables. Unidireccionales o bidireccionales.



CIRCUITOS OLEOHIDRÁULICOS- CONTROL

J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

Dada la similitud entre estos elementos y los estudiados para los circuitos neumáticos, en este apartado sólo se hace mención de aquellos aspectos que en el caso de los circuitos oleohidráulicos son distintos. En el caso de los distribuidores neumáticos, el aire de retorno se dejaba escapar a la atmósfera. Con el aceite, por razones obvias, no se puede hacer así, y es preciso disponer de un circuito de retorno de aceite hasta el depósito; por tanto, los orificios de escape o de retorno de los distribuidores oleohidráulicos han de estar conectados a las tuberías de retorno al depósito. Otro aspecto diferenciador importante es que la bomba, en el circuito oleohidráulico, ha de estar en marcha continuamente, pues, al ser el aceite incompresible, los actuadores dejan de moverse si la bomba no está enviando caudal de aceite en cambio en los circuitos neumáticos el depósito de aire almacena energía neumática que se puede utilizar estando el compresor en reposo. Por otra parte, si en el circuito oleohidráulico, en un momento dado, el consumo de aceite de los actuadores es nulo, o simplemente es menor que el proporcionado por la bomba, es preciso prever un sistema que elimine las sobrepresiones que se producirían sobre la bomba, por lo que en los circuitos oleohidráulicos, se ha de instalar, a la salida de la bomba, un limitador de presión, y los distribuidores, en su posición neutral, tienen una característica especial, pudiendo ser de centro abierto o de centro cerrado.

Distribuidor hidráulico.




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

DE CENTRO ABIERTO: Como se aprecia en la figura 95 en la posición neutral del distribuidor 4/3, sin actuar sobre el mismo, el aceite procedente de la bomba, tiene el paso libre de retorno hacía el depósito, permaneciendo las tuberías procedentes del actuador (cilindro de doble efecto, en este caso) cerradas. El vástago del cilindro permanece inmóvil, la bomba está funcionando y el aceite pasa libremente por el distribuidor hacia el depósito. Es preciso colocar la válvula limitadora de presión, pues, cuando se actúe sobre el distribuidor y se deje el paso libre hacia una de las cámaras del cilindro, al llegar a su final de carrera, el aceite que llena completamente el circuito retorna, al depósito por la válvula limitadora de presión, evitando sobrepresiones.

E18_16

Distribuidor con centro abierto y válvula limitadora de presión.

CONTROL POSICIÓN (con aceite NO AIRE) Preciso --- Sencillo




J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

De centro cerrado: Los distribuidores de centro cerrado se utilizan normalmente con bombas de caudal variable (¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.). Cuando no se actúa sobre el distribuidor 4/3, la bomba no envía caudal de aceite y las dos cámaras del cilindro están bloqueadas, permaneciendo inmóvil el vástago. Al actuar sobre la palanca de mando del distribuidor, en uno u otro sentido, el aceite procedente de la bomba comienza a entrar a una de las cámaras del cilindro, a la vez que el aceite que había en la otra cámara, tiene el paso libre hacía el depósito.

Los distribuidores proporcionales, estudiados en la lección anterior, son especialmente útiles en los circuitos oleohidráulicos. La posición del vástago de un cilindro, su fuerza y su velocidad, la velocidad de giro de un motor o el par producido, etc. son magnitudes que se pueden controlar con gran precisión y facilidad utilizando los distribuidores proporcionales para el control de los actuadores oleohidráulicos.

Distribuidor con centro cerrado y bomba de caudal variable.




J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

2. APLICACIONES. Las aplicaciones de la oleohidráulica están hoy centradas en aquellas actividades en las que se requiere una fuerza considerable, como es el caso de la maquinaría de obras públicas, las transmisiones hidrostáticas en máquinas automotrices, etc., y en los casos en los que se desea un control preciso del posicionamiento de los actuadores, como ocurre en los procesos de fabricación industriales, en el control de actuadores en aviación, barcos, vehículos, etc. En el esquema de la figura se representa un circuito oleohidráulico para el control de tres actuadores: un motor reversible, un cilindro de doble efecto y otro de simple efecto.

AA

UNIDAD

HIDRÁULICA




J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

La unidad hidráulica consta de filtros de entrada y salida, bomba de caudal constante, limitador de presión, manómetro y un distribuidor 4/2 de mando por palanca que, en la posición indicada en la figura, corta el paso del aceite procedente de la bomba hacía el circuito, devolviéndolo al depósito. La bomba, en este caso, está trabajando en vacío, sin encontrar resistencia. Cuando se actúa sobre el distribuidor 4/2 de la unidad hidráulica (posición A), el aceite tiene el paso libre hacia el conducto de presión de los actuadores, pero, si no se está actuando sobre ninguno de los distribuidores de mando de los actuadores, la válvula limitadora de presión se abre, a la presión prefijada, y el aceite vuelve al depósito. En esta posición, el aceite está a presión en la línea de suministro de aceite a los actuadores (flechas de color rojo), y la actuación, sobre los distribuidores de mando, del motor reversible, el cilindro de doble efecto o el cilindro de simple efecto, produce una rápida respuesta en el movimiento de los mismos. Los distribuidores de mando del motor reversible y del cilindro de doble efecto son del tipo 4/3 con la posición neutral de centro cerrado. Al actuar sobre la palanca de mando, en uno u otro sentido, se produce el giro del motor o el movimiento del vástago, en el sentido correspondiente a la circulación del aceite. Para el control del cilindro de simple efecto, se ha colocado un distribuidor 3/2 NC.


CIRCUITOS OLEOHIDRÁULICOS-CONTROL

J.A.L.M. - 7-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

9.- SIMBOLOGÍA OLEOHIDRÁULICA.

SÍMBOLO DESCRIPCIÓN SÍMBOLO DESCRIPCIÓN Línea de presión. Cilindro simple efecto sin

muelle.

Línea de pilotaje. Cilindro simple efecto con retorno por muelle.

Unión. Cilindro de simple efecto de salida con resorte.

Empalme rápido con antirretorno. Cilindro doble efecto.

Bomba de caudal fijo. Cilindro doble efecto

diferencial.

Bomba de caudal variable. Cilindro doble efecto con

amortiguación regulable.

Acumulador. Motor hidráulico rotativo unidireccional.

Retorno al depósito. Motor hidráulico rotativo bidireccional.

Filtro. Actuador hidráulico giratorio limitado.

Manómetro. Distribuidor 2/2 NC de mando con palanca con retención.

Termómetro. Distribuidor 3/2 NA mando oleohidráulico y retorno con muelle.

.Caudalímetro. Distribuidor 4/2 monoestable de mando por rodillo.

Enfriador. Distribuidor 4/2 biestable con dos relés.

Calentador. Distribuidor 3/3, con mando manual y posición neutra central.

Limitador de presión. Válvula de seguridad.

Distribuidor 5/2 con mando por palanca con retención.

Regulador de Válvula de estrangulación




J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

presión. fija y regulable.

Válvula de secuencia. Válvula antirretorno

Válvula de secuencia con antirretorno. Válvula de estrangulación

unidireccional.

Válvula selectora. Función O. Válvula de simultaneidad.

Función Y.


ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

1. INTRODUCCIÓN.

La aplicación de los circuitos neumáticos ha experimentado un desarrollo muy considerable cuando se han unido las tecnologías neumáticas con las tecnologías eléctricas y electrónicas. Aunque, en un principio, los circuitos neumáticos tenían todos sus componentes neumáticos, la complejidad creciente de los mismos, especialmente de los elementos empleados para el control, producto de la exigencia cada vez mayor de nuevas funciones, ha hecho que se incorporen elementos eléctricos. Las ventajas obtenidas con ellos son numerosas e importantes.

Solamente en circuitos muy simples o en lugares en los que los peligros de incendio o explosión son muy acusados, por la presencia de una fuerte humedad o la utilización de materiales muy inflamables, etc., se utilizan actualmente los circuitos neumáticos puros.

En general, es preferible utilizar el aire comprimido como fuente de energía para producir movimientos con los actuadores y dejar el control del circuito a elementos eléctricos o electrónicos. Se tienen así los circuitos electroneumáticos (Fig. 2), caracterizados por la utilización de elementos capaces de transformar señales eléctricas en neumáticas y viceversa.



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 2-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Fig. 2.- Esquema de un circuito electroneumático.

C I R C U I T O E L E C T R O N E U M Á T I C O

CONTROLADOR Procesadores de señales

eléctricas.

DISTRIBUIDORES ELECTRONEUMÁTICOS

(Generan señales neumáticas)

SENSORES Captadores de presión o posición

(Generan señales eléctricas)



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 3-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Las ventajas que tiene la utilización de los circuitos electroneumáticos, son:

La velocidad de la corriente eléctrica es muy superior a la del aire, por lo que la transmisión de señales dentro del circuito es mucho más eficaz hacerla con corriente eléctrica. De esta forma, el tiempo de transmisión se puede considerar nulo e independiente de la distancia a recorrer.

Las pérdidas de energía en la transmisión de señales son mucho menores en el caso de utilizar energía eléctrica. Es más costoso transportar aire por una tubería (pérdida de carga) que electrones por un cable (pérdida de tensión).

Resulta otro ahorro de energía el hecho de no tener que hacer una conversión de energía eléctrica en neumática. Normalmente, la energía neumática se obtiene, a partir de la energía eléctrica, con compresores que tienen un motor eléctrico, conversión en la que hay unas pérdidas considerables por el bajo rendimiento de los compresores.

Los elementos de control eléctricos o electrónicos son bastante más baratos que los neumáticos. Son más pequeños, ocupando menos volumen en la instalación y, además, son más fiables y duraderos.



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 4-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Por la diversidad de elementos electrónicos que existen actualmente, éstos permiten, fácilmente, realizar complejas funciones de control, que pueden incluir cálculos, temporizaciones, comparaciones, etc. de múltiples señales.

Los elementos de actuación y los sensores pueden situarse muy alejados de los elementos de control, puesto que la distancia a recorrer entre ellos, por las señales generadas, se hace a través de líneas eléctricas y no por tuberías de aire comprimido.

Son fácilmente reprogramables para que realicen funciones distintas y son fácilmente integrables en una red general de control interactuando con otros sistemas.

Actualmente, con el enorme desarrollo adquirido por las redes informáticas, que aumenta día a día, es posible controlar, programar, diagnosticar, etc. sistemas electroneumáticos de distintas empresas y en distintas localidades por personal especializado, facilitando así estas tareas a la empresa.



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 5-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

2.- SENSORES. Los sensores son los elementos que se utilizan para proporcionar señales de entrada a los elementos de control, en procesos simples, se emplean los interruptores eléctricos, que pueden estar normalmente cerrados (NC) o normalmente abiertos (NA).

Se pueden utilizar para detectar la posición final -finales de carrera- del vástago de un cilindro en su recorrido de avance o retroceso, o la presencia o no de un determinado objeto móvil -detectores de posición-. Según su funcionamiento, pueden ser:

Sensores mecánicos.- Son interruptores mecánicos de dos o tres contactos que cambian de la posición de abierto a la de cerrado, o viceversa, por medio de un rodillo o palanca que es, a su vez, accionada por el elemento móvil cuya posición se desea detectar. Cuando se colocan para detectar la posición final del vástago de un cilindro, se denominan finales de carrera (Fig. 3).

Fig. 3.- Finales de carrera mecánicos.



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 6-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Sensores magnéticos de proximidad.- Están constituidos por un interruptor, encerrado en una cápsula de resina epoxy, que es accionado por medio de un campo magnético. Se utilizan para detectar la posición del émbolo de un cilindro neumático. Para ello, los émbolos de los cilindros neumáticos van provistos de un anillo magnético (Fig. 4-A) que al pasar por las proximidades del sensor, cierra el contacto. Tienen un tamaño muy reducido, bajo costo, elevada fiabilidad y se colocan muy fácilmente sobre el cilindro. Estos sensores pueden ser activos o pasivos. Se denominan “pasivos” cuando no precisan alimentación eléctrica y actúan únicamente como interruptores, cuando van provistos de toma de corriente y pose en un circuito interno adicional se denominan “activos”, estos pueden ir provistos de un led luminoso que sirve de indicador de su estado de accionamiento. En este caso, poseen tres hilos de conexión: conexión al positivo de alimentación, conexión al negativo y conexión de la señal de salida. La alimentación más usual es de 12 o 24 V de corriente continua.



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 7-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Presostatos.- Son convertidores de señales de presión en señales eléctricas. Están constituidos por una membrana sobre la que actúa, por una de sus caras, la presión del aire comprimido y, por la otra, la fuerza de un muelle. Cuando la presión del aire comprimido es suficiente para vencer la fuerza de muelle (ésta puede ser regulable con un tornillo), el desplazamiento de la membrana actúa, directamente o por medio de una palanca, sobre un interruptor (Fig. 5). Se utilizan para controlar los sucesos en los que es preciso que la presión alcance un determinado valor para que se produzcan. Es el caso de los dispositivos de seguridad, las alarmas, la puesta en marcha de los motores de los compresores o la detección del final de carrera del vástago de un cilindro. En este último caso, se colocan de forma que se aproveche el hecho de que, hasta que el vástago no llega al final de su carrera, la presión no alcanza su valor máximo.

Fig.5.- Presostato.



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 8-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

En la Fig. 6, se representa, con más detalle, un presostato o conversor de señales neumáticas en eléctricas de 3 contactos. Cuando la señal neumática de entrada es baja, los contactos NA-COMÚN están abiertos y los NC-COMÚN cerrados; al aumentar la presión de entrada sobre la membrana de mando, ésta actúa sobre la palanca de mando, invirtiendo la posición de los contactos, los contactos: NA-COMÚN están cerrados y los contactos NC-COMÚN, abiertos.

E17_07 Fig. 6.- Conversor neumático-eléctrico.



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 9-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

ACTIVIDAD: Instalar, sobre un cilindro neumático de doble efecto (figura adjunta), dos finales de carrera mecánicos, dos magnéticos y dos presostatos. Realizar el control del movimiento del vástago del cilindro mediante dos distribuidores 3/2 NC de accionamiento manual. Se pide:

1. Realizar un esquema de la instalación neumática y eléctrica.

2. Comprobar, con un polímetro o una lámpara piloto, el funcionamiento de los finales de carrera, indicando las señales que se obtienen cuando el vástago está en cada una de sus posiciones extrema.

3. Comprobar el circuito y sus elementos con un programa de simulación.

PRESOSTATO 1

SENSOR

MAGNÉTICO 1

SENSOR

MAGNÉTICO 2

FINAL DE CARRERA MECÁNICO 1

PRESOSTATO 2

FINAL DE CARRERA MECÁNICO 2



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 10-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

3.- DISTRIBUIDORES ELECTRONEUMÁTICOS. Los distribuidores electroneumáticos (también llamados electroválvulas) son elementos que transforman una señal eléctrica en una señal de presión neumática. Atendiendo al tipo de respuesta que proporcionan, los hay de dos clases: los distribuidores proporcionales y los distribuidores no proporcionales. 3.1.- Los distribuidores electroneumáticos no proporcionales. Son como los distribuidores que se han estudiado en la lección anterior, pero dotados de mando eléctrico mediante un electroimán. Al pasar la corriente eléctrica continua (Fig. 7) por una bobina, se genera un campo magnético que produce una fuerza de atracción sobre el núcleo de hierro dulce. El desplazamiento del núcleo se aprovecha para empujar el elemento de mando del distribuidor.

Estos distribuidores se llaman no proporcionales porque la respuesta que proporcionan, es del tipo “todo o nada”, o dejan libre el paso del aire comprimido o lo cortan completamente, sin tener posiciones intermedias, en las que dejen circular el fluido con una cierta restricción. Son, en consecuencia elementos, que funcionan según el modelo digital (0/1).

Fig.7.- Mando eléctrico de un distribuidor.



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 11-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

A

B

C

D

E

F

La mayor parte de estos distribuidores funcionan con corriente eléctrica continua, de 24 V, eliminando así la posibilidad de accidentes por descargas eléctricas a los operarios. Son muy fiables y de larga duración. Los más utilizados son: Monoestable 2/2 NC con una sola bobina y retorno por muelle (Fig. 8-A). Al

dejar de pasar la corriente eléctrica por la bobina, el distribuidor vuelve a su posición inicial por el efecto del muelle de retorno. Si hay señal eléctrica, hay presión a la salida; en caso contrario, no.

Monoestable 3/2 NC con una sola bobina y retorno por muelle (Fig. 8-B). Similar al anterior, pero, en la posición de reposo, descarga el circuito a la atmósfera.

Monoestable 4/2 o 5/2 con una sola bobina y retorno por muelle. (Fig. 8-C y D). Tienen dos posibles salidas para el aire, y el retorno es también por muelle. La presión se transmite a una u otra salida según que la señal eléctrica esté activada o no.

Biestable 4/2 o 5/2 con dos bobinas. (Fig. 8-E y F). En este caso, el distribuidor se dice que es biestable por el hecho de que permanece en la posición en que se encuentra hasta que no recibe una señal en cualquiera de las dos bobinas. Tiene, por tanto, “memoria”. Cuando recibe un impulso eléctrico, en una de las dos bobinas, cambia a la posición correspondiente, y permanece en ella, aunque desaparezca la señal que ha producido el cambio. Así permanece hasta que otra señal, en la bobina opuesta a la anterior, cambie de nuevo su posición.

Fig. 8.- Símbolos de distribuidores con mando

eléctrico.



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 12-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

En la figura se representa, con cierto detalle, un conversor eléctrico-neumático. Normalmente, la salida de presión (2) está conectada al escape, pero cuando el conversor recibe una señal eléctrica por el contacto 1, la electroválvula acoplada al mismo abre la válvula (color rojo) de pilotaje, que deja pasar el aire a presión sobre la válvula principal que se abre y deja pasar el aire a presión hacia el circuito de salida.

Fig.9.- Conversor eléctrico-neumático.



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 13-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Cuando el circuito neumático es relativamente complejo y se necesitan bastantes elementos de control, existen en el mercado grupos compactos de distribuidores electroneumáticos que facilitan, por una parte, las conexiones y la comprensión del circuito y, además, lo simplifican. Las tomas de aire de presión de cada uno de ellos se unen en una sola, y lo mismo se hace con el contacto común del circuito eléctrico.

Fig. 10.- Bloque de distribuidores o electroválvulas.



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 14-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

3.2.- Distribuidores electroneumáticos proporcionales. En los últimos años, se han introducido con éxito creciente, los distribuidores proporcionales, que permiten un control muy preciso de la posición y de la velocidad de los actuadores. Con el desarrollo de la electrónica, y su aplicación a los mandos eléctricos de los distribuidores clásicos, se han conseguido electroválvulas en las que el desplazamiento de la corredera, que abre o cierra el circuito, se realiza de forma progresiva y no de la forma “todo o nada” como ocurre en los distribuidores no proporcionales.

Para los distribuidores proporcionales, se utilizan electroimanes proporcionales. En estos electroimanes, mediante un botón giratorio de mando, se regula o controla el valor de la intensidad de corriente que pasa por la bobina y, en consecuencia, se obtiene un electroimán que produce una fuerza de atracción variable y proporcional al valor de la intensidad de corriente. Al aumentar o disminuir la intensidad de corriente, también lo hace, de forma proporcional, el valor de la fuerza que realiza el electroimán.

Sobre los extremos de la corredera del distribuidor, actúan, por un lado, la fuerza del electroimán y, por el otro, la del muelle de retorno, adoptando la corredera la posición de equilibrio que le corresponda en función de los valores de las fuerzas que se le aplican.

Con los distribuidores proporcionales, se consiguen regulaciones muy precisas de los actuadores y se están utilizando cada vez más en la industria, especialmente para regular el caudal y la presión.

Fig.11.- Electroimán proporcional.



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 15-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

3.2.1.- Reguladores proporcionales de caudal. Con un regulador proporcional de caudal -distribuidor proporcional de caudal-, se puede controlar con gran precisión la posición, velocidad y aceleración de los actuadores, especialmente en los circuitos hidráulicos, en los que el fluido no es compresible como le ocurre al aire. En la figura 12, se representa un distribuidor proporcional de caudal; concretamente, un distribuidor 5/2. Sobre la corredera, actúan dos fuerzas opuestas: la del muelle y la del electroimán. Las variaciones que se producen en la fuerza del electroimán, hacen que la corredera se desplace, progresiva y alternativamente, en uno u otro sentido, controlando, no sólo el caudal (orificios parcialmente cerrados), sino también el sentido del flujo. Así, se controla la velocidad, la aceleración y la posición del vástago del cilindro, en función del valor de la corriente eléctrica que se envía al electroimán. El valor de la corriente eléctrica que se hace pasar por el electroimán, se puede modificar con un pequeño circuito electrónico controlado por un potenciómetro. De esta forma, con un simple botón giratorio, se controla el movimiento del vástago (ejemplo anterior) o el de cualquier otro actuador.

E17_13 Fig. 12.- Distribuidor proporcional

de caudal.



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 16-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

3.2.2.- Reguladores proporcionales de presión.

Están basados, como los anteriores, en la fuerza variable de un electroimán, pero, en este caso, aplicada a un distribuidor 3/2. En la figura 13, se representa un esquema de uno de estos reguladores.

Sobre la corredera, actúan dos fuerzas opuestas: la del electroimán y la presión del circuito de utilización o salida. Para una determinada fuerza del electroimán, la corredera deja libre el paso del fluido hasta el momento en que la presión de utilización es suficiente para desplazar la corredera hacia la izquierda cortando el paso del fluido. Si cae la presión de salida, de nuevo deja libre el paso del fluido.

Si se desea aumentar la presión de regulación, se ha de aumenta el valor de la corriente que circula por el electroimán, y, por tanto, la nueva posición de equilibrio se obtiene para una presión de salida mayor, que sea capaz de contrarrestar el nuevo valor de la fuerza del electroimán.

Este mismo razonamiento se puede aplicar el regulador de presión estudiado en la lección 1, apartado 4.2, figura 19, pero sustituyendo el muelle M y el tornillo de regulación por un electroimán proporcional.

El sustituir un regulador de presión normal, con mando manual, por uno proporcional tiene la ventaja de poder controlar la presión a distancia, de forma precisa y siguiendo ciclos de trabajo más o menos complejos, pues el control del valor de la corriente eléctrica que actúa sobre el electroimán, es fácilmente realizable.



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 17-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

5.- REALIZACIÓN E INTERPRETACIÓN DE ESQUEMAS.

Para la representación de un sistema electroneumático, sus componentes se representan por símbolos que expresan de forma esquemática su función, y se realizan dos esquemas independientes: el neumático y el eléctrico. El neumático se estructura de igual forma que se explico para los sistemas neumáticos en la lección anterior, siguiendo un orden ascendente en el flujo de las señales, de abajo hacia arriba, pero, en este caso, aparecerán los elementos conversores de señales eléctricas en neumáticas y viceversa. Estos elementos conversores de señales se representan en el circuito neumático y también en el eléctrico, por lo que es preciso identificarlos con un nombre que ha de corresponderse con el símbolo que los representa (normalmente es distinto) en los dos esquemas.

El circuito eléctrico se construye de forma que el flujo de señales vaya de arriba hacia abajo y ha de contener, además de los elementos propios del circuito eléctrico, todos los conversores de señales (señal de presión neumática en señal eléctrica y viceversa) representados en el circuito neumático.



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 18-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Fig. 14.- Normalización para representar los circuitos electroneumáticos.

ACTUADORES Cilindros, motores rotativos, Indicadores,

etc.

ELEMENTOS DE MANIOBRA Distribuidores electroneumáticos, relés.

PROCESADORES DE SEÑALES Válvulas automáticas, elementos lógicos,

relés…

SENSORES Sensores de posición, pulsadores, etc.

GENERADORES Y ACONDICIONADORES Compresores, reguladores, fuente de

alimentación...



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 19-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

En la figura 79, se representan el esquema neumático y el esquema eléctrico de un sistema electroneumático constituido por un cilindro, dos sensores magnéticos de proximidad (F1 y F2) y un distribuidor 4/2 con dos relés, uno para avance del vástago (Y1) y el otro para el retroceso (Y2). Cuando el vástago está en la posición de retraído el sensor magnético F1 capta la presencia del émbolo, se cierra su interruptor interno, y envía una señal eléctrica al relé Y1 que origina la salida del vástago. El distribuidor permanece en esa posición hasta que el sensor magnético F2 capta la presencia del émbolo (vástago hacia fuera) y se cierra su interruptor interno (F2), enviando la señal eléctrica al relé Y2 que hace que el distribuidor cambie de posición.

Fig. 15.- Circuito neumático y eléctrico.

ACTUADOR

ELEMENTO DE

MANIOBRA

GENERADORES

Y1 Y2

F1 F2

F2 F1

0V

24

Y1 Y2

SENSORES

GENERADORES

PROCESADOR

DE SEÑALES


ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 20-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

9.- SIMBOLOGÍA OLEOHIDRÁULICA.

SÍMBOLO DESCRIPCIÓN SÍMBOLO DESCRIPCIÓN Línea de presión. Cilindro simple efecto sin

muelle.

Línea de pilotaje. Cilindro simple efecto con retorno por muelle.

Unión. Cilindro de simple efecto de salida con resorte.

Empalme rápido con antirretorno. Cilindro doble efecto.

Bomba de caudal fijo. Cilindro doble efecto

diferencial.

Bomba de caudal variable. Cilindro doble efecto con

amortiguación regulable.

Acumulador. Motor hidráulico rotativo unidireccional.

Retorno al depósito. Motor hidráulico rotativo bidireccional.

Filtro. Actuador hidráulico giratorio limitado.

Manómetro. Distribuidor 2/2 NC de mando con palanca con retención.

Termómetro. Distribuidor 3/2 NA mando oleohidráulico y retorno con muelle.

.Caudalímetro. Distribuidor 4/2 monoestable de mando por rodillo.

Enfriador. Distribuidor 4/2 biestable con dos relés.

Calentador. Distribuidor 3/3, con mando manual y posición neutra central.

Limitador de presión. Válvula de seguridad.

Distribuidor 5/2 con mando por palanca con retención.

Regulador de Válvula de estrangulación



ELECTRONEUMÁTICA I

J.A.L.M. - 21-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

presión. fija y regulable.

Válvula de secuencia. Válvula antirretorno

Válvula de secuencia con antirretorno. Válvula de estrangulación

unidireccional.

Válvula selectora. Función O. Válvula de simultaneidad.

Función Y.


CIRCUITOS ELECTRONEUMÁTICOS

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

60.04 EJERCICIOS ELEMENTOS ELECTRONEUMÁTICOS

1. Dibujar el circuito neumático, adjunto con control manual mediante DOS elementos 3/2

2. Transformarlo en OTRO con control eléctrico. DOS 3/2 mando por rele y pulsadores P1 y P2. Dibujar el circuito eléctrico-neumático “completo”·

3. Dibujar el circuito NORMALIZADO. Neumático y eléctrico, por separado.

4. Repetir el ejercicio pero con un biestable

5. ¿Cómo se hace con el programa de simulación Pneusim?




J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

REPRESENTACIÓN CON EL PNEUSIM EJERCICIO: 08-CDE(4-2)mec-elec.pro

24V 0V

C0 C1

A0 A1

A0

A1

C0

C1

STOP24V 0V

C0 C1

A0 A1

A0

A1

C0

C1

STOP

Representación Símbolos Biblioteca




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

N

EU

MÁ

TIC

A Y

OL

EO

HID

RÁ

UL

ICA

REPRESENTACIÓN CON EL PNEUSIM EJERCICIO: ELEMENTOS ELECTRO 00.pro

24V 0V

C0 C1

A1

A1

C0

C1

STOP

PROXIMIDAD MAGNE 00

PRESOSTATO 05

MAGNETICO 00

PROXIMIDAD MAGNE 00

MAGNETICO 00

PRESOSTATO 05

24V 0V

C0 C1

A1

A1

C0

C1

STOP

PROXIMIDAD MAGNE 00

PRESOSTATO 05

MAGNETICO 00

PROXIMIDAD MAGNE 00

MAGNETICO 00

PRESOSTATO 05

Representación Símbolos Biblioteca


CONTROL DE CIRCUITOS NEUMÁTICOS CON EL PLC

J.A.L.M. - 1-

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

CONTROL DE SISTEMAS NEUMÁTICOS CON EL PLC.

1.- INTRODUCCIÓN. En el desarrollo de la automatización ha adquirido una gran importancia la utilización del Autómata Programable (Fig. 1), también llamado Controlador Lógico Programable o PLC, iniciales de su denominación en inglés (Programmable Logic Controller) Al ir haciéndose más compleja la automatización de los procesos industriales, la utilización, para resolver las crecientes necesidades planteadas, de la técnica basada en la “lógica cableada” -elementos lógicos unidos entre sí mediante cables- se hacía cada vez más complicada, más cara y poco operativa. El gran número de elementos a utilizar, relés, contactores, temporizadores, contadores, etc. y el cableado de todos ellos, hacía cada vez más complejos y grandes los armarios de maniobra y el cableado necesario. A la vez, la posibilidad de averías aumenta y se hace más difícil su detección. La aplicación del Autómata Programable viene a solucionar estos problemas y añade la ventaja de poder intercomunicar, fácilmente entre sí, varios de ellos, haciendo posible una gestión centralizada con un mínimo de cableado. Además, al ser el Autómata Programable reprogramable se puede, en un mínimo de tiempo y con un coste muy bajo, modificar el proceso industrial, adaptándolo a nuevas necesidades. Así, el Autómata Programable, que surge en la década de los 70, y, por consiguiente, es un dispositivo muy reciente, hoy se ha implantado ampliamente y se utiliza en la práctica totalidad de las empresas industriales. Su costo se ha reducido mucho, los hay por un precio inferior a los 250 €, a la vez que sus prestaciones experimentan continuas mejoras. Para el control de circuitos neumáticos la utilización del autómata programable es una solución muy aceptable.

Fig. 1.- Autómatas Programables.




J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

2.- SISTEMA DE CONTROL CON PLC.

En la figura se representa un diagrama de bloques de un sistema o proceso a controlar con el PLC. El Autómata Programable es un dispositivo electrónico que controla, en tiempo real, procesos y máquinas. Está constituido, esencialmente, por tres bloques:

la Unidad Central de Procesos (CPU),

la Sección de Entradas y

la Sección de Salidas.




J.A.L.M. - 3 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

3.- CONSTITUCIÓN DEL PLC.

En la figura se representa un esquema que refleja los bloques básicos de que consta el autómata programable y como se utiliza éste para controlar un proceso o máquina. El Autómata Programable recibe, en la sección de entradas, las señales que del proceso captan los sensores, éste procesa las señales en su CPU y, a través de la sección de salidas, envía las señales necesarias a los actuadores que intervienen en el proceso o la máquina a controlar. Además de los tres bloques fundamentales indicados anteriormente, el Autómata Programable precisa para su funcionamiento de la unidad de alimentación, de la memoria, de la unidad de programación y de los interfaces o interfases. En la ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia., se ha representado un diagrama de bloques de los componentes del autómata programable y de cómo están interconectados cada uno de ellos entre sí y con los sistemas exteriores. 3.1.- Unidad de alimentación. Transforma la corriente eléctrica procedente de la red a las condiciones que requieren los elementos que constituyen los circuitos internos del PLC. Normalmente, el PLC se puede alimentar con cualquier tensión comprendida entre 100 y 240 V de corriente alterna.




J.A.L.M. - 4 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Esta unidad, reduce la tensión de la red y la rectifica, proporcionando la corriente continua que precisan los demás componentes del PLC, además, proporciona, para su uso externo, una corriente continua de 24 V.




J.A.L.M. - 5 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

3.2.- La Unidad Central de Procesos. La Unidad Central de Procesos (CPU) es el componente básico del PLC. Recibe las señales eléctricas que le proporciona la sección de entradas, las va procesando y en función del programa que se le ha grabado emite las señales eléctricas necesarias a la sección de

salidas. Está constituida por el microprocesador (p), el generador de impulsos o reloj y la memoria. El ciclo de trabajo básico que realiza continuamente la CPU, llamado scan, es el siguiente:

1. Lee la señal (0 o 24 voltios) que hay presente en cada una de las entradas, determina si está activada o no, y almacena en una tabla de datos (registro de entradas) el valor correspondiente a cada una de ellas. Un uno (1) si está activada (24 V) y un cero (0) si está desactivada (0 V).

2. Ejecuta cada una de las instrucciones del programa y, de acuerdo a las condiciones especificadas en el mismo, y en función de los valores almacenados en el registro de entradas, va determinando el valor que corresponde a cada una de las salidas. Estos valores se van almacenando en otra tabla de datos, el registro de salidas.

3. Terminada la ejecución del programa, la CPU asigna, a cada una de las salidas físicas del autómata, el valor de activada o no que tiene almacenado en el registro de salidas.

4. Inicia de nuevo el ciclo. El tiempo que tarda el autómata en realizar el ciclo completo, del orden de milisegundos, es muy pequeño comparado con el tiempo necesario para que se puedan producir variaciones significativas en el proceso a controlar, por ello, se puede considerar que la respuesta del autómata es en tiempo real.

Fig. 2.- Partes del PLC.




J.A.L.M. - 6 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

3.3.- Memoria. Es el componente en el que se encuentra grabado, en forma de ceros y unos (bit), el programa que ha de ejecutar la CPU, los datos adicionales que se requieran y los valores que van tomando cada una de las entradas y salidas. Las memorias utilizadas en los autómatas son electrónicas, están fabricadas con elementos semiconductores y están organizadas en “palabras” o canales, cada uno de ellos, en nuestro caso, con 16 bit (Fig. 3). Para su identificación, cada posición de memoria queda determinada por un número de cinco cifras, las tres primeras corresponden al canal de que se trate, y, las dos últimas, a la posición del bit en la palabra o canal correspondiente. La numeración de los bits dentro de cada palabra se realiza desde el menos al más significativo, y, numerándolos, desde el 0 hasta el 15.

Fig. 3.- Estructura de la memoria. RECORDAR

SISTEMA BINARIO

OCTAL

HEXADECIMAL

DECIMAL Paso de uno a otros




J.A.L.M. - 7 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

3.4.- Sección de entradas. Adapta las señales eléctricas recibidas de los sensores, finales de carrera, etc. para que se puedan enviar a la CPU. Según el tipo de la señal que reciben pueden ser entradas digitales o entradas analógicas.

3.4.1.- Entradas digitales. Se utilizan para las señales del tipo “todo o nada”, de forma que diferencian sólo dos posibles estados, activadas o no, en función de que la señal recibida sea de 0 o 24 V. En la Fig. 4, se representa un esquema del circuito eléctrico de la sección de entradas digitales del PLC. En la borna de conexión 000.00, una de las entradas del autómata, que se corresponde con la posición de memoria identificada con el mismo número, habrá 0 o 24 V, según se tenga, o no, presionado el pulsador IN. Cuando se tiene presionado el pulsador IN, el circuito está cerrado y la corriente eléctrica pasa por uno de los diodos de la sección de entradas del autómata. Estos diodos son parte de un elemento optoacoplador que emite, cuando conducen corriente eléctrica, una luz que hace que el transistor, tipo PNP, conduzca la corriente eléctrica activando los circuitos internos del autómata. De esta forma, la presencia, o no, de tensión en el punto 000.00, una de las entradas digitales del autómata, hace que el optoacoplador emita, o no, una señal eléctrica que permite a la CPU del autómata conocer el estado de la entrada. Para facilitar la conexión, el autómata tiene en su sección de entradas, dos diodos en paralelo para cada una de ellas, pero, montados en sentidos inversos, de esta forma la conexión de la batería de 24 V se puede realizar indistintamente con el polo negativo o el positivo conectado a la borna “común” del autómata. El pulsador IN puede ser sustituido por cualquier tipo de sensor que abra o cierre el circuito eléctrico. Este tipo de entradas es el más utilizado en los autómatas y son del tipo digital, pues reciben 0 o 24 V en la borna de conexión y en función de este valor emiten una señal de activado o no (transistor conduciendo o no) a los circuitos internos del autómata.

Fig. 4.- Circuito de la sección de entradas.

IN




J.A.L.M. - 8 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

3.4.2.- Entradas analógicas. Cuando se utilizan sensores que captan magnitudes que varían de forma continua (presión, temperatura, humedad, etc.) la señal que emite el sensor es analógica, es decir, va variando continuamente, y de forma proporcional al valor de la magnitud captada. En estos casos el circuito de la sección de entradas del autómata ha de permitir que la CPU pueda identificar los diferentes valores que va tomando la magnitud captada. Para ello, las entradas analógicas poseen un conversor analógico-digital (A/D) que transforma las señales analógicas que emiten los sensores en señales digitales que pueden ser tratadas por la CPU. Las entradas analógicas del autómata están preparadas, usualmente, para recibir señales de tensión o de intensidad, en los intervalos de 0 a 10 V, o, de -10 a +10 V, cuando se trata de tensiones, y, de 4 a 20 mA, cuando se trata de intensidades. El conversor A/D transforma el valor de la entrada en un número digital de 8 o más bit que es enviado a la CPU. En la Fig. 6, se hace un esquema de la forma de conexión de las entradas analógicas. La sección de entradas del autómata (recuadro amarillo) tiene tres bornas, tensión, intensidad y común, a las que hay que conectar las salidas del sensor (recuadro gris), según se trate de captar tensiones o intensidades, de la forma indicada en el gráfico. La sección de entradas analógicas se comporta en este caso como un voltímetro o como un amperímetro digital, pero que, en lugar de enviar el valor medido a una pantalla lo envía a la CPU del autómata.

Fig. 5.- Módulo de expansión E/S analógicas del PLC.

Fig. 6.- Entradas analógicas.




J.A.L.M. - 9 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

3.5.- Sección de salidas. La sección de salidas del PLC permite controlar el funcionamiento de los actuadores (motores de corriente continua o alterna, electroválvulas, lámparas de señalización, etc.), para ello, a partir de las señales procedentes de la CPU, se abren o cierran los circuitos externos conectados a esta sección. Como las entradas, las salidas, también pueden ser digitales o analógicas. 3.5.1.- Salidas digitales. Éstas son las más utilizadas. En la Fig. 7 está representado, de forma muy simplificada, el circuito interno de la sección de salidas, éste se comporta a efectos prácticos como un interruptor (A) que está controlado por la CPU del autómata y permite la puesta en marcha, o no, del actuador (motor M, en este caso) conectado a ella. Actualmente se construyen las salidas de tres tipos: a relé, con transistores y a triac.

Salidas con relés.- Se utilizan para el control de circuitos de corriente alterna y de continua. Con ellos no se pueden conseguir grandes velocidades de conmutación en la apertura y cierre de los contactos (por la inercia mecánica de los mismos), pero, permiten un valor alto en la intensidad de corriente controlada, hasta unos 2 A generalmente.

Salidas con triacs.- Se utilizan, como en el caso anterior para circuitos de corriente alterna y continua, pero, además, permiten, al ser elementos electrónicos, altas velocidades de conmutación (apertura y cierre del circuito).

Salidas con transistores.- Se utilizan para controlar circuitos de corriente continua en los que el valor de la corriente no sea elevado. Permiten, como en el caso anterior, altas velocidades de conmutación y tienen una vida útil elevada.

Fig. 7.- Circuito de la sección de salidas.




J.A.L.M. - 10 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

3.5.2.- Salidas analógicas.

Pueden ser de tensión o de intensidad, en ambos casos es necesario utilizar un conversor (conversor D/A) que transforme las señales digitales procedentes de la CPU en una señal analógica. La CPU va generando, en función del programa que esté ejecutando, un número que, la sección de salidas, transforma en una tensión o en una intensidad de corriente cuyo valor es proporcional al mismo y que en función de la configuración del autómata puede oscilar entre 4 y 20 mA, cuando se trata de intensidad, y, entre 0 y 10 V o entre -10 y 10 V, cuando se trata de tensiones. La sección de salidas, Fig. 8, tiene, para cada salida, tres bornas, tensión (V), intensidad (I) y común, que se han de conectar como se muestra en la figura.

Fig. 8.- Salidas analógicas.




J.A.L.M. - 11 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

3.6.- Unidad de programación. Es el componente que permite elaborar el programa (listado de instrucciones) que ha de ejecutar la CPU y, posteriormente, grabarlo en la misma. El listado de instrucciones de que consta el programa le va indicando a la CPU las lecturas que ha de realizar de las señales de entrada y, en función de ellas, que señales de salida se han de ir activando en cada momento. La unidad de programación (Fig. 9) se conecta al autómata solo en el momento de cargar o modificar el programa, ésta tiene un tamaño similar al de una calculadora, posee un teclado alfanumérico y una pequeña pantalla que permite visualizar las instrucciones del programa. Actualmente, la función de las consolas de programación, la realizan, con muchas ventajas, los ordenadores, éstos permiten un lenguaje de programación bastante más fácil para el usuario, con ayudas interactivas, bibliotecas de bloques de programas específicos, conexión vía moden o Internet, etc., además, los ordenadores portátiles eliminan la ventaja que presentaban las consolas de poderlas transportar fácilmente hasta el lugar en donde se encuentran instalados los autómatas cuando se quiere hacer una revisión in situ.

Fig. 9.- Autómata y consola programación.




J.A.L.M. - 12 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

3.7.- Interfaces y otros dispositivos periféricos. Las interfaces o interfases son los circuitos que permiten la comunicación entre los distintos módulos del autómata y especialmente del autómata con los componentes externos al mismo, consola de programación, ordenador, modem, etc.

Las constantes mejoras experimentadas por los autómatas y, el incremento de sus aplicaciones, ha hecho que también, paralelamente, vaya creciendo el número de elementos periféricos que se pueden acoplar al mismo, algunos ejemplos son: impresoras, unidades de almacenamiento de datos, modem, monitores, displays, lectores de códigos de barras, teclados auxiliares, etc.

Fig. 10.- Programación con ordenador




J.A.L.M. - 13 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

4.- CONEXIÓN DEL PLC CON EL SISTEMA. Para un correcto funcionamiento del sistema a controlar es preciso realizar adecuadamente las conexiones entre los sensores utilizados y los actuadores con el PLC. En la Fig. 11, se muestra una foto de un PLC, en la que se destacan las bornas de conexión y en la Fig. 12 un esquema de las conexiones más comunes a realizar: alimentación, señales de entrada y señales de salida.

Fig. 11.- Bornas de conexión.




J.A.L.M. - 14 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

CASO PARTICULAR – EL PLC DEL LABORATORIO

A+ A-

a0 a1

A

B+ B-

b0 b1

B

C+ C-

c0 c1

C

REALIZAR EL ESQUEMA UTILIZANDO:

EL PLC DEL LABORATORIO

DISTRIBUIDORES 3/2

PULSADOR “MARCHA”

PULSADOR “PARO”




J.A.L.M. - 15 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A





J.A.L.M. - 16 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A




J.A.L.M. - 17 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A


Fig. 12.- Conexión típica del PLC al sistema.




J.A.L.M. - 18 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

4.1.- Alimentación del PLC. Los hay de alimentación de corriente alterna o continua, marcada con el símbolo correspondiente (Fig. 12) se debe conectar a través de un interruptor con la protección adecuada. Para evitar interferencias es aconsejable que el cableado de las distintas secciones se realice por conducciones separadas. La fuente de alimentación auxiliar que normalmente posee el autómata, junto a la sección de salidas, se puede utilizar para alimentar los circuitos conectados en la sección de entradas. 4.2.- Entradas digitales. Para identificar las distintas entradas éstas están marcadas con un número de 5 cifras, las tres primeras indican el canal o posición de memoria al que están asociadas y las dos últimas al bit concreto de la posición de memoria especificada. Los sensores para las entradas digitales más utilizados son de dos tipos: los captadores pasivos, o libres de tensión y los captadores activos o con tensión. Todos ellos se conectan indistintamente a cualquiera de las diferentes bornas de conexión que posee el PLC, en el ejemplo de la Fig. 12, los sensores utilizados son: Captadores pasivos:

Dos pulsadores, M y P, conectados a las entradas 000.00 y 000.01, respectivamente, que serán utilizados por el programa para la puesta en marcha y parada del sistema. La tensión que recibe el PLC en estas entradas será de 0 o 24 V en función de que estén cerrados o no los contactos M o P.

Otros dos contactos, E1 y E2, normalmente abiertos (la tensión de entrada al autómata es cero) conectados a los bits de entrada 000.02 y 000.03. Éstos pueden ser finales de carrera o interruptores, accionados, o no, por elementos móviles durante su recorrido. Cuando están pulsados, la entrada de tensión al autómata será de 24 V en la entrada correspondiente, indicando al PLC que el elemento móvil correspondiente está en una posición concreta.

Captadores activos:

Estos son captadores, con circuitos electrónicos internos, que precisan de alimentación de corriente eléctrica para su funcionamiento. Pueden ser detectores de proximidad magnéticos, células fotoeléctricas, etc., en cualquier caso es conveniente, para simplificar la instalación, que trabajen todos ellos a la misma tensión que las entradas del autómata (24 V).




J.A.L.M. - 19 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

En el caso de la Fig. 12, la alimentación del sensor (positivo y negativo) se ha conectado a la misma fuente de alimentación que los sensores pasivos y su salida activa, a la entrada 000.05 del autómata. Este tipo de sensores se comporta, con relación al autómata, como un interruptor pasivo, proporcionando, 0 o 24 V, a la entrada del autómata, según esté activado, o no, el sensor.

4.3.- Salidas digitales. De la misma forma que las entradas, para identificarlas, están marcadas también con un número de 5 cifras, que las asocia al bit de memoria correspondiente, pero, en este caso, dado que el tipo de actuadores existente en el mercado es muy elevado, y, pueden requerir, para su funcionamiento, tensiones e intensidades de corriente diferentes, las salidas no tienen una borna común única, se agrupan en diferentes bloques, cada uno de ellos con un “común” independiente. En el ejemplo de la Fig. 12, se ha conectado:

En el primer bloque, de una sola salida, la 010.00, se ha conectado un motor de corriente alterna, a 220 V, cuya parada y puesta en marcha está controlada directamente por el autómata con el relé interno.

En el segundo bloque, salidas 010.01 y 010.02, se ha montado una lámpara de señalización y un relé, éste último para el control indirecto de un actuador. Ambos elementos requieren una corriente continua de 24 V.

En el tercer bloque, con la salida 010.03, se controla un motor de corriente continua que requiere para su funcionamiento una tensión de 12 V.

Una vez cargado el programa en el autómata y antes de la puesta en marcha definitiva del mismo, es recomendable verificar el correcto funcionamiento de todos los sensores: comprobar que emiten la señal eléctrica adecuada y que cada uno de ellos está conectado a la entrada correcta. Para facilitar esta tarea, los PLC, tienen un diodo led, asociado a cada una de las entradas y a cada una de las salidas, que se ilumina cuando la entrada o salida correspondiente está activada. De igual forma, es preciso comprobar, antes de conectar la alimentación de los actuadores, que las salidas se van activando con la secuencia prevista y están conectadas al actuador adecuado.

Fig. 13.- Conexión del PLC para el control de un circuito neumático.




J.A.L.M. - 20 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

5.- PROGRAMACIÓN DEL PLC. Para la programación del autómata programable es conveniente seguir una serie de pasos básicos que facilitan la realización del programa:

1. Realizar un listado de todos los dispositivos conectados a las entradas, adjudicándole a cada uno de ellos un nombre simplificado (etiqueta) e indicar el número del bit correspondiente a la borna de entrada elegida.

2. Realizar otro listado similar de todos los

actuadores acoplados a la sección de salidas. 3. Realizar un mapa de la memoria del

autómata, indicando que posiciones de memoria se van a utilizar para almacenar datos y cuales quedan libres.

4. Escribir el programa y chequearlo, para

comprobar los posibles errores de sintaxis y corregirlos en su caso.

5. Grabar el programa en el autómata. 6. Ejecutar el programa y comprobar su correcto funcionamiento con las precauciones indicadas al final del apartado

anterior.

Fig. 14.- Pantalla del editor de programas con PC.




J.A.L.M. - 21 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

La elaboración del programa es el paso más complicado en el proceso de implantación de un autómata programable, requiere el conocimiento de un lenguaje de programación específico y una cierta práctica para resolver, mediante los algoritmos apropiados, las condiciones que requiere el proceso a controlar. No obstante, la utilización del ordenador, para esta tarea, la hace más fácil y reduce el tiempo necesario para realizar el programa. De los distintos lenguajes de programación que se vienen utilizando para programar los autómatas los más utilizados son el nemónico o listado de instrucciones, el de bloques funcionales y el de diagramas de contactos o Ladder. Actualmente con el software apropiado, instalado en un ordenador, se puede programar indistintamente en cualquiera de ellos y pasar de un lenguaje a otro sin mas que pulsar una tecla. El software empleado permite, durante la elaboración del mismo, al igual que con cualquier procesador de textos, copiar, borrar, rehacer, etc. bloques del mismo y archivarlo, imprimirlo, chequearlo, etc. Aunque las instrucciones u ordenes que constituyen el lenguaje de programación son numerosas (Anexo I) y permiten realizar complejos algoritmos, cálculos matemáticos, comparaciones, bucles, comunicaciones con otros autómatas o PCs, etc., en este apartado sólo se van a estudiar, brevemente, con el objetivo de poder comprender mejor el funcionamiento global del autómata programable, algunas instrucciones básicas que permiten realizar programas sencillos. Se utilizará para ello el lenguaje gráfico de diagrama de contactos que utiliza, entre otros, los símbolos de la Fig. 15




J.A.L.M. - 22 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

SÍMBOLO EQUIVALENCIA OBSERVACIONES Contacto normalmente abierto (NA):

De las entradas del autómata.

De los relés de salida del autómata.

De relés auxiliares e internos.

De contadores y temporizadores.

Se corresponden con:

Un bit de la memoria del autómata, designado por un número de cinco cifras. (Ej: 000.03)

Un temporizador o un contador, designado por un número.

Contacto normalmente cerrado (NC).

Bobinas normalmente desactivadas:

De los relés internos y auxiliares.

De los relés de salida del autómata.

Se corresponden con un bit de la memoria del autómata, designado por un número de cinco cifras. (Ej: 010.02)

Bobinas normalmente activadas

Contadores y otras instrucciones que requieren dos líneas de entrada.

Identificados con un número o el código de la instrucción (nemónico).

Fig. 15.- Símbolos empleados en el lenguaje de diagramas de contactos.




J.A.L.M. - 23 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

El programa gráfico se realiza partiendo de una línea vertical, en el lado izquierdo, a partir de la cual van surgiendo las redes que constituyen el programa. A continuación se exponen algunos ejemplos: Ejemplo 1: Programa basado en la operación lógica AND (Y), circuito serie. Con este programa, sólo cuando los contactos 000.02, 000.03 y 000.07, normalmente abiertos, se encuentren cerrados, simultáneamente (función Y), la salida 010.01 se activará.

000.02 000.03 000.07 010.01

Programa 1




J.A.L.M. - 24 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Ejemplo 2: Programa basado en la operación lógica OR (O), circuito paralelo. Con este otro programa, cuando se encuentre activada una de las dos entradas (000.02 o 000.03, que representan a contactos normalmente abiertos) o ambas simultáneamente (función OR), la salida, 011.02, se activará.

000.03

000.02 011.02

Programa 2




J.A.L.M. - 25 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Ejemplo 3: Combinaciones de las funciones AND y OR, circuito mixto serie-paralelo. En una red del programa se puede utilizar cualquier número de contactos y combinarlos con varias instrucciones AND y OR. En este ejemplo, se usan varios contactos normalmente abiertos, dos contactos normalmente cerrados y se activan, simultáneamente, cuando se cumplen las condiciones requeridas, dos salidas.

000.02 011.02

000.04

000.07

011.03

000.03 000.05 000.06 000.08

Programa 3




J.A.L.M. - 26 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Ejemplo 4: Utilización de temporizadores (TIM). La utilización de los temporizadores permite que ciertas operaciones se realicen después de haber transcurrido un cierto tiempo desde que se pulsó un determinando contacto. El símbolo del temporizador es un rectángulo en el que se indica el número correspondiente al mismo (puede haber varios temporizadores en un mismo programa) y el tiempo, en décimas de segundos, que ha de transcurrir para que se active. Los temporizadores se comportan como relés internos que se activan en determinados momentos y permiten a su vez actuar sobre otros relés internos o sobre las salidas físicas del autómata. En este ejemplo, cuando han transcurrido 50 segundos, con el contacto 000.02 cerrado, se activa el temporizador número 3. Éste, a su vez, se utiliza como señal de entrada para activar la salida 010.05. Se ha conseguido de esta forma que la salida se active con un cierto retardo respecto al momento en que se ha cerrado el contacto 000.02.

TIM 3

000.02

010.05

Programa 4

TIM

3

#500




J.A.L.M. - 27 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Ejemplo 5: Utilización de contadores (CNT). Los contadores se comportan de una forma similar a como lo hacen los temporizadores, pero requieren dos señales de entrada. Una de ellas, la superior, es la que cada vez que se activa va restando una unidad, al valor que va tomando el contador, y, la otra, es la que interrumpe el proceso de contado y restaura el valor de partida del mismo. Cada vez que el contador alcanza el número cero, se activa el relé asociado al mismo, y, permanece en ese estado, hasta que se restaura a su valor inicial. En el programa 5, adjunto, cada vez que se cierra el contacto 000.01 se resta una unidad al valor memorizado por el contador número 6. Después de realizar esta acción 15 veces (es el valor para el que ha sido programado el contador) se activa o pone a uno el relé interno asociado al contador, que a su vez se ha utilizado para activar la salida 010.02. Hasta que no se cierre el contacto 000.04, que resetea el proceso de contar, permanece el contador y la salida en el estado de activado.

CNT 6

000.01

010.02

Programa 5

CNT

6

#15

000.04




J.A.L.M. - 28 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

5.- EJEMPLO DEL CONTROL DE VARIOS CILINDROS CON EL PLC.

EJERCICIO 1 Dibujar TRES cilindros de doble efecto. Circuito completo para controlarlo:

MANUALMENTE Desde una sala de control independiente con:

SEIS PULSADORES SEIS LÁMPARAS DE SEÑALIZACIÓN

Con el PLC




J.A.L.M. - 29 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

ANEXO I INSTRUCCIONES DEL LENGUAJE DE PROGRAMACIÓN PARA PCL Instrucciones Lógicas AND AND AND LD AND LOAD AND NOT AND NOT LD LOAD LD NOT LOAD NOT OR OR OR LD OR LOAD OR NOT OR NOT OUT OUTPUT OUT NOT OUTPUT NOT Instrucciones Programa de Control END (01) End IL (02) Enclavamiento ILC (03) Borrar Enclavamiento JME (05) Fin de Salto JMP (04) Salto NOP (00) No Operación STEP (08) Definir Paso SNXT (09) Iniciar Paso STOP (99) Parada Instrucciones Control de Bits DIFU (13) Flanco Ascendente DIFD (14) Flanco Descendente KEEP (11) Relé de Enclavamiento RSET Reset SET Set Instrucciones Temporizador/Contador CNT Contador CNTR (12) Contador Reversible CTBL (--) Registro Tabla Comparación HDM (61) Contador Alta Velocidad INI (--) Control de Modo PRV (--) Lectura PV Contador Alta Velocidad RDM (60) Contador Circular Reversible STIM (--) Temporizador de Intervalo TIM Temporizador TIMH (15) Temporizador Alta Velocidad

TTIM (87) Temporizador Totalizador Instrucciones de Subrutina CMCR (--) Macro tarjeta PCMCIA MCRO (99) Macro PMCR (--) Macro de Protocolo RET (93) Final de Subrutina SBN (92) Principio de Subrutina SBS (91) Llamada a Subrutina Instrucciones Desplazamiento de Datos ASFT (--) Registro Desplazamiento Asíncrono ASL (25) Desplazamiento Aritmético Izquierda ASR (26) Desplazamiento Aritmético Derecha ROL (27) Rotar a la Izquierda ROR (28) Rotar a la Derecha SFT (10) Registro de Desplazamiento SFTR (84) Registro de Desplazamiento Reversible SLD (74) Desplazamiento de Dígito a Izquierda SRD (75) Desplazamiento de Dígito a Derecha WSFT (16) Desplazamiento de Canal RWS (17) Desplazamiento de Canal Reversible Instrucciones de Movimiento de Datos BSET (71) Rellenar Bloque BXF2 (--) Transferencia de Bloque a Banco EM COLL (81) Recogida de Datos DIST (80) Distribución de Datos EMBC (--) Selección Banco EM IEMS (--) Direccionamiento indirecto EM MOV (21) Mover MOVB (82) Mover Bit MOVD (83) Mover Dígito MVN (22) Mover Negado XCHG (73) Intercambio de Datos XDMR (--) Lectura DM de Expansión XFER (70) Transferencia de Bloque XFRB (--) Transferencia de Bits XFR2 (--) Transferencia de Bloque EM Instrucciones de Comparación de Datos BCMP (68) Comparar Dato con Tabla de Rangos

CMP (20) Comparar CMPL (60) Comparar Dos a Dos CPS (--) Comparación Binaria con Signo CPSL (--) Comparación Binaria con Signo Dos a Dos MCMP (19) Comparación de Bloque SRCH (--) Búsqueda de Datos TCMP (85) Comparar Tabla ZCP (--) Comparar Rango de Area ZCPL (--) Comparar Rango de Area Dos a Dos Instruciones de Conversión de Datos ASC (86) Conversión a ASCII BCD (24) Binario a BCD BCDL (59) Binario a BCD de Dos Canales BCNT (67) Contador de Bits BIN (23) BCD a Binario BINL (58) BCD a Binario de Dos Canales COLM (--) Línea a Columna CTW (63) Columna a Bloque DMPX (77) Codificador 16-a-4 HEX (69) ASCII a Hexadecimal HEX (--) ASCII a Hexadecimal LINE (--) Columna a Línea MLPX (76) Decodificador 4-a-16 NEG (--) Complemento a 2 NEGL (--) Complemento a 2 de Dos Canales SCL (--) Función de Escala SCL2 (--) Escala Binario con Signo a BCD SCL3 (--) Escala BCD a Binario con Signo SDEC (78) Decodificador de 7-Segmentos WTC (64) Canal a Columna Instrucciones Cálculo BCD ADD (30) Suma BCD ADDL (54) Suma BCD Doble DEC (39) Decrementar en BCD DIV (33) División BCD DIVL (57) División BCD Doble INC (38) Incrementar en BCD MUL (32) Multiplicación BCD MULL (56) Multiplicación BCD Doble SUB (31) Resta BCD SUBL (55) Resta BCD Doble




J.A.L.M. - 2 -

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

NE

UM

ÁT

ICA

Y O

LE

OH

IDR

ÁU

LIC

A

Instrucciones Cálculo Binario ADB (50) Suma Binaria ADBL (--) Doble Suma Binaria DBS (--) División Binaria con Signo DBSL (--) Doble División Binaria con Signo DVB (53) División Binaria MBS (--) Multiplicación Binaria con Signo MBSL (--) Doble Multiplicación Binaria con Signo MLB (52) Multiplicación Binaria SBB (51) Resta Binaria SBBL (--) Doble Resta Binaria Instrucciones Matemáticas Especiales APR (--) Procesos Aritméticos AVG (--) Valor Medio FDIV (79) División Coma Flotante MAX (--) Buscar Máximo MIN (--) Buscar Mínimo ROOT (72) Raíz Cuadrada SUM (--) Suma VCAL (69) Cálculo de Valor Instrucciones de Conversión de Tiempo HMS (--) Segundos a Horas SEC (--) Horas a Segundos HTS (65) Horas a Segundos STH (66) Segundos a Horas Instrucciones Lógicas entre Registros ANDW (34) AND COM (29) Complemento ORW (35) OR XNRW (37) NOR Exclusiva XORW (36) OR Exclusiva Instrucciones de Acarreo CLC (41) Borrar Acarreo STC (40) Activar Acarreo Instrucciones Avanzadas de E/S 7SEG (--) Salida Visualizador 7-Segmentos

DSW (--) Entrada de Décadas HKY (--) Entrada Teclado Hexadecimal MTR (--) Entrada Matricial TKY (--) Entrada Teclado Decimal Instrucciones Salida de Pulsos ACC (--) Control de Aceleración PLS2 (--) Salida de Pulsos PULS (--) Número de Pulsos PWM (--) Pulsos con Relación Variable SPED (--) Salida Velocidad Instructión PID PID (--) Control PID Intrucciones Comunicaciones Serie FCS (--) Cálculo FCS KEY (62) Entrada Consola LMSG (47) Mensaje Largo MSG (46) Visualizar Mensaje PIN (64) Entrada Puerto RS-232C POUT (63) Salida Puerto RS-232C RXD (--) Recibir STUP (--) Cambiar Setup Puerto RS-232C TERM (48) Modo Terminal TXD (--) Transmitir Instrucciones de Red ILP (44) Lectura Programa Externo FILR (42) Lectura Archivo de Memoria FILW (43) Lectura Escritura de Memoria RECV (98) Recibir de Red SEND (90) Enviar a Red Comunicaciones ID IDAR (63) Autolectura DC IDAW (64) Autoescritura DC IDCA (65) Borrar DC IDMD (66) Organizador Datos DC IDRD (61) Lectura DC IDWT (62) Escritura DC Instrucciones Control Interrupción

INT (89) Control Interrupción Instrucciones E/S IORD (--) Lectura Especial E/S IORF (97) Refresco de E/S IOWR (--) Escritura Especial E/S MPRF (--) Refresco de E/S Alta Densidad Grupo 2 READ (88) Lectura Inteligente E/S WRIT (87) Escritura Inteligente E/S Instrucciones de Error y Diagnóstico FAL (06) Alarma y Reset de Error FALS (07) Alarma de Error Fatal FPD (--) Detección de Fallos TRSM (45) Seguimiento de Datos Instrucciones de Sistema de Control ENDW (62) Detención en Espera SCAN (18) Tiempo de Scan SYS (49) Ejecución de Sistema WDT (94) Refresco Temporizador Guardián Instrucciones de Bloque de Programa BEND <01> Final Bloque de Programa BPPS <11> Pausa Bloque de Programa BPRG (96) Inicio Bloque de Programa BPRS <12> Reinicio Bloque de Programa CNTW <14> Contador en Espera ELSE <03> Else EXIT <06> Final Condicional de Bloque IEND <04> Fin Salto Bloque IF <02> Salto Condicional Bloque LEND <10> Control Fin Lazo Condicional LOOP <09> Control Lazo Condicional RSET <08> Reset SET <07> Set TIMW <13> Temporizador en Espera TMHW <15> Temporizador Alta Velocidad en Espera WAIT <05> Un Scan y Espera Instrucciones de Comentario NETW (63) Comentario de Red

TRES CILINDROS DE DOBLE EFECTO CONTROLADOS MEDIANTE UN PLC (OMRON CPM1) - ESQUEMA

+

a0 a1 b0 b1 c0 c1

3

21

4

21

3

21

4

21

3

21

4

21

-

A+ A- B+ B- C+ C-

TOMA100-240

DE TIERRACOM 00 01 02 03 04 04 05 06 07 08 09 10 11 00 01 02 03 04 05

+ -24V

COM 00 COM 01 COM 02 03 COM 04 05 06 07 COM 00 01 02 03

ENTRADAS a0 000.00 a1 000.01

bo 000.02 b1 000.03

c0 000.04 c1 000.05

Marcha 001.04 Paro 001.05

UN CICLO 001.03

SALIDAS A+ 010.00 A- 010.01

B+ 010.02 B- 010.03

C+ 010.04 C- 010.05

L1 011.00 L2 011.01

J.A.L.M. - 1 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

NEUMÁTICA INDUSTRIAL EJEMPLOS BÁSICOS DE PROGRAMAS PARA EL CPM1 CON SYSWIN 3.1

Estructura de un programa

INICIALIZAR

El sistema

Las variables.

CONDICIONES de ejecución / MARCHA/PARO

SECUENCIA A REALIZAR

FINAL

Símbolos específicos / Negar # Número, NO CANAL @ Solo en flanco de subida Direcciones específicas CANALES DE ENTRADA 00 01 CANAL 02 PARA ANALÓGICAS CANALES DE SALIDA 10 11 12 Para analógicas BIT DE TRABAJO 200.00 al 231.15 SR 253.13 Siempre en ON SR 253.14 Siempre en OF SR 253.15 PRIMER SCAN EN ON SR 255.05 Indicador de MAYOR QUE SR 255.06 Indicador de IGUAL SR 255.07 Indicador de MENOR SR 250 Selección analógica 0 SR 251 Selección analógica 1 AREA DM

J.A.L.M. - 2 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

RESUMEN DE COMANDOS BÁSICOS A UTILIZAR LD Contacto normalmente abierto Contacto normalmente cerrado OUT Salida normalmente abierta Salida normalmente cerrada AND OR

SET

RESET

KEEP

OPERAN SOBRE

UN BIT

OPERAN SOBRE

UN BIT

J.A.L.M. - 3 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

CONTADOR

CNT

CONTADOR REVERSIBLE

CNTR

TEMPORIZADOR

TIM

TIMH

OPERAN SOBRE

UN BIT

OPERAN SOBRE

UN BIT

J.A.L.M. - 4 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

MOVER CANALES

MOV @MOV

INCREMENTAR/DECREMENTAR CANALES

INC (Posiciones de memoria DM)

DEC (Posiciones de memoria DM)

OPERAN SOBRE

UN CANAL (16 BIT)

OPERAN SOBRE

UN CANAL (16 BIT)

IMPORTANTE: CUANDO ESTA

ACTIVADA?

SOLO EN EL FLANCO

DE SUBIDA??

J.A.L.M. - 5 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

COMPARAR CANALES

COM

SALTOS CONDICIONALES

JMP(XX)

JME(XX)

JMP(00)

JME(00)

IL(XX)

ILC(XX)

J.A.L.M. - 6 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

SUB-RUTINAS

SBS(XX)

(Llamada a la subrutina)

SBN(XX)

(Inicio subrutina)

RET

(Final subrutina)

- 1 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

NEUMÁTICA INDUSTRIAL Ejercicios de programación con el PLC

CIRCUITOS NEUMÁTICOS

EJERCICIO 1.

a) Dibujar el esquema del circuito necesario (neumático y eléctrico) para controlar con el

PLC disponible en el laboratorio tres cilindros neumáticos de DOBLE efecto provistos

de distribuidores 3/2 normalmente desactivados (DOS para cada cilindro) mando por

rele y retorno con muelle y DOS finales de carrera mecánicos por cilindro.

REPETIR el esquema anterior pero utilizando biestables 4/2, mando por rele para

activar los cilindros (tres cilindros y tres biestables).

b) Incorporar tres pulsadores M, P, S, que permitan a traves del PLC controlar el sistema

en función del programa implementado en cada caso.

c) Incorporar dos lámparas pilotos de 24 voltios que permitan, a traves del PLC, señalizar

determinadas situaciones a programar.

d) Incorporar una sirena (240 V) que permita en determinadas situaciones del sistema y

según el programa implementado emitir una señal sonora de aviso.

e) REALIZAR un listado de de todas las ENTRADAS del PLC indicando la dirección que

ocupan en el PLC y la etiqueta correspondiente.

f) REALIZAR un listado de de todas las SALIDAS del PLC indicando la dirección que

ocupan y la etiqueta correpondiente.

EJERCICIO 2.

a) Realizar un listado de TODAS las funciones utilizadas en los programas realizados en

clase incluyendo para cada una de ellas: Denominación, símbolo y utilidad.

[Este ejercicio se debe ir completando a medida que se

incoroporan nuevas funciones en los ejempos a realizar].

b) Realizar un listado de todas las direcciones de memoria del PLC y/o símbolos que

teniendo una utilidad específica se han utilizado en los ejemplos de programas

realizados en clase. Se ha de incluir la dirección ocupada (canal o bit) y la finalidad.

[Este ejercicio se debe ir completando a medida que se

incoroporan nuevas direcciones en los ejempos a realizar]

- 2 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 3.

Sistema: Constituido por UN cilindro neumático, A, controlado por dos distribuidores 3/2 normalmente cerrados y activados por relé y con finales de carrera mecánicos. El sistema se controla mediante un PLC.

Condiciones iniciales: El vástago del cilindro se encuentra en reposo y en la posición de retroceso.

Ciclo a realizar:

El vástago del cilindro A realiza la secuencia A+, A- indefinidamente.

Se pide:

a) Diseñar e implementar en el PLC el programa necesario utilizando las función SET y

RESET.

b) Diseñar e implementar en el PLC el programa necesario utilizando las función KEEP.

RESOLUCIÓN 03A:

A

¡¡No funciona. Al iniciar el vástago su desplazamiento

se desactiva el 3/2 y se detiene el vástago.

DIDÁCTICA: Realizar el esquema eléctrico

REAL.

Iniciar LENGUAJE de

programación

- 3 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

RESOLUCIÓN 03B RESOLUCIÓN 03C

RESOLUCIÓN 03D

No funciona si inicialmente

no está en a0 o a1.

Con SET/RESET y con

KEEP

No funciona. Falta

resetear!!!

Permanece continuamente

activada la salida

- 4 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

Establece condiciones iniciales, utilizando el bit “primer ciclo” ACTIVADO (CERRADO SOLO en el primer ciclo.) RESOLUCIÓN 03D RESOLUCIÓN 03E NOTA: Este apartado no se pide en el enunciado. Establece condiciones de MARCHA/PARO, mediante dos pulsadores. RESOLUCIÓN 03F

- 5 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 4.

Sistema: Constituido por UN cilindro neumático, A, controlado por dos distribuidores 3/2 normalmente cerrados y activados por relé y con finales de carrera mecánicos.

Se dispone de un pulsador M, para la puesta en marcha del sistema y otro pulsador P, para su parada.

Todo el sistema se controla mediante un PLC.


Ciclo a realizar:


Se pide:

a) Diseñar e implementar en el PLC el programa necesario utilizando las función SET y

RESET.

b) Diseñar e implementar en el PLC el programa necesario utilizando las función KEEP.

NOTA: Para implementar la condición de marcha y paro utilizar una de las dos siguientes opciones:

a) La función AND. RESOLUCIÓN 04B

b) La función SALTO

RESOLUCIÓN 04A:

A

- 6 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 5.

Sistema: Constituido por DOS cilindros neumáticos, A y B, controlados cada uno de ellos por dos distribuidores 3/2 normalmente cerrados y activados por relé y con finales de carrera mecánicos. El sistema se controla mediante un PLC.

Condiciones iniciales: El vástago de ambos cilindros se encuentra en reposo y en la posición de retroceso.

Ciclo a realizar:


El vástago del cilindro B realiza la secuencia B+, B- indefinidamente.

Se pide:

a) Para el caso de que el movimiento del vástago de cada cilindro es independiente del

movimiento del otro:

a. Diseñar e implementar en el PLC el programa necesario utilizando las funciones

SET y RESET.

b. Diseñar e implementar en el PLC el programa necesario utilizando la función

KEEP.

b) Para el caso de que el movimiento del vástago de AMBOS cilindros se inicia

simultánemente, tanto en el avance como en el retroceso:

a. Diseñar e implementar en el PLC el programa necesario utilizando las funciones

SET y RESET.

b. Diseñar e implementar en el PLC el programa necesario utilizando la función

KEEP.

c) Resolver los ejemplos anteriores para el caso de disponer de TRES cilindros.

RESOLUCIÓN 05:

A

B

- 7 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

RESOLUCIÓN 05A: RESOLUCIÓN 05B:

Inician simultáneamente el movimiento del vástago. Utilizando la función KEEP

El movimiento del vástago de cada cilindro es independiente del movimiento del otro y con la función KEEP

- 8 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 6.



Ciclo a realizar:

Se dispone de UN pulsador P.

Cada vez que se pulsa P el vástago del cilindro A realiza la secuencia A+, A- siete veces.

RESOLUCIÓN 06:

A

- 9 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 7.



Ciclo a realizar:

Se dispone de UN pulsador P para la puesta en marcha y un pulsador M para la parada del sistema.

Cada vez que se pulsa P el vástago del cilindro A realiza la secuencia A+, A- de forma indefinida, hasta pulsar P, PERO deteniéndose tres segundos en estado de retraído y cuatro en estado de avance.

RESOLUCIÓN 07:

A

Parte a ejecutar

- 10 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 8.

Sistema: Constituido por UN cilindro neumático, A, controlado por dos distribuidores 3/2 normalmente cerrados y activados por relé y finales de carrera mecánicos. El sistema se controla mediante un PLC.


Ciclo a realizar:

Se dispone de un pulsador de marcha M y otro de paro P.

Cuando se pulsa M el vástago del cilindro A realiza indefinidamente la siguiente secuencia: A+, A- cinco veces, se detiene 2 segundos, de nuevo A+, A- cinco veces, etc.

Cuando se pulsa P el sistema se detiene.

RESOLUCIÓN 08:

A

- 11 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 9.

Sistema: Constituido por DOS cilindros neumático, A y B, controlados cada uno de ellos por dos distribuidores 3/2 normalmente cerrados y activados por relé y con finales de carrera mecánicos. El sistema se controla mediante un PLC.

Condiciones iniciales: El vástago de ambos cilindros se encuentra en reposo y en la posición de retroceso.

Ciclo a realizar:

Se dispone de un pulsador de marcha M.

Cuando se pulsa M el vástago del cilindro A realiza SEIS veces la secuencia: A+, A- y se detiene.

El vástago del cilindro B realiza la secuencia B+, B- indefinidamente.

SI el vástago del cilindro A ha salido más veces que el del B debe encenderse una lámpara de alarma.

NOTA: El tiempo de permanencia en estado de AVANCE del vástago del cilindro A se ha de poder modificar por el operario del sistema en función de las características del proceso que se esté ejecutando SIN modificar el programa.

Se pide:

Diseñar e implementar en el PLC el programa necesario.

A

B

- 12 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

RESOLUCIÓN 09:

Poner a cero las memorias y contar las veces que sale cada vástago.

Comparar y activar lámpara de alarma.

Temporizador de a1 Movimiento del vástago B

Movimiento del vástago A Reseteo del contador.

- 13 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 10.



Ciclo a realizar:

Se dispone de un pulsador de marcha M y otro de paro P.

Cuando se pulsa M el vástago del cilindro A realiza indefinidamente la siguiente secuencia: A+, A- cinco veces, se detiene 5 segundos, de nuevo A+, A- cinco veces, etc.

Cuando se pulsa P el sistema se detiene en la posición de reposo inicial.

NOTA: El tiempo de permanencia en estado de retroceso se ha de poder modificar por el operario del sistema en función de las características del proceso que se esté ejecutando.

RESOLUCIÓN 10:

A

250

- 14 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 11.



Ciclo a realizar:

Se dispone de DOS pulsadores N y M.

Si se pulsa N el vástago del cilindro A realiza 3 ciclos A+, A-

Si se pulsa M el vástago del cilindro A realiza 5 ciclos A+, A-

Se pide:

Esquema del circuito neumático y eléctrico con todos los elementos necesarios para el correcto funcionamiento del sistema.

Programa a implementar en el PLC para que se ejecute el ciclo a realizar.

RESOLUCIÓN 11:

- 15 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 12.



Ciclo a realizar:

Se dispone de UN pulsador P.

Cada vez que se pulsa P el vástago del cilindro A realiza 3 ciclos A+, A-, se detiene en la posición de reposo (retraído) 10 segundos y a continuación realiza 5 ciclos A+, A- quedando finalmente en reposo en la posición inicial.

Se pide:



RESOLUCIÓN 12:

- 16 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 13.

Sistema: Constituido por DOS cilindros neumáticos, A y B, controlado cada uno de ellos por dos distribuidores 3/2 normalmente cerrados y activados por relé y con finales de carrera mecánicos. El sistema se controla mediante un PLC.

Condiciones iniciales: El vástago de cada uno de los cilindros se encuentra en reposo y en la posición de retroceso.

Ciclo a realizar:

Los vástagos de los dos cilindros se mueven a velocidades distintas y desconocidas realizando continuamente, cada uno de ellos, el ciclo A+, A- y B+, B-.

Deben de iniciar el desplazamiento de entrada y salida simultáneamente.

Se pide:



RESOLUCIÓN 13: RESOLUCIÓN:

010.03 B-

010.02 B+

- 17 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 14.

Sistema: Constituido por DOS cilindros neumáticos, A y B, controlado cada uno de ellos por dos distribuidores 3/2 normalmente cerrados y activados por reléy con finales de carrera mecánicos. El sistema se controla mediante un PLC.

Condiciones iniciales: El vástago de cada uno de los cilindros se encuentra en reposo estando el vástago del cilindro A en la posición de retraído (ao) y el del B en la posición extendido (b1).

Ciclo a realizar:

Los vástagos de los dos cilindros se mueven a velocidades distintas y desconocidas realizando continuamente, cada uno de ellos, el ciclo A+, A- y B-, B+.

Deben de iniciar simultáneamente el inicio de sus respectivos recorridos (Sale A y entra B de forma simultánea y entra A y sale B, también simultáneamente).

Se pide:



RESOLUCIÓN 14:

- 18 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 15.

Sistema: Constituido por DOS cilindros neumáticos, A y B, controlado cada uno de ellos por dos distribuidores 3/2 normalmente cerrados y activados por reléy con finales de carrera mecánicos. El sistema se controla mediante un PLC.


Ciclo a realizar:


Deben iniciar el desplazamiento de entrada y salida simultáneamente después de estar en reposo cada uno de ellos como mínimo 5 segundos en la posición de retraído y 8 segundos en la de extendido.

Se pide:



RESOLUCIÓN 15:

- 19 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 16.



Ciclo a realizar:

Se dispone de TRES pulsadores A y B.

Si se pulsa A el vástago del cilindro A realiza 5 ciclos A+, A-

Si se pulsa B el vástago del cilindro B realiza 3 ciclos B+, B-

Si se pulsa C los vástagos de los cilindros A y B realizan conjuntamente las dos secuencias indicadas anteriormente.

Se pide:



RESOLUCIÓN 16:

- 20 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 17.


Condiciones iniciales: Los vástagos de cada uno de los cilindros se encuentran en reposo y en la posición de retroceso.

Ciclo a realizar:


Cuando el vástago de uno cualquiera de los dos cilindro haya salido 5 veces más que el del otro se detiene el sistema en la posición de reposo inicial.

Se pide:



RESOLUCIÓN 17:

- 21 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 18.

Sistema: Constituido por TRES cilindros neumáticos, A, B y C, controlado cada uno de ellos por dos distribuidores 3/2 normalmente cerrados y activados por relé y con finales de carrera mecánicos. El sistema se controla mediante un PLC.

Condiciones iniciales: Se supone que el vástago de cada uno de los cilindros se encuentra en reposo y en la posición de retroceso.

Ciclo a realizar:

Los vástagos de los cilindros A, B y C están continuamente entrando y saliendo, cada uno de ellos con una velocidad determinada y variable que no se conoce.

El movimiento de cualquiera de los vástagos no se inicia hasta que los tres vástagos se encuentran en estado de avance o en estado de retroceso.



RESOLUCIÓN 18:

Con SET/RESET CON KEEP

- 22 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 19.

Sistema: Constituido por TRES cilindros neumáticos, A, B y C, controlado cada uno de ellos por dos distribuidores 3/2 normalmente cerrados y activados por relé y con finales de carrera mecánicos. El sistema se controla mediante un PLC.


Ciclo a realizar:

Los vástagos de los cilindros A y B están continuamente entrando y saliendo, cada uno de ellos con una velocidad determinada y variable que no se conoce.

Si el vástago A ha salido igual o más veces que el del cilindro B el vástago del cilindro C debe estar en la posición de extendido (C+).

Si el vástago A ha salido menos veces que el del cilindro B el vástago del cilindro C debe estar en la posición de retraído (C-).

Se pide:



RESOLUCIÓN 19: Condiciones iniciales Movimiento de los vástagos de A y B

- 23 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

Contar-memorizar las veces que sale cada vástago.

Comparar continuamente

Memorizar el resultado de la comparación

Actuar en función del resultado de la comparación.

- 24 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 20.

Sistema: Constituido por un cilindro neumático, A, controlado por dos distribuidores 3/2 normalmente cerrados y activados por relé y con finales de carrera mecánicos. El sistema se controla mediante un PLC.

Se pide:

Dado el programa adjunto explicar las funciones que lo componen y describir el funcionamiento del sistema.

Nota: las entradas y salidas son las habituales de los ejercicios realizados en el laboratorio.

RESOLUCIÓN 20:

- 25 -


C

/

Ct

ra

.

Sa

cr

am

en

to

,

s/

n

L

a

Ca

ña

da

d

e

Sa

n

Ur

ba

no

0

41

20

A

lm

er

ía

(

Es

pa

ña

)

Te

lf

.:

9

50

2

14

23

5

Em

ail:

ja

lo

pe

z@

ua

l.

es

EJERCICIO 21.


Se pide:

Dado el programa adjunto explicar las funciones que lo componen y describir el funcionamiento del sistema.

Nota: las entradas y salidas son las habituales de los ejercicios realizados en el laboratorio.

RESOLUCIÓN 21:

m-apuntes de neumática

Documents