Neumática AUTOMATIZACION
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NEUMÁTICA
2015
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
1
Contenido I. INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................... 4
II. FUNDAMENTOS FÍSICOS........................................................................................................ 4
1. Presión ............................................................................................................................... 4
2. Presión relativa .................................................................................................................. 4
3. Relación presión-volumen................................................................................................. 4
4. Relación volumen-temperatura ........................................................................................ 5
5. Relación presión temperatura .......................................................................................... 5
6. Ecuación de los gases perfectos ........................................................................................ 5
7. Caudal ................................................................................................................................ 5
8. Cálculo del consumo de aire atmosférico en un cilindro de doble efecto ........................ 5
9. Cálculo de vástago ............................................................................................................. 5
10. Cálculo de la camisa del cilindro ................................................................................... 6
11. Cálculo de los tirantes ................................................................................................... 6
III. PRODUCCIÓN, DISTRIBUCIÓN Y TRATAMIENTO DE AIRE COMPRIMIDO ................................. 7
1. Producción......................................................................................................................... 7
1.1. Compresores de émbolo alternativo ............................................................................ 7
1.2. Compresores de membrana .......................................................................................... 7
1.3. Compresor celular de paletas ....................................................................................... 8
1.4. Compresor de tornillo ................................................................................................... 8
1.5. Turbocompresores axial y radial ................................................................................... 8
1.6. Elección del compresor ................................................................................................. 9
1.6.1. Caudal ........................................................................................................................ 9
1.6.2. Presión ....................................................................................................................... 9
1.7. Secado ........................................................................................................................... 9
1.7.1. Secado por absorción ................................................................................................ 9
1.7.2. Secado por adsorción .............................................................................................. 10
1.7.3. Secado por enfriamiento ......................................................................................... 10
1.8. Depósito acumulador de aire comprimido ................................................................. 11
2. Distribución ..................................................................................................................... 12
2.1. Disposición típica de las redes .................................................................................... 12
2.2. Dimensionado de la tubería ........................................................................................ 13
3. Tratamiento del aire comprimido en el punto de consumo ........................................... 15
3.1. Unidad de mantenimiento .......................................................................................... 15
3.1.1. Filtro ........................................................................................................................ 15
3.1.2. Regulador de presión .............................................................................................. 15
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
2
3.1.3. Lubricador de aire de densidad constante .............................................................. 15
3.1.4. Manómetro ............................................................................................................. 15
IV. ELEMENTOS NEUMÁTICOS DE TRABAJO .......................................................................... 16
1. Cilindros y motores. Generalidades ................................................................................ 16
2. Cilindros de simple efecto ............................................................................................... 16
2.1. Cilindros de émbolo .................................................................................................... 16
2.2. Cilindro de membrana ................................................................................................. 17
2.3. Cilindro de membrana arrollable ................................................................................ 17
2.4. Cilindro telescópico ..................................................................................................... 17
3. Cilindros de doble efecto ................................................................................................ 18
3.1. Cilindros de vástago .................................................................................................... 18
3.2. Cilindro de doble vástago ............................................................................................ 18
3.3. Cilindro tándem ........................................................................................................... 18
3.4. Cilindro sin vástago, de arrastre de carga mecánico .................................................. 19
3.5. Cilindro sin vástago, de arrastre de carga magnético ................................................. 19
3.6. Cilindros multiposicionales ......................................................................................... 19
3.7. Cilindro de impacto ..................................................................................................... 20
3.8. Cilindro con dispositivos de guiado ............................................................................. 20
3.9. Cilindros de sujeción ................................................................................................... 20
3.10. Cilindros giratorios o actuadores de giro ................................................................ 20
4. Freno hidráulico .............................................................................................................. 21
5. Pinzas de sujeción neumática ......................................................................................... 21
6. Motores neumáticos ....................................................................................................... 22
6.1. Motores de émbolo ..................................................................................................... 22
6.1.1. Motores de émbolo radiales ................................................................................... 22
6.1.2. Motores de émbolo axiales ..................................................................................... 22
6.2. Motores de paletas ..................................................................................................... 22
V. VÁLVULAS ............................................................................................................................ 23
1. Válvulas distribuidoras .................................................................................................... 23
2. Válvulas de bloqueo ........................................................................................................ 24
2.1. Válvulas antirretorno. ................................................................................................. 24
2.2. Válvulas selectora o válvula O o OR o SUMA .............................................................. 24
2.3. Válvulas de simultaneidad o válvula Y o AND ............................................................. 25
2.4. Válvulas de escape rápido ........................................................................................... 25
3. Válvulas de caudal ........................................................................................................... 25
3.1. Bidireccionales. ........................................................................................................... 25
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
3
3.2. Unidireccionales. ......................................................................................................... 26
4. Válvulas de presión ......................................................................................................... 26
4.1. Válvulas reguladoras de presión. ................................................................................ 26
4.2. Válvulas limitadoras de presión o de descarga. .......................................................... 26
4.3. Válvulas de secuencia. ................................................................................................. 26
5. Temporizadores............................................................................................................... 26
5.1. Temporizadores a la conexión .................................................................................... 26
5.2. Temporizadores a la desconexión ............................................................................... 27
5.3. Temporizadores a la conexión y a la desconexión ...................................................... 27
5.4. Válvulas de impulso ..................................................................................................... 27
VI. DETECTORES DE SEÑAL ................................................................................................... 28
1. Finales de carrera o captadores mecánicos .................................................................... 28
2. Captadores neumáticos de fuga...................................................................................... 28
3. Captadores de proximidad .............................................................................................. 28
4. Detectores de paso o de barrera de aire ........................................................................ 29
5. Captadores de umbral de presión ................................................................................... 29
VII. REALIZACIÓN DE ESQUEMAS NEUMÁTICOS ................................................................... 30
1. Numeración de los esquemas neumáticos ..................................................................... 30
2. Diagramas ........................................................................................................................ 30
2.1. Diagrama de secuencia de movimientos .................................................................... 30
2.2. GRAFCET ...................................................................................................................... 31
2.3. Diagrama de movimiento ............................................................................................ 31
2.3.1. Diagrama espacio – fase .......................................................................................... 31
2.3.2. Diagrama espacio - tiempo ..................................................................................... 32
2.3.3. Diagrama de señal de mando .................................................................................. 32
VIII. Diseño de circuitos mediante métodos sistemáticos. .................................................... 33
1. Método cascada. ............................................................................................................. 33
2. Método paso a paso. ....................................................................................................... 33
3. Secuenciadores. .............................................................................................................. 34
X. Ejercicios……………………………………………………………………………………………………………………...41
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
4
I. INTRODUCCIÓN
La automatización hidráulica consiste en la transformación y transmisión de fuerzas y
movimientos mediante el uso de aire comprimido que se eleva a presiones por encima de la
atmosférica, usualmente entre 6 y 7 bar. El aire comprimido tiene de ventajas que: es
abundante, almacenable, insensible a las variaciones de temperatura, humedad y de campos
magnéticos, es limpio (no contamina en caso de fugas), antideflectante, los elementos de
trabajo son simples, económicos y de mantenimiento sencillo y duradero, de trabajo rápido (de
1 a 2 m/s), los elementos de trabajo no están sometidos a cargas.
Sus desventajas son: que necesita preparación (quitar impurezas, humedad y lubricarlo), tiene
como límite de fuerza de 2000 a 3000 Kp, suele tener fugas que generan ruido. Con el aire
comprimido no se puede conseguir velocidades uniformes y constantes (por la compresividad
del gas), los posicionamientos no son exactos.
II. FUNDAMENTOS FÍSICOS
1. Presión
� = ��
Unidades de presión:
- En el SI: �
�� = �
- En la industria: � = � ��� ≈ 10��
- Atmósfera. Es la presión que ejerce el aire sobre la superficie a nivel del mar:
1 �� = 1,013� ≈ 1� = 1 �����
- Inglesa: 1��� = 7000�
- m.c.a. (metro columna de agua: es la presión ejercida por una columna de agua de un
metro de altura sobre una superficie de 1 cm2 (10mca = 1bar).
2. Presión relativa
Son las presiones por encima de la presión
atmosférica que son las necesarias para
obtener un trabajo con el aire
comprimido. En neumática son presiones
relativas y se miden con los manómetros.
Si existen presiones absolutas menores a
la atmosférica significa que tiene presión
relativa negativa (vacío industrial). Las presiones absolutas se miden con los barómetros.
3. Relación presión-volumen
A temperatura constante el volumen de un gas encerrado en un recipiente es inversamente
proporcional a la presión absoluta.
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
5
�ª ��! → � ∙ $ = %&'
Siendo P presión absoluta (Prel+1)
4. Relación volumen-temperatura
A presión constante el volumen ocupado por un gas es directamente proporcional a la
temperatura absoluta del mismo.
$( = %&'
5. Relación presión temperatura
A volumen constante la presión absoluta de un gas es directamente proporcional a su
temperatura absoluta.
�( = %&'
6. Ecuación de los gases perfectos
� ∙ $( = %&' = ) ∙ *
Todo con valores absolutos
7. Caudal
Es el volumen del fluido que atraviesa una determinada sección transversal de una conducción
por unidad de tiempo.
+ = $& = � ∙ ,
& = � ∙ -
8. Cálculo del consumo de aire atmosférico en un cilindro de doble efecto
- Consumo de aire a presión en carrera de avance (VA) $. = � ∙ ,
- Consumo de aire a presión en carrera de retroceso (VR) $/ = (� − 2) ∙ ,
- Consumo de aire a presión en un ciclo(V) $ = $. + $/
- Consumo de aire a presión total (VT) $( = $ ∙ 5 (n= ciclos/min)
- Consumo de aire atmosférico total $6&7 = � (689' %:7;9878<:) ∙ $( (689' %:7;9878<:)=
9. Cálculo de vástago
Caso 1: El vástago de un cilindro trabaja siempre a tracción, compresión o a pandeo. No deben
existir esfuerzos radiales que produzcan flexión. El caso más desfavorable para el vástago se
presenta cuando las carreras son elevadas, trabaja a compresión y además el anclaje es por
articulación trasera: se calcula el vástago a tracción y compresión
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
6
Caso2: Vástago con pandeo (a compresión con carrera larga). Dos posibilidades
- Cilindro empotrado y vástago libre
�� = >? ∙ @ ∙ AB ∙ ,?
Siendo E el módulo de elasticidad
Siendo I el momento de inercia EF∙G�
HI J
Siendo L la longitud de la carrera
- Cilindro articulado en los dos extremos
�� = >? ∙ @ ∙ AB ∙ ,? ∙ 5
Siendo n el coeficiente de seguridad
Caso 3: Fijaciones que inmovilizan el cilindro, como patas o bridas. La FP se suele aumentar un
50% del caso 2.
�� = =. M ∙ >? ∙ @ ∙ AB ∙ ,? ∙ 5
10. Cálculo de la camisa del cilindro
La camisa del cilindro se calcula como un cilindro de pared delgada cerrado herméticamente y
sometido a una presión interior.
N6<7 = � ∙ O? ∙ '
Siendo e el espesor del cilindro
11. Cálculo de los tirantes
Los cilindros se construyen con tapas roscadas a la camisa o con tapas unidas mediante tirantes
roscados en sus extremos y sujetos por tuercas.
N6<7 =� 5Q
� = B ∙ �> ∙ <? ∙ 5
Siendo F la fuerza en el cilindro
Siendo d el diámetro del cilindro
Siendo n el número de tirantes
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
7
III. PRODUCCIÓN, DISTRIBUCIÓN Y TRATAMIENTO DE AIRE COMPRIMIDO
1. Producción
Los compresores son las máquinas que se utilizan para producir el aire comprimido, elevando la
presión del aire de la atmósfera.
El aire comprimido se produce por dos métodos:
- Por reducción del volumen de aire: compresores de émbolo, de membrana, celular de
paletas y de tornillo.
- Por aceleración de la masa de aire: Turbocompresor axial y radial.
1.1. Compresores de émbolo alternativo
Al bajar el émbolo se produce un aumento del volumen de la cámara de manera que el aire de
la atmósfera se introduce en ella. Al subir el émbolo tiene lugar la disminución del volumen de
la cámara, así el aire se comprime y aumenta de presión dirigiéndose a la instalación.
Se construyen de una, dos o más etapas en función de la presión que debe alcanzar el aire
comprimido.
Debido a la lubricación de los émbolos, estos compresores suministran el aire con una cantidad
de aceite perjudicial para las instalaciones neumáticas. Por lo tanto, estos deberán incorporar
separadores de aceite en el equipo de preparación del aire.
1.2. Compresores de membrana
La cámara de trabajo está separada por una membrana, por lo que el aire será suministrado
exento de aceite.
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
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1.3. Compresor celular de paletas
Sus partes esenciales son: rotor, aletas y anillo volumétrico.
Entre paleta y paleta, se forman unas cámaras que aumentan y disminuyen de volumen al girar
el rotor. La zona de aumento conecta con la entrada de aire y la zona que disminuye con la salida
del mismo.
Estos compresores suministran el aire comprimido con aceite.
1.4. Compresor de tornillo
Consta de dos tronillos que al girar, impulsan el aire axialmente. Atrapan el aire por el principio
de desplazamiento, suministrándolo de forma continua. Tiene dos versiones:
- Un tornillo arrastra al otro, por lo que necesitan lubricación y como consecuencia
suministran el aire comprimido con aceite.
- Los tronillos giran sincronizados por medio de engranajes alojados en cámaras
independientes. Por lo tanto los tornillos no se tocan y no necesitan lubricación,
suministrando el aire comprimido exento de aceite.
1.5. Turbocompresores axial y radial
Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, y son apropiados para grandes
caudales.
En el compresor axial, al girar los álabes aceleran el aire en sentido axial, prácticamente es un
ventilador.
El compresor radial, al girar crea un vacío parcial en el centro del rodete por donde entra el aire
atmosférico y es expulsado radialmente por la fuerza centrífuga entrando por el centro del
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
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siguiente rodete, y así sucesivamente. La presión de trabajo es baja. Para alcanzar presiones
mayores, tienen que estar constituidos por varias etapas.
1.6. Elección del compresor
Los parámetros más importantes a tener en cuenta son: caudal, presión y condiciones del aire.
1.6.1. Caudal
Es la cantidad de aire que suministra un compresor: caudal teórico y caudal real
El caudal es el aire a presión atmosférica que suministra el compresor y se expresa en l/min,
m3/min o m3/h. Para calcular el caudal se aplica la siguiente fórmula.
+; = +5�9 + �6&
Qp= Caudal a la presión de servicio.
Qn= Caudal de aire normal.
Pr= Presión en la red.
Pat= Presión atmosférica (se considera un bar)
1.6.2. Presión
La presión de servicio, es la que genera el caudal que suministra el compresor.
La presión de trabajo, es la necesaria en los puntos de consumo
Para el buen funcionamiento de las máquinas es importante que la presión en la red sea
constante, ya que de ello depende que la velocidad, las fuerzas y la secuencia de movimientos
de los elementos de trabajo, sean adecuadas.
1.7. Secado
La humedad que contiene el aire de la atmósfera debe eliminarse. Los principales sistemas de
secado del aire son:
1.7.1. Secado por absorción
Es un procedimiento químico. El agua se combina químicamente con el agente secante. La
solución formada tiene que ser evacuada mediante purga manual o automática. El agente
secante tiene que ser regenerado regularmente.
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
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1.7.2. Secado por adsorción
Es un procedimiento físico. El agente secante, generalmente dióxido de silicio, absorbe la
humedad por métodos físicos. Cuando el agente secante se satura es regenerado mediante
secado, por calentamiento o como se muestra en la figura.
El aire húmedo entra por la columna con el agente secante regenerado y sale seco por la salida
y entre un 10% y un 20% sale en dirección a la columna con el agente secante que queremos
regenerar. Una válvula direccional accionada por temporizador alterna entre columnas para
suministrar aire seco continuamente.
1.7.3. Secado por enfriamiento
Se basa en reducir la temperatura del punto de rocío utilizando para ello una máquina frigorífica.
El aire húmedo es pre enfriado en el primer intercambiador de calor aire – aire. En la segunda
fase pasa por el intercambiador de calor de la máquina frigorífica, por lo que la humedad y las
partículas de aceite se condensan y son purgados automáticamente.
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
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1.8. Depósito acumulador de aire comprimido
Se instala entre la salida del aire del secador y la entrada a la red, su función es estabilizar el
suministro de aire comprimido. En el depósito también tiene lugar enfriamiento de aire y así
también desprende parte de la humedad. Dicha humedad debe evacuarse por medio de
purgadores. La entrada de aire se efectúa por su parte inferior y sale por la superior
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
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2. Distribución
Se le denomina Red de Aire Comprimido al conjunto de tuberías que, unidas entre sí, distribuyen
el aire comprimido a los diferentes puntos de utilización
2.1. Disposición típica de las redes
Generalmente las redes sueles disponerse de dos formas, en circuito cerrado y en circuito
abierto, ésta última se adopta en pequeñas instalaciones o de pequeña importancia. Cuando la
instalación es importante debe hacerse en circuito cerrado ya que podrán atenderse mejor los
consumos repentinos.
Los puntos más importantes a tener en cuenta son:
- Las tuberías serán aéreas y de fácil acceso. En caso de que tengan que instalarse por debajo
del nivel del suelo, se debe evitar que los ramales de alimentación descansen en el suelo.
- En las instalaciones por debajo de nivel del suelo la purga se instala como se muestra en la
figura.
- Las líneas principales deben tener una inclinación de un 1% de forma que asciendan en
sentido del desplazamiento del aire, colocando tuberías de drenaje al final de las
construcciones.
- En el caso de que la construcción sea de gran longitud, puede efectuarse la instalación cono
se muestra en la figura.
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
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- En las redes aéreas, los ramales deben conectarse a las conducciones principales por la
parte superior para evitar que lleguen posibles impurezas al punto de consumo.
- En los ramales es conveniente instalar un grifo de interrupción, por ejemplo un enchufe
rápido.
2.2. Dimensionado de la tubería
El dimensionado de la tubería está en
función de:
- El caudal
- La presión de servicio.
- La longitud de la tubería.
- La caída de presión (pérdida de
presión).
- La cantidad de accesorios en la
tubería.
Para hallar de forma rápida el diámetro
interior se puede usar el nomograma.
Ejemplo:
- Caudal = 960 m3/h
- Longitud tubería = 280 m
- Caída de presión = 10 KPa (0,1 bar)
- Presión de servicio = 800 KPa (8 bar)
Nomograma longitudes supletorias
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
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AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
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3. Tratamiento del aire comprimido en el punto de consumo
3.1. Unidad de mantenimiento
Aun habiéndose tratado el aire antes de que llegue al punto de consumo, todavía puede llegar
algo de humedad e impurezas procedentes de la red de distribución, por lo tanto, es preciso
instalar una Unidad de Mantenimiento en la entrada de aire de dicha instalación. Estará
compuesta de filtro, regulador de presión (manorreductor) y lubricador.
3.1.1. Filtro
Además de filtrar partículas, el normal, separa el agua que puede contener el aire.
3.1.2. Regulador de presión
También llamado manorreductor, tiene la misión de mantener la presión de trabajo en la
instalación más constante posible, independientemente de las variaciones de presión en la re y
del consumo de aire en la instalación.
La presión en la red siempre ha de ser mayor que la presión de trabajo
3.1.3. Lubricador de aire de densidad constante
Es el componente de la unidad de mantenimiento que sirve para que el aire comprimido quede
impregnado de pequeñas partículas de aceite, consiguiéndose con ello que los componentes de
los circuitos neumáticos trabajen lubricados. Se instala después del regulador de presión
3.1.4. Manómetro
Son los instrumentos que se utilizan para medir la presión en las instalaciones neumáticas y
forman parte de la unidad de mantenimiento.
0
Símbolo completo
símbolo simplif icado
0
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
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IV. ELEMENTOS NEUMÁTICOS DE TRABAJO
1. Cilindros y motores. Generalidades
Los cilindros y motores neumáticos, también llamados actuadores o consumidores, son los
elementos que convierten la energía neumática en energía mecánica. Los cilindros efectúan un
movimiento lineal y los motores un movimiento rotativo. Al contrario que los eléctricos, los
motores neumáticos puedes soportar sobrecargas que pueden llegar a detener su movimiento
sin sufrir ningún deterioro.
Los cilindros neumáticos se clasifican en:
Cilindros de simple efecto:
- De émbolo o pistón.
- De membrana
- De membrana arrollable
- Telescópico.
Cilindros de doble efecto:
- De un vástago.
- De doble vástago.
- Tándem.
- Sin vástago, de unión mecánica.
- Sin vástago, de unión magnética.
- Multiposicional.
- De impacto.
- Giratorios.
2. Cilindros de simple efecto
2.1. Cilindros de émbolo
Son los que efectúan uno de los movimientos del ciclo, habitualmente el de salida de vástago
(avance), por medio de un fluido en el caso de la neumática por aire comprimido: el movimiento
de la entrada del vástago (retroceso) lo realiza por otro medio, que puede ser una fuerza
externa, por gravedad o por medio de un muelle interno.
Las principales partes que componen este determinado cilindro son, cilindro o cuerpo, émbolo,
vástago, tapa delantera, tapa trasera, muelle de recuperación, junta de émbolo, casquillo guía,
junta rascadora y amortiguación elástica final de carrera.
compresión tracción
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
17
Normalmente la carrera de los cilindros de simple efecto de muelles internos, no suelen
sobrepasar los 100 mm, se utilizan principalmente para sujetar y expulsar piezas.
En estos cilindros, el vástago saldrá si la presión que actúa sobre la superficie del émbolo genera
una fuerza mayor a la suma de las resistencias por rozamientos, y la fuerza del muelle, o sea la
fuerza teórica que puede hacer el cilindro. Se expresa según la siguiente fórmula:
�9'6U = O? ∙ >B ∙ � − (�/ + �7) = . ∙ � − (�/ + �7)
Los rozamientos presentan entre un 3% y un 20% de la fuerza calculada, dependiendo de la
forma y material de la junta del émbolo, así como el acabado superficial del interior del cilindro,
que está lapeado o bruñido.
2.2. Cilindro de membrana
Éste cilindro no tiene rozamientos y puede ejercer fuerzas elevadas debido a la gran superficie
de la membrana, pero la carrera del vástago es corta, por lo que se utiliza principalmente para
accionar frenos de vehículos industriales.
2.3. Cilindro de membrana arrollable
Este cilindro tiene una membrana que cuando se somete a la presión del aire comprimido, se
desarrolla empujando el vástago hacia fuera. La carrera de estos cilindros es más larga que los
cilindros de membrana plana.
2.4. Cilindro telescópico
Está compuesto por varios émbolos uno dentro de otro. Estos cilindros ocupan poco espacio
aunque la carrera sea larga. Tiene que instalarse en posición vertical, admitiendo una inclinación
máxima de 15⁰. Ya que los cilindros se van deteniendo (saliendo), disminuye la fuerza del
vástago.
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
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3. Cilindros de doble efecto
3.1. Cilindros de vástago
A estos cilindros se les denomina de doble efecto, porque los dos movimientos de los que
dispone su ciclo (avance y retroceso) los realiza por la acción de un fluido, en neumática por aire
comprimido.
Se debe procurar que el cilindro no trabaje con una relación de carga superior al 75%
*V0�!W�Xó)Z!���3 � [\!�])!�!^�X
[\!�]Z!W�XWX)Z�_` 0,75
La velocidad del cilindro se calcula por la fórmula: b �c
d
La fuerza teórica del cilindro se calcula por la fórmula: [efógh�i � j ∙ �
La siguiente figura muestra un cilindro de doble efecto con amortiguación neumática regulable
de final de carrera.
3.2. Cilindro de doble vástago
También llamados con vástago pasante. Al tener la misma superficie útil en ambos lados, la
fuerza que se hace y la velocidad es la misma en los dos sentidos de desplazamiento.
3.3. Cilindro tándem
En realidad se trata de dos cilindros que forman un solo cuerpo. Con esta construcción, al aplicar
simultáneamente presión sobre los dos émbolos, se obtiene en el vástago una fuerza
aproximada del doble. Se utiliza cuando se necesitan fuerzas considerables.
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
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3.4. Cilindro sin vástago, de arrastre de carga mecánico
Es de doble efecto y un solo vástago. Es muy apropiado para carreras largas. Éstos disponen de
amortiguación neumática final de carrera regulable, así como de imanes permanentes en el
émbolo o en el carro, para activar detectores de posición.
Funcionamiento: el émbolo se desplaza por dentro del cilindro, que tiene una ranura
longitudinal que permite la unión mecánica con el carro guiado, al que se sujeta la carga que se
tiene que arrastrar.
3.5. Cilindro sin vástago, de arrastre de carga magnético
Es igual que el cilindro anterior, la diferencia entre ambos es que en este cilindro el movimiento
del cursor al que va unida la carga, tiene lugar por el campo magnético que crean los imanes
permanentes que lleva incorporados el émbolo. La fuerza que hace este cilindro es algo inferior
al de arrastre mecánico y no es apropiado para montaje vertical.
3.6. Cilindros multiposicionales
Está compuesto por dos cilindros convencionales de doble efecto y un vástago unidos por las
tapas traseras por medio de una brida, de forma que sus vástagos se encuentren en sentido
opuesto. Pueden conseguir tres posiciones si la carrera de los cilindros es igual, o cuatro
posiciones si las carreras son desiguales
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
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3.7. Cilindro de impacto
Sale a una gran velocidad, por lo que su energía cinética es elevada, que se aprovecha para
realizar trabajos de troquelado, embutición, doblado, remachado, etc.
3.8. Cilindro con dispositivos de guiado
En instalaciones en las que el mecanismo movido por el vástago no va guiado. Es conveniente
instalar en el cilindro una unidad de guiado para que el vástago por sí solo no tenga que soportar
fuerzas radiales ni de torsión.
3.9. Cilindros de sujeción
Llevan incorporada una mordaza de sujeción, la mordaza efectúa un giro al desplazarse,
facilitando así la colocación y extracción de la pieza que se elabora.
3.10. Cilindros giratorios o actuadores de giro
Son elementos giratorios que efectúan movimientos giratorios limitados, sin que normalmente
se superen los 360⁰. El más habitual es el que el movimiento lineal de los émbolos se trasforman
en giratorio por medio de una cremallera y una rueda dentada solidaria al eje.
Estos elementos suelen usarse para voltear piezas, doblar tubos metálicos, accionar válvulas
grandes en conducciones de agua o vapor, etc.
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
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4. Freno hidráulico
Acoplando un freno hidráulico a un cilindro neumático convencional se forma lo denominado
Unidad de Avance Oleoneumática.
Con este freno se consigue que el vástago del cilindro neumático efectúe sus movimientos con
un control de velocidad muy preciso, ya que la regulación se realiza actuando sobre el freno
hidráulico, o sea controlando el aceite. También se consigue que uno, o ambos desplazamientos
del vástago del cilindro neumático pueda efectuarse en dos velocidades.
Regulación en un sentido Regulación en ambos sentidos
5. Pinzas de sujeción neumática
Son utillajes mecánicos accionados por aire comprimido, están diseñadas para sujetar piezas de
diferentes formas y tamaños. Son muy utilizadas en manipuladores y robots.
De apertura angular De apertura paralela
De simple efecto De simple efecto
De doble efecto De doble efecto
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
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Un sentido Dos sentidos Caudal regulable
de giro de giro
6. Motores neumáticos
Son elementos de trabajo que convierten la energía neumática en energía mecánica de giro. No
tienen limitación de ángulo de giro, de modo que mientras se les suministra aire comprimido,
giran sin interrupción.
6.1. Motores de émbolo
6.1.1. Motores de émbolo radiales
Están dispuestos en estrella y unidos a un cigüeñal, de modo que el movimiento alternativo de
los émbolos genera un movimiento giratorio en el cigüeñal y a su vez en el eje. Trabajan de
forma similar a los motores de combustión interna. Producen hasta 5.000 r.p.m. y de 2 a 25 C.V.
6.1.2. Motores de émbolo axiales
Está compuesto por cinco émbolos dispuestos axialmente que actúan sobre una
placa oscilante que a su vez transmite el movimiento a un eje.
6.2. Motores de paletas
Están compuestos por un motor excéntrico dotado de ranuras. En las ranuras se deslizan las
paletas, que son empujadas contra la pared interior del anillo volumétrico por efecto de la fuerza
centrífuga.
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
23
V. VÁLVULAS
Son los elementos utilizados para la información y mando
1. Válvulas distribuidoras
Son las que determinan el camino que ha de seguir el aire comprimido. Los orificios que tiene la
válvula para entrada, salida y escape se llaman vías. La unión entre esas vías en el interior de las
válvulas puede ser de diferentes formas. Cada una de esas formas de unión se llama posición y
se representa por un cuadrado
Las conexiones de la válvula en el exterior se representan solo en una de las posiciones,
normalmente la de reposo, que suele ser la posición de la derecha. Estas conexiones se
denominan:
Escapes de aire roscado o directo respectivamente
4 ó A para avance y 2 ó B para retroceso
12 para conexiones de mando que une vía 1 con la 2
14 Para conexiones de mando que unen la vía 1 con la 4
10 Para conexiones que cancela una señal de salida
El cambio de una posición a otra se realiza por distintos tipos de accionamientos que se colocan
en el lateral de la posición correspondiente. Existen diferentes tipos de accionamientos:
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
24
2. Válvulas de bloqueo
Son elementos que bloquean el paso del caudal preferentemente en un sentido y lo permiten
en el otro sentido.
2.1. Válvulas antirretorno.
2.2. Válvulas selectora o válvula O o OR o SUMA
Estas válvulas dan aire en la salida 2 (A) si introducimos aire en cualquiera de las dos entradas 1
ó 3 (x o y). Se utilizan cuando se quiere activar un cilindro indistintamente desde varios puntos.
Realizan la función SUMA (x+y=A).
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
25
Si se representa por un 0 la ausencia de aire y por un 1 la presencia del mismo:
0 01 00 11 1
0111
x y A = x + y
2.3. Válvulas de simultaneidad o válvula Y o AND
Esta válvula tiene dos entradas (1 ó x e 3 ó y) y una salida (2 ó A). Solo hay aire en la salida cuando
se introduce aire a la vez por las dos entradas. Si solo hay aire en una de las entradas, no hay
salida del mismo. Realiza la función producto:
2.4. Válvulas de escape rápido
Esta válvula busca que el vástago del cilindro alcance la máxima velocidad posible. Si entra aire
por A sale directamente al escape R, y si entra aire por P sale por A como si no hubiera válvula.
Se usa, por ejemplo, para avance rápido o retroceso rápido.
3. Válvulas de caudal
También se llaman estranguladores y sirven para regular el caudal de aire comprimido. Son el
método más usado para regular la velocidad de un cilindro. Vamos a estudiar tres tipos:
3.1. Bidireccionales.
Regulan el caudal en los dos sentidos del flujo. La disminución del caudal se consigue haciendo
un estrechamiento en el camino del aire que se puede regular mediante un tornillo. Se emplean
para regular la velocidad de los cilindros en los escapes colocándolos en los escapes de las
válvulas distribuidoras.
0 01 00 11 1
0001
x y A = x · y
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
26
3.2. Unidireccionales.
Estos reguladores regulan el caudal en un solo sentido, mientras que en el otro sentido no sufre
ninguna variación. Son la unión de un estrangulador bidireccional con un antirretorno. Se usan
para regular la velocidad de los cilindros pero se tienen que colocar lo más cerca posible del
cilindro y estrangulando la salida del aire, porque si estrangulas la entrada, el cilindro avanza a
sacudidas.
4. Válvulas de presión
4.1. Válvulas reguladoras de presión.
También llamados reductores de presión o manorreductores. Se usan para
mantener la presión de trabajo deseada estabilizada en un valor constante
independientemente de las variaciones de presión de entrada o de la presión
de los consumidores.
4.2. Válvulas limitadoras de presión o de descarga.
Es una válvula de seguridad que se usa para conseguir que la presión se
mantenga debajo de un cierto umbral. Si la presión sobrepasa ese valor, la
válvula abre un orificio de conexión con la atmósfera, lo que permite que la
presión se reduzca hasta el valor nominal con lo que se cierra el orificio de
escape por medio de un resorte regulado por un tornillo.
4.3. Válvulas de secuencia.
Funcionan igual que la válvula de descarga, pero en vez de permitir la salida de
aire a la atmósfera, abre la salida de aire a otra parte del circuito. Se usa para
realizar secuencias asegurando que se ha alcanzado una presión. Por ejemplo
A+ B+ A- B- (A+ sale el cilindro A; B- retrocede el cilindro B)
5. Temporizadores
Los temporizadores se basan en que el aire comprimido, que pasa a través de una estrangulación
variable, emplea cierto tiempo en llenar un recinto hasta que en él se alcanza la suficiente
presión de mando como para poder accionar una válvula pilotada neumáticamente.
5.1. Temporizadores a la conexión
Desde que reciben aire a su entrada, tarda un cierto tiempo o retardo en dar aire a su salida
1
0
1
0
retardo
99
S
E
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
27
1
0
1
0
retardo
5.2. Temporizadores a la desconexión
Desde que se desconectan tarda un cierto tiempo en cambiar la señal.
1
0
1
0
retardo
1
0
1
0
retardo
5.3. Temporizadores a la conexión y a la desconexión
1
0
1
0
retardo
5.4. Válvulas de impulso
1
0
1
0
retardo
99
S
E
99
S
E
99
S
E
99
S
E
99
S
E
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
28
VI. DETECTORES DE SEÑAL
Los detectores de señal, o captadores de posición, sirven para conocer las diferentes situaciones
en que se encuentran las partes de una máquina. Existen varios tipos:
1. Finales de carrera o captadores mecánicos
Sirven para detectar el final de la carrera del cilindro, tanto en el avance como en el retroceso.
Son válvulas 3/2 NC de accionamiento por palpador, rodillo o rodillo escamoteable y retorno por
muelle.
2. Captadores neumáticos de fuga
Funcionan por contacto con la pieza a detectar. Sirven para detectar
pequeños desplazamientos de elementos mecánicos y trabajan a
presiones de entre 0.1 a 6 bar. Según esta presión pueden ir, o no,
unidos a un amplificador de presión. Lo mejor es trabajar a presiones
bajas y con un amplificador para evitar consumos excesivos de aire.
El aire entra a presión por 1 y sale por 3 cuando nada se interrumpe en su camino. Al hacer
contacto una pieza móvil con la cabeza del captador, se cierra el paso 3 y el aire que entra por 1
sale ahora por 2, produciendo una señal que pilotará al distribuidor del cilindro directamente o
a un amplificador de señal.
3. Captadores de proximidad
Son elementos captadores de señal por reflexión de aire cuando se
interrumpe en la corriente de aire un objeto móvil. Pueden detectar
objetos delicados o blandos con gran velocidad de desplazamiento porque
no necesita contacto físico o mecánico con la pieza móvil. Funcionan a
presiones muy bajas de 100 a 300 mbar y siempre tienen
amplificador. La distancia de captación frontal es de hasta 20
mm, y de captación lateral hasta 5 mm - 1,5 mm.
El aire a baja presión entra por 1 y se reparte anularmente hasta la salida 3 en la cabeza de
detector. Cuando interrumpe un objeto, el aire es reflejado y parte de él retorna por 2 creando
una señal que puede alcanzar un valor de 0,8 bar, por lo que hay que alimentar un amplificador
con preamplificador incorporado. Ejemplo:
2
1
3
1 3
2
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
29
4. Detectores de paso o de barrera de aire
Estos detectores tienen dos unidades separadas, una es la emisora y otra la receptora. La
separación máxima entre ellas es de 100 m y tienen que estar bien alineadas una frente a la
otra. Detectan la ausencia o presencia entre ellas si la presión de alimentación no supera los 0,2
bar.
P
P2
El emisor emite un chorro de aire que, si no hay ninguna pieza entre ellas, interrumpe la salida
de aire del receptor, obligando al aire a salir por 2. Al interponerse un objeto entre las dos
unidades, el aire sale libremente al exterior desapareciendo la señal de aire en 2. Esta presencia
o ausencia de aire en 2 se aprovecha para gobernar un amplificador de señal que gobierna una
válvula distribuidora. Ejemplo:
5. Captadores de umbral de presión
Son elementos muy utilizados para detectar el final de carrera de un cilindro. Se instalan en las
tuberías de escape de los cilindros y así no se ocupa espacio en la zona de trabajo. No necesitan
amplificador, pero para funcionar bien, necesitan que se instale en la tubería de escape, después
de ellos, una reguladora de caudal que cree una cierta contrapresión.
Funcionan igual que una 3/2 normalmente abierta, ante la ausencia de aire en a, la salida S se
haya con presión y con entrada de aire en a, S no tiene presión. Ejemplo:
aP
S
a
P
S
1 2
1
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
30
1.0
1.021.01
1.1
1.6
1.2 1.4
0.2
0.1
1.3
1.3
VII. REALIZACIÓN DE ESQUEMAS NEUMÁTICOS
1. Numeración de los esquemas neumáticos
Los esquemas neumáticos se estructuran por niveles y cada nivel tiene una numeración:
NIVEL 1: actuadores
NIVEL 2: Para actuadores
- Retroceso (1.0 impar): 1.01 – 1.03 – 1.05…
- Avance (1.0 par): 1.02 – 1.04 – 1.06…
NIVEL 3: Válvulas distribuidoras: 1.1 – 2.1 – 3.1…
NIVEL 4: Lógicas de mando (O, Y): 1.6 – 1.8 – 1.10…
NIVEL 5: Emisores de señal:
- Retroceso (1.impar): 1.3 – 1.5 – 1.7…
- Avance (1.par): 1.2 – 1.4 – 1.6…
NIVEL 6: Elementos auxiliares: 0.1 – 0.2 – 0.3…
2. Diagramas
2.1. Diagrama de secuencia de movimientos
El diagrama de secuencia de movimientos representa en una
tabla, para cada una de las etapas de la secuencia, el movimiento
que realiza cada actuador.
Ejemplo: Tres cilindros (A, B y C) con una secuencia de A+ B+ B- A-
C+ C-
ACTIVIDADES
A B C
ETA
PA
S
1 +
2 +
3 -
4 -
5 +
6 -
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
31
2.2. GRAFCET
En el GRAFCET se representan los actuadores y su estado, y además, los elementos de transición
que deben ser activados para pasar de una etapa a otra. Este gráfico se divide en las diferentes
etapas de la secuencia y ayuda a conocer las condiciones de funcionamiento del automatismo y
a la detección de averías. Ejemplo:
2.3. Diagrama de movimiento
2.3.1. Diagrama espacio – fase
A
B
C
+-
+-
+-
0 1 2 3 4 5 6
1.0
1.1
1.2 1.3 2.2 2.3
2.0
2.1
3.0
3.1
2.2 2.3 3.31.3
3.33.2
3.2
1
1 2.2
2
2 2.3
3
3 1.3
4
4 3.2
5
5 3.3
6
6 1.4
10 1.2
10
1.0 +
2.0 +
2.0 -
1.0 -
3.0 +
3.0 -
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
32
2.3.2. Diagrama espacio - tiempo
Es igual que el de espacio - fase pero en lugar de las fases se representa la duración en segundos
de cada una, con lo que ya no quedan equidistantes las separaciones
2.3.3. Diagrama de señal de mando
El diagrama de señal de mando representa, para cada actuador, el estado de las válvulas que
producen su avance y su retroceso partiendo del diagrama espacio – fase. Dicho estado puede
ser 0 si la válvula está en reposo o 1 si la válvula está activada. Se suele hacer debajo del diagrama
espacio - fase
A
B
C
1
0
0 1 2 3 4 5 6
A
B
C
1.2
1.3
2.2
2.3
3.2
3.3
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
Cuando coinciden en 1 en el mismo momento en el estado de las dos válvulas, existe una señal
permanente o mantenida sobre su distribuidora, o sea, que recibe una doble señal de presión,
por lo que no funcionaría. Esas señales permanentes tienen que ser eliminadas. Las posibles
soluciones para las señales permanentes detectadas son:
1. Sustituir la ruleta o rodillo del final de carrera por un rodillo escamoteable
2. Usar temporizadores anuladores de señal a la conexión
3. Usar métodos sistemáticos para realizar los esquemas que son los métodos de cascada y de paso
a paso.
4. Usar secuenciadores.
99
S
E
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
33
VIII. Diseño de circuitos mediante métodos sistemáticos.
Los métodos sistemáticos sirven para evitar la simultaneidad de señales de presión en los dos
pilotajes de la válvula distribuidoras, hay dos métodos: cascada y paso a paso.
Los métodos se basan en formar grupos que en cada instante solo uno de los grupos tienen
señales de presión y con demás grupos que están unidos por escape, los grupos que establecen
de forma que no se repitan ninguna de las letras de la secuencia. Ejemplo (A+B+)(B-A-)
1. Método cascada.
Se utilizan válvulas 4/2 y tantas como grupos haya menos una.
2. Método paso a paso.
El método paso a paso usa memorias biestables 3/2 y usa tantas memorias como grupos haya.
El número de grupos se establece igual que en el método cascada. Cada memoria manda aire a
su grupo y desconecta al anterior, este método no sirve si solo hay dos grupos,
E2
E3 E1
E1 E2 E3
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
34
3. Secuenciadores.
Es otro de los métodos posibles para la eliminación de señales permanente mediante uso de
memorias. El secuenciador es un elemento comercial continuo por varios bloques, todos los
bloques son iguales entre sí y cada bloque se corresponde con una fase a realizar, hay tantos
bloques como fases
.
P: Entrada de presión a todos los bloques
R: RESET. Desconecta todos los bloques excepto el último.
An: Salida del bloque, da presión cuando el bloque está activado
Xn: Entrada de señal al bloque (desde un sensor o pulsador…) y
sirve para conectar el bloque siguiente.
Yn: Entrada procedente del bloque anterior para activar el actual.
Zn: Salida del bloque actual para desconectar el anterior.
Yn+1: Salida del bloque actual para conectar el siguiente.
Zn+1: Entrada del bloque siguiente para desconectar el actual.
¿Cómo es un secuenciador?
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
35
El funcionamiento del secuenciador consiste en que los bloques se van conectando
sucesivamente, de forma que al conectarse uno se desconecta el anterior, esto implica que en
el secuenciador solo habrá un bloque activo en cada mando.
Cuando el bloque 1 recibe señal del bloque anterior por medio de Yn, entonces se activa la An
y manda aire a Zn, para desconectar el bloque anterior. Para pasar al bloque 2 hay que mandar
señal por X1, lo que hace que Yn+1 del bloque 1 mande señal a la Yn del bloque 2, con lo que
se obtiene la salida a A2 y mediante Zn del bloque dos se desconecta el bloque 1.
o Condiciones de cada etapa o Ecuaciones de los movimientos
I = IV · a0 · Pm
II = I · a1
III = II · b1
IV = III · b0
A + = I
A - = IV
B + = II
B - = III
AUTOMATIZACIÓN DE LA FABRICACIÓN
36
Los secuenciadores suelen ir en zócalos comerciales de cuatro bloques, si se necesita usar un
número diferente de bloques, por ejemplo seis, los dos restantes se cortocircuitan.
Existen también zócalos comerciales con los que se pueden hacer saltar de una zona de
secuencia a otras, así se pueden conseguir que haya grupos de bloques funcionando en
paralelo.
Cuando llegamos al zócalo 1 van simultáneamente el grupo de bloques A y B que se realizan
paralelamente y terminan en el zócalo 2. Solo cuando el grupo A y B terminan de realizarse se
pasa al bloque siguiente, Estos zócalos también permiten pasar a dos bloques diferentes, bien
a uno o bien a otro partiendo de un mismo bloque.
Si no pulsa K se pasa del bloque 1 al 2 y no se realiza el bloque A, si se pulsa K se realizan 1
luego A y después 2.
X. – EJERCICIOS
1. Elaborar el esquema neumático de un cilindro de simple efecto activado por un pulsador
2. Elaborar un esquema neumático donde un cilindro de doble efecto que efectúe su carrera de
avance mediante un pulsador y retroceda con otro.
3. Elaborar un esquema neumático donde un cilindro de doble efecto que efectúe su carrera de
avance mediante un pulsador y retroceda con final de carrera.
4. Elabora un circuito neumático automático para un cilindro de doble efecto
5. Un cilindro de doble efecto sale con pulsador, pedal o palanca y retorna o con pulsador o final
de carrera
6. Elabora de dos formas diferentes un circuito neumático con un cilindro de doble efecto cuya
salida conste de un sistema de seguridad en el que debas de mantener las dos manos ocupadas
para efectuar la salida del cilindro.
ó
A1
A0 A1
A0
A1
A1
7. Sale A mediante dos pulsadores simultáneamente y una vez alcanzada la presión sale B
mediante válvulas de secuencia. Los vástagos tienen salida rápida, se guía la velocidad de los
retrocesos de los cilindros y el ciclo se detiene si se deja de pulsar. Secuencia: A+ B+ A- (B-)
8. Se desea realizar un ciclo semiautomático mediante temporizador a la conexión que sale con
pulsador y el cilindro esté fuera durante unos segundos
ó
9. Realiza la secuencia A+ B+ A- B-, A sale con pulsador y B sale 10 segundos después que A esté
fuera y vuelven los dos con final de carrera.
99
10
A1
B1A0 A1
A0B1
99
A1
A1
10. Para el mecanismo de torneado de piezas de aluminio se dispone de un cilindro A de doble
efecto y una unidad de mantenimiento oleo-neumática de avance. La secuencia: A+ B+ A- B-
1º avanza A para aproximar la herramienta a la pieza mediante pedal, mediante válvula de
secuencia se produce la salida de B. Primero en avance rápido hasta su posición próxima a la
pieza y después avance lento de torneado. Cuando acaba el avance de B mediante final de
carrera se produce el retroceso de A y después el retroceso de B mediante célula de umbral de
presión. Las velocidades de A y B están reguladas en el avance
a
P
S
B1
B1
11. Se quiere actualizar una unidad de taladrado. Con mordazas de sujeción se sujeta la pieza con
dos cilindros A se simple efecto accionados manualmente; una vez sujeta la pieza, mediante
válvula de secuencia sale la unidad de avance oleo-neumática B que realiza el taladrado con
velocidad regulable en el retroceso. Esta unidad retrocede de forma automática mediante final
de carrera.
Realizar Grafcet, diagrama espacio-fase, y esquema neumático. Secuencia: A+ B+ B- A-
0 1 2 3 4
A
B
A PM
B0
B 2.2
B1
10
1.1
1.31.2
B0
2.0
3.1
2.3B1
B0 B1
1.0 1.0
2.2
2.4
12. Realizar el GRAFCET, DIAGRAMA DE ESPACIO-FASE Y EL ESQUEMA NEUMATICO de la siguiente
secuencia: A+ B+ B- C+ C- A-
0 1 2 3 4 5 6
A
B
C
A PM
C0
B A1
B1
C B0
C1
1.0 2.0 3.0
1.1 2.1 3.1
1.2 1.3 2.2 2.3C0 A1 B1 B0 C1
B1 C1A0 A1 B0
3.2 3.3
C0
13. Realizar el Grafcet, diagrama espacio fase y señal de mando y realizar el esquema neumático de
la secuencia: A+ A- B+ C+ C- B-
0 1 2 3 4 5 6
A
B
C
A PM
A1
B A0
C0
C B1
C1
1.0 2.0 3.0
1.1
1.2 1.3
2.1
2.2 2.3
3.1
3.2 3.3
C1A1 B1
B0 C0A0
A1 A0 C0 B1 C1
14. Mediante un mecanismo todo neumático que pretende proyectar un torno para tornear y
taladrar la pieza indicada. El amarre de la pieza al plato giratorio del torno se realiza en la
parte1 mediante una pieza neumática de doble efecto A de apertura paralela.
El pequeño chaflán 3 se obtiene mediante un cilindro de doble efecto C y para el torneado de 2
y el taladrad de 4 se emplean unidades de avance oleo-neumáticas.
Secuencia: A+ B+ B- C+ C- D+ D- A+
0 1 2 3 4 5 6 7 8
A
B
C
D
A D0
PM
B A0
B1
C B0
C1
D C0
D1
1.0
1.1
1.21.3
D0
A0
2.0
2.1
2.2 2.3
A0
B1
B0
B1 3.0
3.1
3.2 3.3
B0
C1
C0
C1 4.0
4.1
4.2 4.3
C0
D1
D0
D1
15. A+ B+ C+ A- B- A-
16. Mediante un mecanismo todo neumático se quiere realizar una maquia fresadora para fresar y
taladrar la siguiente figura.
El amarre de la pieza a la mesa de trabajo se realiza mediante dos cilindros de simple efecto a
tracción (A).
Mediante una válvula de secuencia que garantice el apriete se realizan las operaciones de
fresado 1 y 2.
Mediante dos unidades de avance oleo-neumática (B y C) respectivamente.
Los taladro 3 y 4 se realizan mediante dos cilindros neumáticos de doble efecto D y E
Se inicia por pulsador y la secuencia: A- B+ B- C+ (D+) C- (D-) E+ E- A+
0 1 2 3 4 5 6 7 8
A
B
C
D
E
A E0
PM
B 2.2
B1
C B0
C1·D1
D B0
C1·D1
E C0·D0
E1
a
P
Sa
P
S
1.0 3.02.0
2.23.2
1.2 1.3 3.32.3
B0
C1 A0 B0
A0C1
10
E0 B0
B1 D1
C1
D0 D1B0 B1 C0 C1
D0
E1
E0 E1
C0
17. Realiza el esquema neumática de la siguiente secuencia mediante método cascada: A+ B+ A- B-
18. Realiza el esquema neumática de la siguiente secuencia mediante método cascada: A+ A- B+ B-
e1e2
G1
G2
A0 A1
A1
B0 B1
A0
B1 B0
e2
G1
G2
G3
e1e3
A0 A1
A0
B0 B1
A1
B0B1
19. Realiza el esquema neumática de la siguiente secuencia mediante método cascada
+ A- B+ B- C+ C-
20. Realiza el esquema neumática de la siguiente secuencia mediante método cascada y paso a
paso: A+ B+ B- A- C+ C- D+ D-
- Método paso a paso
e2
G1
G2
G3
e1e4
G4
e3
A0 A1
A0
B0 B1
A1
C0C1
B0
C0 C1
B1
e1 e2 e3e4
m
B0 A1 A0 C0
D0 B1 C1 D1
A0 A1 B0 B1 C0 C1 D0 D1
- Método cascada
21. Realiza el esquema neumática de la siguiente secuencia mediante método cascada y paso a
paso: A+ B+(C+) B- D+(A-) D- C-
- Método cascada
e1
e2
e3
e4
B0 A1 A0 C0
D0
B1
C1
D1
A0 A1 B0 B1 C0 C1 D0 D1
e1
e2
e3
G1
G2
G3
A1 D0 B0
C0
B1
D1
A0m
A0 A1 B0 B1 C0 C1 D0 D1
C1
- Método paso a paso
22. A + A - A + A –
1 2 3 4Z5
Y5Y1
Z1R
A
A1
A0 A1
A0
e1 e2 e3
m
G1
G2
G3
C0 B1 D1
A1 D0 B0
A0 A1 B0 B1 C0 C1 D0 D1
C1 A0
23. A + B + (C +) B - (A -) C - (A +) A –
24. A+ A- (B+) C+ (B-) C-
o Condiciones de cada etapa o Ecuaciones de los movimientos
I = IV · c0 · (Pm + e)
II = I · a1
III = II · a0 · b1
IV = III · c0 · b0
A + = I
A - = IV
B + = II
B - = V
C + = III
C - = VI
D + = IV
D - = V
1 2 3 4 5Y1
Y6
X1 X2 X3 X4 X5
A1 A2 A3 A4 A5
A A0 A1 B B0 B1 C C0 C1
A1
B1 C1
B0
A0
C0
1 2 3 4
A A0 A1 B B0 B1 C C0 C1
A1
C0B0
C1A0 B1 e Pm
0
25. A+ B- (C-) B+ A- B- (C+) B+
o Condiciones de cada etapa o Ecuaciones de los movimientos
I = IV · b1 · Pm
II = I · a1
III = II · b0 · c0
IV = III · b1
V = IV · a0
VI = V · b0 · c1
A + = I
A - = IV
B + = III + VI
B - = II + V
C + = V
C - = II
1 2 3 4 5 6
1 2 3 4 5 6
A A0 A1 B B0 B1 C C0 C1
A1 A0C0 B0
Pm
B1
C1
A A0 A1 B B0 B1 C C0 C1
A1 A0C0
B0
Pm
B1 C1
26. A+ B+ C+ A- (D+) B- (D-) C-
o Condiciones de cada etapa o Ecuaciones de los movimientos
I = IV · c0 · (Pm + cont.)
II = I · a1
III = II · b1
IV = III · c0
V = IV · a0 · d1
VI = V · b0 · d0
A + = I
A - = IV
B + = II
B - = V
C + = III
C - = VI
D + = IV
D - = V
1 2 3 4 5 6
A A0 A1 B B0 B1 C C0 C1 D D0 D1
A1
C0B1
B0
A0
C1 D0
D1
cont P
Pm
27. Máquina automática para clavar pernos:
La pieza a la que se tiene que clavar el perno, es sujetada por el cilindro A y el cilindro B posiciona
los pernos que han sido depositados manualmente, en la zona donde el cilindro C los clava
Las posiciones finales de los cilindros de carreras son detectados por finales de carrera, pero en el
caso del cilindro C, si este no puede clavar el perno en el primer empuje, tiene que repetir el
proceso de prensado hasta que el perno quede totalmente clavado, en este momento el cilindro C
retrocede y finaliza el ciclo, o sea que la orden para que el cilindro C retroceda y finalice el ciclo
procede de una válvula 3/2 por umbral de presión (0.1) y el final de carrera C+.
La válvula 0.1 actúa de la siguiente forma: mientras el vástago del cilindro C está saliendo, existe
presión en la cámara del vástago, y en la línea por donde se escapa el aire a la atmosfera. Por tanto,
también existe presión en el piloto 10 de la válvula 0.1, permaneciendo cerrada. En el momento en
que el vástago se detiene porque hace tope en el perno que se está introduciendo, la presión del
piloto 10 de la válvula 0.1 disminuye, de manera que esta válvula se abre, mandando aire a los
siguientes puntos:
- A la entrada de aire Y del selector del circuito 0.2 y por tanto al piloto 12 de la válvula 3.1
- Al piloto 10 de la válvula 0.3, por lo que el aire del piloto 14 de la válvula 3.1 descarga a la
atmosfera, y permite que esta válvula cambie para que el vástago del cilindro C entre.
- A la entrada Y de la válvula de simultaneidad 0.4 pero no sale aire por A porque el final de
carrera C+ no está pisado, por lo que el ciclo no evoluciona.
Cuando el vástago de C pisa el final de carrera C-, este manda aire al piloto 12 de la válvula 0.3 de
forma que llaga al piloto 14 de la válvula 3.1. Esta cambia y el vástago vuelve a salir, empujando de
nuevo el perno. Todo este proceso se repite hasta que el perno no está totalmente entrado,
momento que también es pisado el final de carrera C+, le llega aire a la señal de confirmación del
módulo III, el vástago del cilindro C retrocede y sigue evolucionando el ciclo.
Secuencia: A+B+C+C-B-A-
o Condiciones de cada etapa o Ecuaciones de los movimientos
I = VI·A1·PM A+ = I
II = I · B1 A- = VI
III = II · C1 B+ = II
IV = III · C0 B- = V
V = IV · B0 C+ = III
VI = V · A0 C- = IV