Unidad 8

UNIDAD 8 Automatización

Neumática

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8.1. Principios físicos de aplicación en neumática.

a) Presión Relativa

Experimento de Otto Von Guericke (1654)


b) Caudal Se define CAUDAL como el volumen de fluido que atraviesa una determinada sección transversal de una conducción por cada unidad de tiempo.

Q= Caudal V = Volumen S = sección transversal de la

conducción l = longitud t = tiempo v = velocidad

Metros cúbicos por hora m3/h

Litros por minuto l/min

Litros por segundo l/s


c) Humedad Se llama Humedad atmosférica al contenido de vapor de agua del aire.

Humedad absoluta: es la masa de vapor de agua que hay en cada unidade de volumen (g/m3) Humedad relativa: es el cociente entre la masa de vapor de agua que existe en un volumen de aire (mv) y la que habría si ese volumen de aire estuviese saturado a igual temperatura(ms).

Hr= mv /ms Grado de humedad o humedad específica: es el cociente entre las masas de vapor y de aire seco contenidas en un mismo volumen.

X= mv /mseco

8.2.

Sim

bolo

gía

neum

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O 1

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1 14

9-86

8.3. Producción del aire comprimido

El compresor es la parte del circuito donde se produce el aire comprimido y podría definirse como una maquina o dispositivo que toma aire con unas determinadas condiciones y lo impulsa a una presión superior a la de entrada.

Los compresores se diferencian por: Su caudal, su relación de compresión,

entendiendo esta como el número adimensional que relaciono las presiones de entrada y salida del aire del compresor..

Se diferencian dos tipos: Los de émbolo (baratos y ruidosos) Los giratorios y rotativos.


a) Compresores de émbolo.

Son los más usados por su bajo precio y por que permiten trabajar con un rango de caudales y relaciones de compresión variables.


b) Compresores rotativos.

Compresor de Paletas Compresor de tornillo

8.4. Red de distribución y tratamiento del aire.

a. Red de distribución

Es el conjunto de tuberías que conduce el aire comprimida a todos los elementos del circuito neumático.

El diámetro de la tubería depende de la velocidad de circulación, la pérdida de presión, la presión de trabajo, la longitud y las estrangulaciones.

Suelen ser de acero y las uniones por soldadura por sus bajas pérdidas de presión, tienen el inconveniente de la fácil oxidación.

Las canalización de plástico se usan para bajas presiones.


b. Depósitos y acumuladores

Los depósitos tiene como misión mantener un nivel de presión adecuado en el circuito neumático. (Producción)

Los acumuladores son similares a los depósitos pero de menor tamaño y sirven para mantener la presión en unos niveles similares en todo el circuito. (Consumo)


c. Tratamiento del aire comprimido

Se trata de acondicionar el aire para eliminar impurezas y humedad.

Fallos habituales del circuito: a) Desgaste rápido de las juntas. b) Válvulas agarrotadas por el aceite depositado. c) Silenciadores obstruidos. d) Excesiva agua condensada en el filtro del aire.

Los fallos debidos a la humedad son: a) Corrosión b) Eliminación de lubricantes. c) Perturbaciones en funcionamiento de las válvulas. d) Ensuciamiento y daños en lugares de trabajo.

8.5. Elementos de trabajo: actuadores de movimiento lineal.

Convierten la energía del aire comprimido en un movimiento lineal que puede ser de avance o de retroceso.


a. Cilindro de simple efecto.


b. Cilindro de doble efecto.


c. Cálculo de la fuerza de accionamiento.


d. Consumo de aire.

Por consumo se entiende la cantidad de aire comprimido que necesita un cilindro neumático para funcionar correctamente.

Se estudia en condiciones normales según norma ISO R554

Temperatura de 20 ºC. Presión de 1013 mbar. Humedad relativa del 60%.


e. Esfuerzos sobre el vástago de un cilindro.

Está sometido a esfuerzos de: a) compresión. b) Tracción. c) Pandeo

8.6 Elementos de mando: válvulas

a. Representación esquemática de válvulas


b. Constitución de las válvulas distribuidoras.

A grandes rasgos una válvula se compone de un cuerpo o estructura básica, un elemento móvil, y unos elementos de accionamiento, para permutar el estado de la válvula. En el cuerpo están definidos los conductos interno y los orificios de salida. El elemento móvil es aquel con cuyo desplazamiento se van a obtener las distintas posiciones, puede ser de asiento de bola o de corredera.


c. Tipos de accionamiento de las válvulas distribuidoras.


d. Forma constructiva de algunas válvulas distribuidoras.

VALVULA DISTRIBUIDORA 2/2


e. Válvulas de bloqueo

VÁLVULA ANTIRRETORNO



VÁLVULA SELECTORA



VÁLVULA de SIMULTANEIDAD



VÁLVULA ESTRANGULADORA UNIDIRECCIONAL



VÁLVULA REGULADORA DE FLUJO



VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN

Válvula limitadora de

presión

Se usa en todo productor de aire como válvula de

seguridad



VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN

Válvula reductora

Se basan en una membrana cuyo movimiento se encarga de regular la presión de salida. Esta presión siempre es menor que la de entrada

8.7 Detectores neumáticos

Existen detectores neumáticos que captan la posición o presencia de un objeto y otros que realizan la misma función, pero detectando los cambios en magnitudes físicas, como la presión

Los sensores se dividen en los siguientes grupos: a) Captadores de presión.

• Presostatos. • Captadores de umbral de presión.

b) Captadores de posición. • Por contacto. • Microválvulas distribuidoras de accionamiento mecánico. • Captadores de fuga. • Sin contacto. • Captadores de proximidad o réflex. • Captadores de paso o barrera de aire.

c) Amplificadores de señal. d) Contadores neumáticos.


A. Captadores de presión Presostatos


A. Captadores de presión Captadores de umbral de presión

Aire


B. Captadores de posición Captadores de fuga


B. Captadores de posición Captadores de proximidad

8.8. Diseño de circuitos neumáticos

A. Consideraciones generales sobre el diseño de circuitos neumáticos.

Proceso de diseño

1. Planteamiento del problema. Cuadro de secuencias. Diagrama de movimientos. Diagramas GrafCet.

2. Diseño del circuito provisional 3. Cálculos de fuerzas, recorridos y tiempos. 4. Construcción y montaje.



Plano de situación

Es la representación esquemática del mecanismo. Muestra, de una forma muy simple, la ubicación y disposición de los elementos motrices en una máquina.



Diagramas de Movimiento

Se define FASE como el cambio de estado de cualquier unidad operativa.

Diagramas Espacio - Fase

Recomendaciones: Las fases deberán quedar representadas horizontalmente y con distancias identicas. El espacio no se representará a escala. Con varias unidades (1, ½,…) no se tomarán distancias verticales muy pequeas entre los recorridos.

Pueden haber fases intermedias si fuera necesario. La numeración y designación de las fases es libre. La designación de la unidad respetiva se apuntará a la izquierda del diagrama (cilindro A)


B. Esquemas neumáticos.

Es el plano de representación de todos los elementos, con los conductos y líneas de conexión y con los símbolos y nomenclatura normalizados.

Las normas para dicha representación son: Los elementos de trabajo se representarán siempre en posición horizontal.




Las normas para dicha representación son: Los finales de carrera no se representaran en su posición normal. Suelen colocarse bajo los órganos de gobierno, y en el lugar que ocupan en el circuito se dibujará una línea con número indicador.




Las normas para dicha representación son: Los circuitos se dibujan, generalmente, en la posición de partida, o sea, los elementos no están accionados. Si se diera el caso de que alguno tuviera que ser activado se indicaría con una flecha.




Las normas para dicha representación son: Para evitar errores se numeran los distintos elementos, siguiendo una orden determinado que los clasifica por grupos.

Los elementos de trabajo van numerados por este orden: 1.0, 2.0, 3.0,…





Los órganos de gobierno llevan: 1.1, 2.1,… La primera cifra indica el grupo al que pertenecen, la segunda, “1”, que se trata de un distribuidor de mando u órgano de gobierno.





Los captadores de información se nombran con 1.2, 1.4, 2.2,2.4,…. Y 1.3, 1.5, 2.3, 2.5,… La primera cifra indica el grupo y la segunda, si es par, que influye en la salida del vástago y si es impar, en el retroceso del mismo




Las normas para dicha representación son: Los elementos de trabajo se representarán siempre en posición horizontal. Los finales de carrera no se representaran en su posición normal. Suelen colocarse bajo los órganos de gobierno, y en el lugar que ocupan en el circuito se dibujará una línea con número indicador. Los circuitos se dibujan, generalmente, en la posición de partida, o sea, los elementos no están accionados. Si se diera el caso de que alguno tuviera que ser activado se indicaría con una flecha. Para evitar errores se numeran los distintos elementos, siguiendo una orden determinado que los clasifica por grupos.

Los elementos de trabajo van numerados por este orden: 1.0, 2.0, 3.0,… Los órganos de gobierno llevan: 1.1, 2.1,… La primera cifra indica el grupo al que pertenecen, la segunda, “1”, que se trata de un distribuidor de mando u órgano de gobierno. Los captadores de información se nombran con 1.2, 1.4, 2.2,2.4,…. Y 1.3, 1.5, 2.3, 2.5,… La primera cifra indica el grupo y la segunda, si es par, que influye en la salida del vástago y si es impar, en el retroceso del mismo


C. Diagramas de Mando

Representa el estado de conmutación de un elemento de control en funcion de la fase o el tiempo. Tiene como misión detectar la presencia de señales de presión permanentes. Para el trazado del diagrama de mando se recomienda lo siguiente:

El diagrama de mando se trazará en lo posible en combinación con el diagrama de movimientos. Las fases o bien los tiempos se aplicarán horizontalmente. La distancia vertical de las líneas de movimientos se realiza a voluntad.

8.9 Tipos de Mando

A. Mandos Directos. Mando de cilindros de simple efecto

8.9 Tipos de Mando

A. Mandos Directos. Mando de cilindros de doble efecto

8.9 Tipos de Mando

B. Mandos Indirectos. Mando de cilindros de doble efecto

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