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INTRODUCCION A LA INTRODUCCION A LA NEUMATICANEUMATICA

QUE ES LA QUE ES LA NEUMATICANEUMATICA

La La neumáticaneumática es la tecnología que es la tecnología que emplea el emplea el aire comprimido como como

modo de transmisión de la modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer necesaria para mover y hacer

funcionar funcionar mecanismos. El aire es un . El aire es un material elástico y por tanto, al material elástico y por tanto, al

aplicarle una fuerza, se comprime, aplicarle una fuerza, se comprime, mantiene esta compresión y mantiene esta compresión y

devolverá la energía acumulada devolverá la energía acumulada cuando se le permita expandirse, cuando se le permita expandirse, según la según la ley de los gases ideales. .

CONCEPTOS BASICOSCONCEPTOS BASICOS

LOS COMPRESORES PROPORCIONAN UN CAUDAL Y UNA PRESION DE AIRE

COMO SE COMPRIME EL AIREEL AIRE SE SOMETE A UNA

ELEVACION DE PRESIÓN POR MEDIO DE UN COMPRESOR. ES NECESARIO FILTRARLO, RETIRAR IMPUREZAS

COMPRESORESLos compresores convierten energia

mecanica de un motor electrico, en energia potencial o de aire comprimido.

TIPOS DE COMPRESORESTIPOS DE COMPRESORES

VENTAJAS:• Fácil captación• El aire no posee

propiedades explosivas,

• Velocidad de trabajo • Vida util de los

componentes. • Seguridad ante

sobrecargas. • Efecto minimo ante

cambios de temperatura.

• Energía limpia • Cambios instantáneos

de sentido

DESVENTAJAS• Perdidas en circuitos

muy extensos• Requiere de

instalaciones especiales

• Aplicaciones a pequeñas fuerzas

• Altos niveles de ruido

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Relación entre las señales, los niveles y los Relación entre las señales, los niveles y los elementos en un sistema neumático.elementos en un sistema neumático.

• Un sistema neumático puede descomponerse en diferentes niveles que representan el hardware y el flujo de señales desde la fuente de energía hasta los dispositivos actuadores.

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Esquema de distribución Esquema de distribución NeumáticoNeumático

• Actuador

• Elemento de Maniobra

• Procesador de señales

• Entrada de señales

• Abastecimiento de energía

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Sím

bolo

s S

ímb

olo

s

CILINDRO DE SIMPLE CILINDRO DE SIMPLE EFECTOEFECTO

Se clasifican en:

•Embolo

•De membrana

•De membrana arrollable

ACTUADORES NEUMATICOSACTUADORES NEUMATICOS• Los cilindros son actuadores lineales,

también se les llama motores lineales, transforman la energía neumática en energía mecánica (en movimientos lineales).

• Los cilindros se clasifican en dos tipos básicos:

• Cilindros de simple efecto • Cilindros de doble efecto

CILINDRO DE DOBLE CILINDRO DE DOBLE EFECTOEFECTO

Se clasifican en:

•Doble vastago

•Tandem

•Multiposicional

•De impacto

Movimiento circularMovimiento circular

• Son dispositivos que transforman la energía neumática en giro mecánico, con posibilidad de movimiento continuo.

• Se clasifican en los grupos de motores de paletas, de émbolos, de engranajes y turbinas.

TIPOS DE VALVULASTIPOS DE VALVULAS

• VALVULAS DE BLOQUEO• VALVULAS DE CONTROL DE FLUJO

• VALVULAS DE CIERRE• VALVULAS DE VIAS

Válvula de AntirretornoVálvula de Antirretorno

• La válvula de antirretorno o de retención abre cuando la presión del aire en un sentido es superior a la fuerza del muelle (si lo hay).

• La válvula de antirretorno es la base para la formación de otras válvulas combinadas.

• La válvula de simultaneidad, la selectora de circuito y la de escape rápido incorporan las características de la válvula antirretorno.

Reguladores de flujoReguladores de flujo

• La mayoría de los reguladores de flujo son ajustables.

• Si se dispone de un antirretorno, entonces se convierten en reguladores unidireccionales.

Válvulas de presiónVálvulas de presión• Las válvulas reguladoras

de presión generalmente son ajustables contra un muelle, controlan la salida, mientras que las válvulas de secuencia actúan (generalmente pilotando a otra válvula) al alcanzarse la presión ajustada.

Válvulas distribuidorasVálvulas distribuidoras• Cada posición de conmutación o posición

de trabajo es representada por un cuadro.

• Las direcciones y pasos de aire son representados por flechas.

• Las conexiones bloqueadas (paso de aire cortado) son representadas por líneas transversales.

Las conexiones de los tubos a Las conexiones de los tubos a la válvula son representadas la válvula son representadas por líneas en la posición de por líneas en la posición de

conmutación de reposo de la conmutación de reposo de la válvula. válvula.

Existen algunas conexiones Existen algunas conexiones como la de presión (P) y como la de presión (P) y

escape (R) que tienen sus escape (R) que tienen sus propios símbolos de propios símbolos de

representación.: representación.:

Las posiciones de conmutación Las posiciones de conmutación son caracterizadas cada una son caracterizadas cada una por separado, por lo general por separado, por lo general

las posiciones son las posiciones son denominadas con a, b, ... de denominadas con a, b, ... de

izquierda a derecha; la izquierda a derecha; la posición central de las válvulas posición central de las válvulas de 3 posiciones se denomina 0.de 3 posiciones se denomina 0.

• Las conexiones de los tubos a la válvula son representadas por líneas en la posición de conmutación de reposo de la válvula.

• Existen algunas conexiones como la de presión (P) y escape (R) que tienen sus propios símbolos de representación.:

• Las posiciones de conmutación son caracterizadas cada una por separado, por lo general las posiciones son denominadas con a, b, ... de izquierda a derecha; la posición central de las válvulas de 3 posiciones se denomina 0.

Nomenclatura distribuidorasNomenclatura distribuidoras

Así, se podrán definir las válvulas por números o por letras como se muestra en la figura.

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Métodos de accionamientoMétodos de accionamiento

EjemplosEjemplos

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FUERZAS Y VELOCIDADES EN FUERZAS Y VELOCIDADES EN LOS CILINDROS NEUMÁTICOSLOS CILINDROS NEUMÁTICOS

• La fuerza que puede realizar un cilindro depende de la formula:

• Es decir, la fuerza (F) es producto entre la presión (p) de trabajo y la superficie de empuje (s).

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VelocidadVelocidad• Y la velocidad a la que sale o vuelve un

cilindro depende de la formula.

• La velocidad de un cilindro (V) es la división entre el caudal (Q) y la superficie de empuje (s).

CONSUMO DE AIRE EN LOS CONSUMO DE AIRE EN LOS CILINDROSCILINDROS

• Otro factor importante a tener en cuenta en un automatismo neumático es el consumo de aire que realizan los cilindros; el cual se puede determinar mediante una expresión:

•

• donde:

• Q= caudal consumido por el cilindro en l/min.• D= diámetro interior del cilindro en cm.• d= diámetro del vástago en cm.• L= carrera del vástago en cm.• P= presión de trabajo del cilindro en bar• n= número de ciclos por minuto

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En un cilindro de simple efecto retroceso por muelle, la En un cilindro de simple efecto retroceso por muelle, la fuerza que puede desarrollar el cilindro es el resultado fuerza que puede desarrollar el cilindro es el resultado del producto de la superficie del embolo por la presión, del producto de la superficie del embolo por la presión,

menos la fuerza del muelle.menos la fuerza del muelle.

Como referencia, 1.00 bar = 14.5037 psi = 0.9807 Kg/cm2 = 0.1 MPa

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Analicemos como ejemplo el comportamiento de un Analicemos como ejemplo el comportamiento de un cilindro de doble efecto diferencial de la figura cilindro de doble efecto diferencial de la figura

adjunta y calculemos las fuerzas ejercidas sobre su adjunta y calculemos las fuerzas ejercidas sobre su vástago y las velocidades obtenidas.vástago y las velocidades obtenidas.

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• Vemos así, que en un cilindro de doble efecto diferencial el cilindro desarrolla el doble de fuerza cuando sale con respecto a la vuelta ya que para la salida la superficie de empuje es el doble.A su vez, para el mismo cilindro la velocidad de retroceso sería el doble que la de avance ya que la velocidad es inversamente proporcional a la sección (como hay menos que llenar con el mismo caudal, retrocede más rápido).

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En un cilindro de doble efecto doble vástago tanto En un cilindro de doble efecto doble vástago tanto la velocidad como la fuerza de avance son iguales a la velocidad como la fuerza de avance son iguales a

las de retroceso porque las superficies en ambos las de retroceso porque las superficies en ambos casos son las mismas.casos son las mismas.

DISEÑO DE CIRCUITOS DISEÑO DE CIRCUITOS NEUMÁTICOSNEUMÁTICOS

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CO

NS

TR

UC

CIÓ

N D

E D

IAG

RA

MA

S

CO

NS

TR

UC

CIÓ

N D

E D

IAG

RA

MA

S

ES

PA

CIO

FA

SE

ES

PA

CIO

FA

SE

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RESULTADORESULTADO

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Diagrama de estadoDiagrama de estado

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El diagrama de estado muestra gráficamente el estado de los elementos.

DiagramasDiagramas de Estado de Estado

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EJERCICIO RESUELTOEJERCICIO RESUELTO

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Diagrama Espacio TiempoDiagrama Espacio Tiempo

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Eje

mp

loEje

mp

lo

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Ejercicio 1Ejercicio 1• Accionamiento neumático

de un cilindro de simple efecto mediante una válvula 3/2.

• Un cilindro de simple efecto de 25 mm de diámetro, debe fijar una pieza al accionar un pulsador.

• Mientras esté accionado el pulsador, el cilindro debe permanecer fijando la pieza.

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Ejercicio 2Ejercicio 2• La señal en el

pilotaje 12 permanece mientras se mantenga presionado el pulsador. Este es un control indirecto del cilindro.

• Si se libera el pulsador, el muelle de retorno cierra la válvula de 3/2 vías y libera la señal de pilotaje de la válvula de control.

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Ejercicio 3Ejercicio 3• Accionamiento

cilindro de doble efecto Un cilindro de doble efecto debe avanzar al accionar un pulsador.

• Al soltarlo, el cilindro debe retroceder.

• Analizar el funcionamiento

• Seleccionar los componentes adecuados

• Realizar el esquema• Presentar la

propuesta• Después de ser

aprobada• Realizar el montaje

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Válvula de simultaneidad (Función “Y”)Válvula de simultaneidad (Función “Y”)

• El vástago de un cilindro de doble efecto debe avanzar cuando se hallen accionados un pulsador de 3/2 vías y un final de carrera. Si cualquiera de las válvulas deja de accionarse, el cilindro debe retroceder a su posición inicial

y x A

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

• La válvula de simultaneidad está conectada en la unión de las dos válvulas 3/2. Al accionar el pulsador 1S1 se genera una señal en el lado 1 de la válvula. La señal es bloqueada. No hay salida en 2.

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• Si también se halla accionada la válvula de rodillo 1S2 entonces la señal puede pasar por la válvula hacia la salida 2, pilotando a la válvula control por la conexión 14 contra el muelle y haciendo avanzar el cilindro.

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Selector de circuito (Función Selector de circuito (Función “O”)“O”)

• El vástago de un cilindro neumático debe avanzar cuando se acciona cualquiera de los dos pulsadores de 3/2 vías. Cuando se liberan ambos, el cilindro debe retroceder. La incorporación de la válvula selectora de circuito hace que éste funcione correctamente.

y x A

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

• La válvula selectora se conecta en el lugar entre ambas válvulas 3/2. Después de accionar uno de los pulsadores, se genera una señal en la conexión 1 o la 1, que sale directamente por 2. El cilindro avanza.

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EjercicioEjercicio 4 4

• Diseñar un circuito neumático que simule una compuerta lógica, utilizando por lo menos una válvula selectora y una de simultaneidad. Ej: OR exclusiva

• Utilizar un cilindro de doble efecto.

• Analizar el funcionamiento

• Realizar el esquema neumático y lógico.

• Seleccionar los componentes adecuados

• Presentar la propuesta• Después de ser

aprobada• Realizar el montaje

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