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ESCUELA POLITCNICA NACIONAL
Portada
ESCUELA DE FORMACIN DE TECNLOGOS
DISEO Y CONSTRUCCIN DE UN MDULO DIDCTICOPARA PRCTICAS DE CIRCUITOS NEUMTICOS EN EL
LABORATORIO DE ELECTROMECNICA
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE TECNLOGO ENELECTROMECNICA
FLORES VALENCIA ROBERTO [email protected]
MEZA MUOZ DANIEL ELAS
DIRECTOR: ING. JCOME JIJN LUIS [email protected]
Quito, Febrero, 2012
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DECLARACIN
Nosotros, Flores Valencia Roberto Carlos y Meza Muoz Daniel Elas, declaramos
bajo juramento que el trabajo aqu descrito es de nuestra autora; que no ha sido
previamente presentada para ningn grado o calificacin profesional; y, que hemos
consultado las referencias bibliogrficas que se incluyen en este documento.
A travs de la presente declaracin cedemos nuestros derechos de propiedad
intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politcnica Nacional, segnlo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la
normatividad institucional vigente.
_________________________ ________________________Flores Valencia Roberto Carlos Meza Muoz Daniel Elas
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CERTIFICACIN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado bajo mi supervisin por los
seores: Flores Valencia Roberto Carlos y Meza Muoz Daniel Elas.
Ing.luis Fernando Jcome
DIRECTOR DE PROYECTO
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AGRADECIMIENTOS
Agradecemos a Dios por permitirnos alcanzar nuestros objetivos y haber puesto en
nuestro camino a nuestros Padres, quienes nos han brindado su apoyo incondicional
y han tenido mucha comprensin durante toda nuestra formacin profesional.
De igual manera a todos nuestros profesores, quienes fueron nuestra gua en este
largo camino.
A nuestros compaeros y amigos que siempre estuvieron apoyando y dando fuerza
para seguir hacia adelante y ser hombres de bien.
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DEDICATORIA
Dedico el presente trabajo en el que impregno
mi mayor esfuerzo a mis Padres y a todas las
personas que creen en mi , y, directa o
indirectamente me apoyan.
ROBERTO.
A Dios Padre, quien hasta hoy a
cumplido sus promesas en mi vida.
A mis padres, por su amor y apoyo,
por querer siempre mi bienestar.
A mis hermanos,por compartir esta travesa
y estar siempre pendientes de mi educacin.
A mis familiares y amigos por su preocupacin
y empuje, animndome en todo momento.
DEMM.
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CONTENIDO
DECLARACION...ii
CERTIFICACION....iii
AGRADECIMIENTO..... .iv
DEDICATORIA....v
CONTENIDO...vi
RESUMEN. ..xi i
INTRODUCCION...xiii
CAPITULO I
1 FUNDAMENTOS DE LA NEUMTICA......1
1.1 Presin.. ....1
1.1.1 Presin atmosfrica......2
1.1.2 Presin absoluta........4
1.1.3 Presin manomtrica........4
1.1.4 Presin relativa...4
1.1.5 Vaco.. .....5
1.2 Aire comprimido. ....5
1.2.1 Propiedades....5
1.2.2 Compresin ....7
1.2.3 Generacin del aire comprimido.....7
1.2.3.1 Compresor ...7
1.2.3.2 Tipos de compresores.......8
1.2.3.2.1 Compresor de mbolo oscilante...9
1.2.3.2.2 Compresor de dos etapas con refrigeracin intermedia.10
1.2.3.2.3 Compresor de mbolo rotativo.......11
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1.2.3.2.4 Compresor de membrana o diafragma.....11
1.2.3.2.5 Compresor rotativo multicelular......12
1.2.3.2.6 Compresor de tornillo helicoidal de dos ejes.......12
1.2.3.2.7 Compresor roots...13
1.2.3.2.8 Compresor axial........13
1.2.3.2.9 Compresor radial......14
1.2.4 Tratamiento del aire comprimido..........15
1.2.4.1 Impurezas ......16
1.2.4.1.1Humedad.....16
1.2.4.1.1.1 Humedad absoluta....16
1.2.4.1.1.2 Humedad relativa..........16
1.2.4.1.1.3 Punto de saturacin..16
1.2.4.1.2 Partculas slidas..17
1.2.4.1.3 Residuos de aceite18
1.2.4.2 Secado.......18
1.2.4.2.1 Secado por sobre compresin....18
1.2.4.2.2 Secado por enfriamiento..18
1.2.4.2.3 Secado por absorcin......19
1.2.4.2.4 Secado por adsorcin......20
1.2.4.3 Unidad de mantenimiento neumtico FRL...21
1.2.4.3.1 Filtro.22
1.2.4.3.2 Regulador......23
1.2.4.3.3 Lubricador......23
1.2.4.3.4 Propiedades del aire comprimido, condiciones...25
1.2.5 Canalizacin del aire comprimido........25
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1.2.5.1 Tuberas. ....25
1.3 Neumtica.. .....271.3.1 Energa neumtica ..27
1.3.2 Potencia neumtica... ..28
CAPITULO II
2 ELEMENTOS Y DISPOSITIVOS NEUMTICOS.......29
2.1 Cilindros neumticos... ...29
2.1.1 Caractersticas.. .......29
2.1.2 Tipos de cilindros.. ......30
2.1.2.1 Cilindro de simple efecto.....30
2.1.2.2 Cilindro de simple efecto de membrana .........31
2.1.2.3 Cilindro de doble efecto......31
2.1.2.3.1 Cilindro de doble vstago....32
2.1.2.3.2 Cilindro tndem...33
2.1.2.3.3 Cilindro multiposicional..34
2.1.2.3.4 Cilindro de impacto.....34
2.1.2.3.5 Cilindro de cable.....35
2.1.2.3.6 Cilindro de giro....35
2.2 Vlvulas neumticas......36
2.2.1 Caractersticas de las vlvulas neumticas........36
2.2.2 Tipos de vlvulas........36
2.2.2.1 Vlvulas distribuidoras........37
2.2.2.1.1 Vlvula 2/2.....37
2.2.2.1.2 Vlvula 3/2.....38
2.2.2.1.3 Vlvula 5/2.....38
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2.2.2.2 Vlvulas de bloqueo....39
2.2.2.2.1 Vlvula anti retorno......39
2.2.2.2.2 Vlvula selectora......40
2.2.2.2.3 Vlvula de escape rpido........41
2.2.2.2.4 Vlvula de estrangulamiento con anti-retorno.........41
2.2.2.3 Vlvulas de presin.........42
2.2.2.4 Vlvulas de caudal..........43
2.2.2.5 Vlvulas de cierre............43
2.3 Elementos para conexiones neumticas..... .....44
2.3.1 Uniones neumticas.......44
2.3.1.1 Racores para tubos de acero y de cobre.....44
2.3.1.1.1 Racores de anillo cortante...44
2.3.1.1.2 Racores con anillo de sujecin..........44
2.3.1.1.3 Racor con borde recalado..........45
2.3.1.1.4 Racor especial con reborde........45
2.3.1.2 Racores para tubos flexibles.........45
2.3.1.2.1 Boquilla con tuerca de racor45
2.3.1.2.2 Boquilla.......46
2.3.1.2.3 Racores rpidos para tubos flexibles de plstico....46
2.4 Normas y simbologa... ...47
2.4.1 Smbolos para la unidad de alimentacin de energa.......47
2.4.2 Caractersticas de las vlvulas distribuidoras.48
2.4.3 Posiciones de maniobra y designacin de las conexiones de vlvulas de
distribucin.....49
2.4.4 Nomenclatura de vlvulas......49
2.4.5 Smbolos de los principales elementos de trabajo........50
2.4.6 Smbolos de accionamiento de vlvulas.....51
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CAPITULO III
3 CIRCUITO NEUMTICO .....52
3.1 Estructura del circuito neumtico53
3.1.1 Grupo compresor........53
3.1.2 Unidad de mantenimiento FRL.....54
3.1.3 Tuberas........54
3.1.4 Actuadores neumticos......55
3.1.5 Elementos de distribucin o vlvulas ...55
3.1.6 Elementos auxiliares. ..55
3.2 Conformacin y nomenclatura de los circuitos neumticos....57
3.2.1 Denominacin de circuitos neumticos57
3.2.2 Acciones conjuntas de vlvulas y cilindros..60
3.3 Diagrama camino pasos. ....60
3.3.1 Descripcin del funcionamiento de un circuito neumtico mediante la lectura deun diagrama camino- pasos.61
3.4 Esquema de distribucin.. .....62
CAPITULO IV
4 DISEO Y CONSTRUCCIN DEL MDULO....64
4.1 Diseo del mdulo neumtico..........64
4.1.1 Mesa de soporte..644.1.2 Tablero de simulacin.....66
4.1.3 Sujetadores......68
4.1.4 Elementos neumticos...70
4.2 Construccin del mdulo neumtico......73
4.2.1 Mesa de soporte......73
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4.2.2 Tablero de simulacin...................74
4.2.3 Sujetadores..........79
4.3 Montaje de los elementos neumticos.......81
4.3.1 Cilindros y fines de carrera....81
4.3.2 Vlvulas........82
4.4 Elementos adicionales... ........84
4.4.1 Unidad de mantenimiento neumtico...84
4.4.2 Mangueras de conexin.....844.4.3 Soportes para ubicar los elementos.......85
4.5 Manejo del mdulo didctico en el montaje de circuitos
neumticos. ...86
CONCLUSIONES. .89
RECOMENDACIONES....91
BIBLIOGRAFA.93
ANEXOS .....94
Anexo 1. Plano del mdulo didctico.
Anexo 2.Simbologa DIN 1219.
Anexo 3. Accionamiento de vlvulas.
Anexo 4. Vocabulario neumtico.
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RESUMEN
El aire comprimido es la mayor fuente de potencia en la industria, es segura,
econmica, fcil de transmitir, y adaptable. Cabe recalcar que si bien la
implementacin de un sistema que genere aire comprimido requiere de una
considerable inversin de capital, esta se paga ampliamente con el incremento de la
productividad. La neumtica se encarga del control de la presin en los procesos
industriales, para aprovechar las ventajas del aire comprimido y aplicarlas en el
campo industrial.
En la actualidad, la industria incluso la pequea, se ve en la obligacin de sustituir la
fuerza muscular y la habilidad manual por la fuerza y precisin neumtica, ya que
esta puede realizar funciones de mejor calidad, con mayor rapidez, y sobre todo
durante ms tiempo sin sufrir los efectos de la fatiga.
Por todos estos antecedentes, es claro, que en nuestro pas las diferentes industriasposeen dentro de su planta energa neumtica en sus mltiples aplicaciones, de ah
la necesidad de desarrollar medios que permitan al estudiante conocer la aplicacin
de los sistemas neumticos, su funcionamiento y mtodos.
El presente proyecto tiene como objetivo principal desarrollar un mdulo didctico
que permita al estudiante desarrollar, ensamblar y montar los diferentes circuitos
neumticos estudiados en forma terica.
El trabajo realizado sirve para determinar el grado de importancia que tiene la
implementacin de mtodos que ayuden al estudio prctico de los sistemas
neumticos y sus aplicaciones. Por tanto, un tablero de simulacin constituye una
valiosa herramienta para conocer la aplicacin de los diferentes circuitos neumticos
dentro de los procesos productivos en la industria.
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INTRODUCCIN
El aire comprimido es la mayor fuente de potencia en la industria con mltiples
ventajas: es segura, econmica, fcil de transmitir, y adaptable. Su aplicacin es
muy amplia para un gran nmero de industrias.
Dentro del campo de la produccin industrial, la neumtica tiene una aplicacin
creciente, no slo entra a formar parte en la construccin de mquinas, sino que va
desde el uso domstico hasta la utilizacin en la tcnica de investigacin.
La necesidad de automatizar la produccin afecta tanto a las grandes empresas
como a la pequea industria, por lo que se ven obligados a desarrollar mtodos de
produccin racionales que excluyan el trabajo manual y no dependan de la habilidad
humana, sustituyendo la fuerza manual por la fuerza y precisin neumtica.
Comparando el trabajo humano con el de un elemento neumtico, se comprueba la
inferioridad del primero en lo referente a capacidad de trabajo. Si a esto, aadimos
que los costes de trabajo estn en la proporcin aproximada 1:50
(neumtica:
humana) quedan justificados los continuos esfuerzos de la industria por reemplazar
total o parcialmente al hombre por la mquina en lo que actividades manuales se
refiere.
Evolucin en la tcnica del aire comprimido
El aire comprimido es una de las formas de energa ms antiguas que conoce el
hombre y aprovecha para reforzar sus recursos fsicos.
De los antiguos griegos procede la expresin "Pneuma que designa la respiracin,
el viento y en filosofa tambin el alma. Como derivacin de la palabra "Pneuma" se
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obtuvo entre otras cosas el concepto Neumtica, que trata los movimientos y
procesos del aire.
El primero del que sepamos con seguridad que se ocup de la neumtica fue el
griego KTESIBIOS quien hace mas de dos mil aos construy una catapulta de aire
comprimido.
Aunque los rasgos bsicos de la neumtica se cuentan entre los ms antiguos
conocimientos de la humanidad, no fue sino hasta el siglo XVIII cuando empezaron a
investigarse sistemticamente su comportamiento y sus reglas.
Sin embargo la primera aplicacin prctica del mtodo suele atribuirse al inventor
britnico George Law, quien en 1865 dise un taladro de roca en el que un pistn
movido por aire haca funcionar un martillo.
Otro avance significativo fue el freno de aire comprimido para trenes, diseado hacia
1868 por el inventor, ingeniero e industrial estadounidense George Westinghouse.
Slo desde aprox. 1950 podemos hablar de una verdadera aplicacin industrial de la
neumtica en los procesos de fabricacin.
Es cierto que con anterioridad ya existan algunas aplicaciones y ramos de
explotacin como por ejemplo: en la minera, en la industria de la construccin y en
los ferrocarriles (con los frenos de aire comprimido); la irrupcin verdadera ygeneralizada de la neumtica en la industria no se inici sin embargo hasta que lleg
a hacerse ms apremiante la exigencia de una automatizacin y racionalizacin en
los procesos de trabajo.
A pesar de que esta tcnica fue rechazada en un inicio, debido en la mayora de los
casos a falta de conocimiento y de formacin fueron amplindose los diversos
sectores de aplicacin.
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En la actualidad, ya no se concibe una moderna explotacin industrial sin el airecomprimido. Este es el motivo de que en los ramos industriales ms variados se
utilicen aparatos neumticos.
Criterios de aplicacin.
La compresibilidad del aire es una caracterstica que presenta ventajas oinconvenientes segn el tipo de aplicacin. La eleccin de la neumtica depende de
muchos factores, pero fundamentalmente del factor rentabilidad. La utilizacin
ptima del aire comprimido se conseguir aprovechando las propiedades fsicas que
posee.
Estas mismas propiedades son las que conducen a los limites de utilizacin de los
sistemas neumticos y que son principalmente debidos a la compresibilidad del aire.
Existe otro lmite econmico, principalmente cuando la aplicacin exige fuerzas muy
grandes o un notable consumo continuo de aire comprimido.
El control de la presin en los procesos industriales da condiciones de operacin y
trabajo seguras.
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CAPITULO I
1. FUNDAMENTOS DE LA NEUMTICA
La neumtica soluciona problemas industriales de una forma simple y econmica, su
fuente principal de energa es el aire comprimido, el mismo que se lo obtiene al
someter al aire a una presin diferente a la atmosfrica por medio de un compresor.
El aire es de fcil obtencin, y est disponible dentro de la atmosfera terrestre en
cantidades ilimitadas como una mezcla de varios gases, su composicin en volumen
es aproximadamente de un 78% de Nitrgeno, 21% de Oxgeno y 1% de otros gases
como: bixido de carbono, argn, hidrgeno, nen, helio, criptn y xenn.
1.1 PRESIN
Se llama presin a la relacin que existe entre una fuerza (F) y la superficie (S)
sobre la cual se aplica dicha fuerza:
S
FP
Dado que en el Sistema Internacional la unidad de fuerza es el newton (N) y la de
superficie es el metro cuadrado (m
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), la unidad resultante para la presin es elNewton por metro cuadrado (N/m2) que recibe el nombre de Pascal (Pa).
211m
NPa
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1 Bundesimstitut Fur Berufsbildungsforchung.
Como esta unidad representa para la tcnica una presin muy reducida, 1 N es
aproximadamente 0,1 kp por metro cuadrado, por tanto se utiliza un mltiplo de estaunidad de presin el pascal que es el bar.
105Pa = 1 bar
100 000 Pa = 1 bar
100 000 N/m2 =1 bar
Por la conversin de m2en cm2, se obtiene:
10 N/cm2
= 1 daN/cm2
= 1 barComo 10N 1 Kp, puede considerarse:
1 kp/cm2 1 daN/cm2 1 bar. 1
Existen otras unidades para medir la presin y la equivalencia entre estas son:
101.000 Pa = 1 atm = 760 mmHg = 1010 mb
1.1.1 PRESIN ATMOSFRICA
El peso (p = m.g) del aire ejerce una presin sobre los cuerpos que estn en el
interior de la superficie terrestre, esta presin es debida a las fuerzas de atraccin
entre la masa de la Tierra y la masa de aire y se denomina Presin Atmosfrica.
La presin atmosfrica disminuye rpidamente con la altura debido a que la cantidad
de aire es menor al alejarse de la superficie terrestre. La presin atmosfrica se midecon un instrumento denominado barmetro, el ms sencillo es el barmetro de
cubeta que se basan en el experimento de Torricelli.
Otro barmetro es el aneroide, como se muestra en la figura 1, este consistente en
una cpsula hueca, en cuyo interior se encuentra el vacio, en una de las
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paredes de la cpsula hay una membrana elstica a la que se fija una aguja que
marca los ascensos y descensos de presin en una escala graduada al dilatarse ycontraerse la membrana.
Figura 1. Barmetro.
En general, los instrumentos para medicin de presin pueden ser indicadores,
registradores, transmisores y controladores, y pueden clasificarse de acuerdo al
siguiente cuadro:
Tipo de Manmetro Rango de OperacinM. de Ionizacin 0.0001 a 1 x 10-3 mmHg ABS
M. de Termopar 1 x 10-3 a 0.05 mmHg
M. de Resistencia 1 x 10-3 a 1 mmHg
M. Mc. Clau 1 x 10-4 a 10 mmHg
M. de Campana Invertida 0 a 7.6 mmH2O
M. de Fuelle Abierto 13 a 230 cmH2O
M. de Cpsula 2.5 a 250 mmH2O
M. de Campana de Mercurio (LEDOUX) 0 a 5 mts H2O
M. "U" 0 a 2 Kg/cm2M. de Fuelle Cerrado 0 a 3 Kg/cm2
M. de Espiral 0 a 300 Kg/cm2
M. de Bourdon tipo "C" 0 a 1,500 Kg/cm2
M. Medidor de esfuerzos (stren geigs) 7 a 3,500 Kg/cm2
M. Helicoidal 0 a 10,000 Kg/cm2
Cuadro 1. Tipos de manmetros y sus rangos de operacin.
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1.1.2 PRESIN ABSOLUTA
Debido a la variacin de la presin atmosfrica con la variacin de la altitud, se
origina que los diseos realizados a distintas altitudes sobre el nivel del mar no sean
iguales, por tanto, para unificar criterios se cre el trmino absoluto.
La presin absoluta es la presin de un fluido medido con referencia al vaco
perfecto o cero absoluto.
1.1.3 PRESIN MANOMTRICA
Son las presiones superiores a la atmosfrica, se mide por medio de un elemento
que define la diferencia entre la presin que es desconocida y la presin atmosfrica
que existe.
Presin Manomtrica = Presin Absoluta - Presin Atmosfrica.
La presin absoluta puede obtenerse adicionando el valor real de la presin
atmosfrica a la lectura del manmetro.
Presin Absoluta = Presin Manomtrica + Presin Atmosfrica.
1.1.4 PRESIN RELATIVA
La presin relativa es la determinada por un elemento que mide la diferencia entre la
presin absoluta y la presin atmosfrica del lugar donde se efecta la medicin.
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1.1.5 VACO
Son las presiones menores que la atmosfrica, se miden con los mismos tipos de
elementos con que se miden las presiones manomtricas, es decir, por diferencia
entre el valor desconocido y la presin atmosfrica existente.
1.2 AIRE COMPRIMIDO
La generacin, almacenaje y aplicacin del aire comprimido tiene un bajo costo,adems de ofrecer un ndice de peligrosidad mnimo en relacin a otras energas
como la elctrica y la de combustin.
1.2.1 PROPIEDADES
Las propiedades del aire comprimido que originan su gran aplicacin dentro de la
pequea y gran industria son:
Abundante:
El aire para su compresin est disponible en cantidades ilimitadas, en toda la
superficie terrestre.
Seguro:
No existe ningn riesgo de explosin, ni incendio, por tanto, no necesita deinstalaciones adicionales anti deflagrantes.
Econmico:
La constitucin de los elementos de trabajo es simple y de bajo costo en relacin a
otros elementos como los elctricos. Adems, el aire como generador de la energa
neumtica no tiene ningn costo econmico.
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Limpio:
Muy importante en las industrias alimenticias, maderera, textiles y del cuero. El airecomprimido es limpio y en caso de estanqueidad en tuberas o elementos no
produce ningn ensuciamiento.
Almacenable:
El aire comprimido puede ser almacenado en depsitos para su posterior uso, por
tanto, no es necesario que un compresor permanezca continuamente en
funcionamiento.
Transportable:
La transportacin del aire comprimido es simple, ya que puede ser transportado a
grandes distancias por tuberas, y no necesita de tuberas de retorno. Adems, se
puede transportar en recipientes como botellas, etc.
Veloz:Es un medio de trabajo rpido, permitiendo obtener altas velocidades de trabajo.
Al momento de aplicar la neumtica en un determinado campo, es necesario tomar
en cuenta que tambin presenta propiedades adversas, como:
Con aire comprimido si bien obtenemos grandes velocidades, no es posible obtener
velocidades uniformes y constantes.
Para trabajos de gran fuerza tiene su limitacin, normalmente hasta presiones no
mayores a 700 kPa (7 bar).
El volumen del aire vara en funcin de la temperatura dilatndose al ser calentado y
contrayndose al ser enfriado.
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2 www.euskalnet.net
1.2.2 COMPRESIN
La compresin consiste en someter a un fluido generalmente el aire a una presin
mayor a la atmosfrica, con el fin de obtener una energa neumtica capaza de
realizar un trabajo determinado.
1.2.3 GENERACIN DEL AIRE COMPRIMIDO
La generacin, produccin del aire comprimido se lo obtiene mediante un compresor,el mismo que proporciona la energa necesaria para el funcionamiento de los
elementos neumticos de trabajo, mando y seal dentro de un sistema.
1.2.3.1Compresor
El compresor es una mquina elctrica que sirve para elevar la presin del aire a
una presin de trabajo determinada.
Figura 2. Compresor. 2
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Como se muestra en la figura 2, este consta de un motor elctrico con su respectivo
dispositivo de paro o marcha para que el compresor realice la funcin de aspirar elaire y elevar la presin, esto lo realiza a travs del cilindro en el que se encuentra un
pistn sujeto a la biela, que por medio de una manivela le proporciona el
movimiento, y, al reducir el volumen del aire, se eleva la presin, acumulndola en el
tanque o deposito del aire comprimido para ser distribuido al momento de ser
requerido.
1.2.3.2Tipos de Compresores
Esquema 1. Tipos de Compresores.
Como se muestra en el esquema 1, los compresores se los clasifica en 2 grupos:
El primero trabaja segn el principio de desplazamiento. En este tipo de
compresores, la compresin se obtiene por reduccin del volumen del recipiente
hermtico donde se encuentra el aire. Un ejemplo de este tipo son los compresores
de mbolo (oscilante o rotativo).
TIPOS DE COMPRESORES
Segn el principio de desplazamiento
DE MBOLO OSCILANTE
Segn el principio de la dinmica de fluidos
TURBOCOMPRESOR
COMPRESOR RADIAL
TURBOCOMPRESOR AXIAL
DE MBOLO ROTATIVO
COMPRESOR DE PISTON
COMPRESOR DE MEMBRANA
COMPRESOR ROTATIVO CELULAR
COMPRESOR HELICOIDAL BICELULAR
COMPRESOR ROOTS
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3 Apuntes de Neumtica Festo pdf, pag 1.
El otro trabaja segn el principio de la dinmica de los fluidos. Aqu el aire es
aspirado por un lado y comprimido como consecuencia de la aceleracin de la masapor medio de una turbina.
Estos dos grupos acogen a todos los tipos de compresores que existen, entre los
ms comunes tenemos:
1.2.3.2.1 Compresor de mbolo oscilante
Es el compresor ms utilizado en la industria, esto gracias a su capacidad de
trabajar en cualquier rango de presin, es apropiado para comprimir a baja, media o
alta presin.
Figura 3. Compresor de mbolo oscilante.3
Como se muestra en la figura 3, este compresor funciona en base a un movimiento
alternado de los pistones en el cilindro. Cuando el pistn hace la carrera de
retroceso aumenta el volumen de la cmara disminuyendo la presin en ella, esto a
su vez provoca la apertura de la vlvula de admisin permitiendo la entrada de aire
al cilindro. Una vez que el pistn ha llegado al punto muerto inferior inicia su carrera
ascendente, cerrndose la vlvula de aspiracin y disminuyendo el volumen de la
cmara, esto origina un aumento de presin en el aire interno que finalmente abre la
vlvula de descarga permitiendo la salida del aire comprimido.
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4 Apuntes de Neumtica Festo pdf, pag 1.5 www.monografas.com/neumtica,genair, pag 2.
1.2.3.2.2 Compresor de dos etapas con refrigeracin intermedia
En este tipo de compresor, como se muestra en la figura 4, para la obtencin de aire
a presiones elevadas, es necesario disponer varias etapas compresoras. Para ello el
primer mbolo somete a una compresin previa al aire aspirado, a continuacin se
refrigera ya que durante el trabajo de compresin se forma una cantidad de calor
que tiene que ser evacuada, para luego ser comprimido por el siguiente mbolo.
Figura 4. Compresor de dos etapas con refrigeracin intermedia.4
De acuerdo al tipo de refrigerante, ya sea por medio de aire o de agua y segn las
prescripciones de trabajo, las etapas que se precisan en los compresores de mbolo
oscilante son:
Hasta 400kPa (4 bar), 1 etapa
Hasta 1.500kPa (15 bar), 2 etapas
Mas de 1500kPa (15 bar), 3 etapas o ms
No resulta siempre econmico, pero tambin pueden utilizarse compresores:
De 1 etapa, hasta 1.200 kPa (12 bar)
De 2 etapas, hasta 3.000kPa (30 bar)
De 3 etapas, hasta 22.000kPa (220 bar). 5
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6 Apuntes de Neumtica Festo, pag 1.
1.2.3.2.3
Compresor de mbolo rotativo
Como se muestra en la figura 5, en este tipo de compresor, el aire es comprimido
por la reduccin continua del volumen de una cmara hermtica mediante un
mbolo de movimiento rotatorio.
Figura 5. Compresor de mbolo rotativo.
1.2.3.2.4
Compresor de membrana o diafragma
En la figura 6, se ve como este compresor a travs de un motor se produce el
movimiento del conjunto biela pistn, mismo que somete a la membrana que
separa el mbolo de la cmara de trabajo a un vaivn de desplazamientos cortos e
intermitentes desarrollando la aspiracin y compresin del aire.
Figura 6. Compresor de membrana. 6
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7 Apuntes de Neumtica Festo, pag 2.
En el compresor de membrana el aire no entra en contacto con las piezas mviles,
por tanto, el aire comprimido estar exento de aceite, siendo de gran aplicacin en laindustria alimenticia, farmacutica, qumica y especialmente en hospitales.
1.2.3.2.5
Compresor rotativo multicelular
Las ventajas de este compresor radican en sus pequeas dimensiones, caudal
prcticamente uniforme, funcionamiento silencioso y generan grandes cantidades de
aire pero con residuos de aceite capaces de lubricar las vlvulas y elementos decontrol y potencia.
Figura 7. Compresor rotativo multicelular.7
Como se muestra en la figura 7, un rotor provisto de aletas que se deslizan en el
interior de las ranuras, forman las clulas con la pared del crter que gira en su
interior, estas aletas son oprimidas por la fuerza centrfuga contra la pared del crter
provocando que el volumen de las clulas vare constantemente.
1.2.3.2.6 Compresor de tornillo helicoidal de dos ejes
Como se muestra en la figura 8, los tornillos del tipo helicoidal engranan con sus
perfiles cncavo y convexo logrando reducir el espacio donde se encuentra el aire,
esta situacin genera un aumento de la presin interna.
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8, 9 Apuntes de Neumtica Festo, pag 2.
En este tipo de compresor, el aire comprimido es expulsado por la rotacin y el
sentido de las hlices.
Figura 8. Compresor de tornillo helicoidal. 8
1.2.3.2.7 Compresor roots
Figura 9. Compresor roots. 9
En este caso, como se muestra en la figura 9, la compresin no se realiza por
reduccin del volumen donde se contiene el aire, sino, el aire es llevado de un lado a
otro. Este tipo de compresores pueden proporcionar un gran caudal.
1.2.3.2.8 Compresor axial
El compresor axial forma parte del grupo de los turbocompresores. En la figura 10, la
compresin se logra por aumento de la energa cintica del aire mediante la rotacin
de una o varias ruedas de turbina que acelera al aire en sentido axial
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10, 11 Apuntes de Neumtica Festo, pag 3.
de flujo. Esta energa cintica se convierte en una energa elstica de compresin.
Figura 10. Compresor axial. 10
1.2.3.2.9 Compresor radial
En este tipo de compresor al igual que el axial forman parte de los turbocompresores
y la compresin se logra tambin por aumento de la energa cintica del aire, con la
diferencia como se muestra en la figura 11, de que en este caso el fluido es
impulsado una o ms veces en el sentido radial dependiendo de las etapas del
compresor; con la aceleracin progresiva de cmara a cmara en sentido radial
hacia afuera se logra obtener flujo uniforme y grandes caudales pero bajas
presiones.
Figura 11. Compresor radial. 11
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1.2.4 TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO
Es muy importante la calidad del aire comprimido en las instalaciones neumticas,
para ello debe ser preparado antes de su utilizacin, ya que la pureza desempea
un papel primordial. Eliminar impurezas y humedad evita el desgaste prematuro de
los componentes neumticos, proporcionndoles una larga duracin e impidiendo la
oxidacin en las tuberas.
Con el fin de evitar este tipo de problemas se realizan tratamientos al airecomprimido que consisten en eliminar la humedad, separando el agua condensada
del aire, para luego secarlo, filtrarlo, refrigerarlo y regularlo, en lugares especficos
como son:
A la salida del compresor.
Aqu es importante colocar postenfriadores para que el aire comprimido tenga una
facilidad en la transportacin y distribucin pudiendo ser estos: agua-aire o aire-aire.
A la salida del depsito.
En este lugar, se utilizan secadores para obtener una calidad ptima del aire
comprimido y poder utilizarlo en los diferentes circuitos neumticos; el secado
puede realizarse por: frigorficos, absorcin, adsorcin. Tambin se suele utilizar
separadores centrfugos a la salida de un depsito para retener residuos o
partculas que deterioran los elementos neumticos.
En los puntos de utilizacin.
Es necesario proteger cada punto de alimentacin del aire comprimido mediante la
unidad de mantenimiento neumtico FRL (filtro, regulador y lubricante).
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1.2.4.1Impurezas
Las impurezas se encuentran en el aire comprimido en forma de partculas de
suciedad u xido, residuos de aceite lubricante y humedad, ellas son las causantes
de averas en los sistemas neumticos y la destruccin de los elementos
neumticos.
1.2.4.1.1 Humedad
Es la cantidad de vapor de agua en el aire a una determinada temperatura. La
humedad que exista en el aire comprimido depende de la humedad relativa del aire,
que a su vez, depende de la temperatura del aire y de las condiciones
climatolgicas.
1.2.4.1.1.1
Humedad Absoluta
La humedad absoluta es la cantidad de agua contenida en un m 3de aire.
1.2.4.1.1.2 Humedad Relativa
La humedad relativa es la cantidad de agua que un m3de aire puede admitir a una
determinada presin y temperatura.
1.2.4.1.1.3
Punto de saturacin
Es la cantidad de vapor de agua que un m3de aire puede admitir a una determinada
temperatura.
Para conocer la humedad que existe en el aire a una determinada temperatura, se
utiliza el denominado Punto de Roco; este punto se encuentra en la Curva del
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12 Apuntes de Neumtica Festo, pag 3.
Punto de Roco de la figura 12. En esta curva se observa que cuando la temperatura
aumenta, el aire es capaz de retener ms agua en suspensin.
Figura 12. Curva del Punto de Roco. 12
1.2.4.1.2
Partculas slidas
Las partculas slidas dentro de una instalacin neumtica como residuos de oxido,
polvo, sales, provocan un mal funcionamiento de los elementos dentro de un sistema
neumtico desgastndolos y obstruyndolos. Por esta razn el aire debe ser filtrado.
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1.2.4.1.3
Residuos de aceite
El aceite proveniente de la lubricacin de los compresores genera acumulaciones
gomosas que dificultan la circulacin efectiva del aire comprimido.
1.2.4.2 Secado
1.2.4.2.1 Secado por Sobre compresin
Consiste en comprimir el aire a una presin mayor que la de trabajo, hasta que la
presin parcial del vapor de agua exceda su presin de saturacin y se condense
parte del vapor de agua existente, este mtodo es simple y no necesita de aparatos
y equipos especiales; tienen por desventaja que la potencia consumida es alta y no
efectiva cuando se producen incrementos de temperatura, por eso se la utiliza para
pequeas capacidades
1.2.4.2.2
Secado por Enfriamiento
Los secadores de aire comprimido por enfriamiento se basan en el principio de una
reduccin de la temperatura del punto de roco, se entiende por temperatura del
punto de roco aquella a la que hay que enfriar un gas, al objeto de que se condense
el vapor de agua contenido. Como se muestra en la figura 13., el aire comprimido a
secar entra en el secador pasando primero por el llamado intercambiador de calor de
aire-aire.
El aire caliente que entra en el secador se enfra mediante aire seco y fro
proveniente del intercambiador de calor (vaporizador). El condensado de aceite y
agua se evacua del intercambiador de calor, a travs del separador. Este aire pre
enfriado pasa por el grupo frigorfico (vaporizador) y se enfra ms hasta una
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13 Folleto de Neumtica, Instituto de Tecnologa Industrial, pag 39.14 Festo Didactic, pag 53.
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 partculas de suciedad. 13
Figura 13. Secado por enfriamiento. 14
1.2.4.2.3
Secado por Absorcin
El secado por absorcin es un procedimiento puramente qumico. Como se muestra
en la figura 14, el aire comprimido pasa a travs de un lecho de sustancias secantes.
En cuanto el agua o vapor de agua entra en contacto con dicha sustancia, se
combina qumicamente con sta 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 automticamente.
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15 Folleto de Neumtica, Instituto de Tecnologa Industrial, pag 55.16 Festo Didactic, pag 57.
Al mismo tiempo, en el secador por absorcin se separan vapores y partculas de
aceite. No obstante, las cantidades de aceite, si son grandes, influyen en elfuncionamiento del secador. Por esto conviene montar un filtro fino delante de ste. 15
Figura 14. Secado por absorcin. 16
1.2.4.2.4
Secado por Adsorcin
El principio de este secado se basa en un proceso fsico, (Adsorber: Depsito de
sustancias sobre la superficie de cuerpos slidos), este tipo de secado se puede
observar en la figura 15.
El material de secado que se encuentra en los adsorbedores es granuloso con
cantos vivos o en forma de perlas compuesto de casi un 100% de dixido de silicio,en general a este material se le da el nombre de gel. La misin del gel consiste en
adsorber el agua y el vapor de agua del aire comprimido hmedo.
La capacidad adsorbente de un lecho de gel es naturalmente limitada. Si est
saturado, se regenera de forma simple, esto se da a travs del secador formado
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17 Festo Didactic, pag 37.
por un ventilador y un calefactor, este conjunto sopla aire caliente que absorbe la
humedad del material de secado. El calor necesario para la regeneracin puedeaplicarse por medio de corriente elctrica o tambin con aire comprimido caliente.
Figura 15. Secado por adsorcin.
17
1.2.4.3Unidad de mantenimiento neumtico FRL
El aire comprimido antes de ser utilizado en cualquier herramienta o equipo
neumtico deber sufrir un acondicionamiento final, el cual se logra utilizando la
unidad FRL (Filtro, Regulador, Lubricador), con esto se logra una duracin
prolongada y funcionamiento regular de un componente neumtico.
Deben tenerse en cuenta los siguientes puntos:
a) El caudal total de aire en m3/h es decisivo para la eleccin del tamao de
unidad. Si el caudal es demasiado grande, se produce en las unidades
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18 Festo Didactic, pag 57.
una cada de presin demasiado grande. Por eso, es imprescindible espetar
los valores indicados por el fabricante.
b) La presin de trabajo no debe sobrepasar el valor estipulado en la unidad, y la
temperatura no deber ser tampoco superior a 50oC (valores mximos para
recipiente de plstico).
1.2.4.3.1 Filtro
El filtro tiene la misin de extraer del aire comprimido circulante todas las impurezas
y el agua condensada en el ltimo tramo antes de llegar al punto de utilizacin.
Como se muestra en la figura 16, el aire es conducido por una gua que la imprime
un rpido movimiento circular, con lo cual las partculas ms pesadas y las gotas de
agua son proyectadas hacia fuera, a la pared de la cubeta del filtro, donde se
precipitan.
Figura 16. Filtro. 18
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19 Festo Didactic, pag 59.
El condensado se recoge en la parte inferior y debe ser evacuado a travs del
tornillo de purga, cuando se haya alcanzado la cota del nivel mximo; las partculasms finas son retenidas por el cartucho filtrante, el cual debe limpiarse o sustituirse
peridicamente.
1.2.4.3.2
Regulador
El regulador de presin se utiliza para mantener constante una presin de trabajo,
compensar automticamente el volumen de aire requerido por los equiposneumticos y servir a la vez de vlvula de seguridad. En la figura 17, se puede
observar que al aire comprimido que llega con una presin P1a la entrada del
regulador, se la puede modificar mediante un tornillo regulador, y as obtener una
presin P2 ajustada a las necesidades de cualquier circuito neumtico.
Figura 17. Regulador de presin.19
1.2.4.3.3
Lubricador
El lubricador tiene la misin de lubricar los elementos neumticos en medida
suficiente. El lubricante previene un desgaste prematuro de las piezas mviles,
reduce el rozamiento y protege los elementos contra la corrosin.
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20 Folleto Neumtica, Instituto de Tecnologa Industrial, pag 45.21 Festo Didactic, pag 61.
Los lubricadores trabajan generalmente segn el principio "Venturi". La diferencia de
presin p (cada de presin) entre la presin reinante antes de la tobera y lapresin en el lugar ms estrecho de sta, se emplea para aspirar lquido (aceite) de
un depsito y mezclarlo con el aire.
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 depresin suficiente y aspirar el aceite del depsito. 20
Como se muestra en la figura 18, el aire atraviesa el lubricador, y una parte se
conduce a travs de una tobera. La cada de presin hace que, a travs de un tubo
de subida, se aspire aceite del depsito. En la tobera de aspiracin el aire circulante
arrastra las gotas de aceite pulverizndolas.
Figura 18. Lubricador. 21
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1.2.4.3.4 Propiedades del aire comprimido, condiciones.
Para la correcta utilizacin del aire comprimido, este debe cumplir las siguientes
condiciones:
Limpio, de modo que no existan incrustaciones en los elementos y la tubera.
El ambiente controlado, de modo que la aspiracin que realiza el compresor
tenga una estabilidad en cuanto al trabajo que realizara el grupo de
tratamiento del aire FRL. Las cantidades de aceite lubricante que debern existir en al aire deben ser
controladas y tratadas.
Regularizar las distancias que debe recorrer el aire comprimido de modo que
se mantenga el estado del aire tratado.
1.2.5 CANALIZACIN DEL AIRE COMPRIMIDO
La distribucin o canalizacin del aire comprimido que es abastecido por un
compresor, se lo realiza a travs de una red de tuberas.
1.2.5.1Tuberas
Las tuberas proveen a cada mquina y mecanismo neumtico la cantidad necesaria
de aire comprimido para su funcionamiento.
Los materiales de las tuberas deben presentar caractersticas adecuadas a su
utilizacin, deben ser resistentes a la corrosin, de fcil desarmado, y econmicas.
Por lo general son de cobre (Tubo de acero negro), de latn (Tubo de acero
galvanizado), acero fino (Plstico), pero adems existen los tubos
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22 www.monografas.com/neumtica,genair. pag 3.
flexibles de goma para empalmes en casos que se requiera de flexibilidad en la
tubera y que por esfuerzos mecnicos no sea posible instalar tuberas de plstico.En la actualidad se utilizan las tuberas de polietileno y poliamida para unir equipos
de maquinaria, con el uso de racores rpidos se pueden tender de forma rpida,
sencilla y econmica.
El dimetro de las tuberas se debe elegir en base a parmetros como el caudal, la
longitud de las tuberas, la prdida de presin, la presin de servicio, la cantidad de
estrangulamientos en la red, etc.
En la prctica se puede encontrar el dimetro de la tubera de una forma rpida y
sencilla, utilizando los valores reunidos con la experiencia de los datos antes
mencionados, visibles en la figura 19.
Figura 19. Nomograma para encontrar el dimetro de la tubera. 22
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1.3 NEUMTICA
Neumtica proviene del trmino griego PNEUMA, que significa soplo, viento. Por
tanto, la Neumtica es la ciencia que trata las propiedades, movimientos y procesos
del aire.
1.3.1 ENERGA NEUMTICA
Este tipo de energa se basa en el comportamiento del aire comprimido mediante lapresin y sus efectos mecnicos.
Las magnitudes y unidades bsicas de la energa neumtica son:
Presin.
Es la cantidad de fuerza que se ejerce en una superficie.
Se mide en: Pascales (SI), bar (=105 Pa), en atmsferas (=101.300 Pa), mm de Hg
(=760 Pa).
Caudal.
El caudal de un fluido es el volumen de ste que fluye a travs de una seccin de un
conductor en la unidad de tiempo.
Se mide en: m3/s, L/min, L/s, m3/min, m3/h.
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1.3.2 POTENCIA NEUMTICA
El sistema de transmisin de energa Neumtica es un sistema en el cual, a travs
del aire comprimido se genera, transmite y controla la potencia. Se divide en tres
grupos visibles en el diagrama de la figura 20.
Figura 20. Diagrama sistema de transmisin de energa neumtica.
MAQUINA
O
MOTOR
BOMBA
Conversin de energaelctrica o mecnicaen energa neumtica
Transmisin de laenerga neumtica aun punto remoto
Conversin de la energaneumtica en mecnica
VALVULAS
CONTROL
CILINDRO
O
MOTOR
Tubera
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23 www.euskalnet.net
CAPTULO II
2. ELEMENTOS Y DISPOSITIVOS NEUMTICOS
2.1 CILINDROS NEUMTICOS
Son elementos neumticos de trabajo donde la energa del aire comprimido se
transforma en un movimiento lineal de vaivn. Como se muestra en la figura 21, esteconsta de un tubo que est cerrado por los extremos y en cuyo interior se desliza un
mbolo con un vstago que atraviesa uno de los fondos. Dispone de aberturas por
donde entra y sale el aire.
Figura 21. Cilindro neumtico. 23
2.1.1 CARACTERSTICAS
La capacidad de trabajo de un cilindro viene determinada por dos caractersticas:
Carrera.
Es el desplazamiento que efecta el mbolo en el interior del cilindro y depende de
la longitud de desplazamiento del vstago.
mbolo
VstagoEntrada y/o Salida
de Aire
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24Apuntes de Neumtica Festo, pag 27.
Dimetro.
Est determinado por la superficie del mbolo.
2.1.2 TIPOS DE CILINDROS
Podemos encontrar una variedad de cilindros neumticos, que pueden realizar
varias actividades dentro de la industria, facilitando los trabajos y reduciendo el
tiempo de ejecucin de los mismos.
2.1.2.1Cilindro de simple efecto
Se representa por:
En este tipo de cilindros el desplazamiento del mbolo se da solamente en el sentido
de carrera de avance, el retroceso se consigue mediante una fuerza externa que
generalmente es un resorte como se muestra en la figura 22.
Figura 22. Cilindros de simple efecto. 24
Estos cilindros realizan trabajos en un solo sentido ya que solo tienen una conexin
de aire comprimido, en cuanto falla la energa este deja de funcionar
Resorte
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25Apuntes de Neumtica Festo, pag 9.
dando un frenado instantneo, por esto se lo aplica en frenos de camiones y trenes.
2.1.2.2Cilindro de simple efecto de membrana
En estos cilindros, como se muestra en la figura 23, una membrana de goma,
plstico o metal desempea las funciones de mbolo; la placa de sujecin asume la
funcin del vstago y est unida a la membrana. La carrera de retroceso se realiza
por tensin interna de la membrana.
Con cilindros de membrana slo pueden efectuarse carreras muy cortas.
Figura 23. Cilindros de simple efecto de membrana. 25
2.1.2.3Cilindro de doble efecto
Se representa por:
a) Membrana en
estado de reposo
b) Membrana bajo
presin del aire
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26Apuntes de Neumtica Festo, pag 10.
Como se muestra en la figura 24, en los cilindros de doble efecto, el desplazamiento
del mbolo se realiza en dos sentidos, tanto en la carrera de avance como en lacarrera de retroceso, por lo que no necesitan de resortes u otro tipo de fuerzas
externas para su funcionamiento. Tienen orificios de alimentacin en cada una de
las dos cmaras.
Figura 24. Cilindro de doble efecto. 26
Existen cilindros de doble efecto con ejecuciones especial como los cilindros de
doble vstago, tndem, multiposicional, de impacto, de cable de giro, mismos que
dependiendo de sus caractersticas resultan muy tiles en la prctica.
2.1.2.3.1
Cilindro de doble vstago
Se representa por:
a) Carrera de avance
b) Carrera de retroceso
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27Apuntes de Neumtica Festo, pag 10.28cim_neumat.pdf, pag 27.
Como se muestra en la figura 25, los cilindros de doble vstago tienen el recorrido
del vstago hacia ambos lados, dispone de dos cojinetes con distancia constanteque absorben las pequeas cargas laterales.
Figura 25. Cilindro de doble vstago. 27
2.1.2.3.2
Cilindro tndem
Se representa por:
En el cilindro tndem como se muestra en la figura 26, existen dos cilindros de
doble efecto formando una unidad, al aplicar presin simultneamente sobre los dos
mbolos se obtiene en el vstago una gran fuerza (casi el doble de la de un cilindro
normal).
Figura 26. Cilindro de tndem. 28
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29 cim_neumat.pdf, pag. 29
2.1.2.3.3
Cilindro multiposicional
El cilindro multiposicional est formado por dos o ms cilindros de doble efecto
acoplados como se muestra en la figura 27, de tal manera que al aplicar presin,
acta uno u otro cilindro obteniendo varias posiciones.
Figura 27. Cilindro multiposicional
2.1.2.3.4 Cilindro de impacto
Como se muestra en la figura 28, el cilindro de impacto es conveniente para obtener
energa cintica de gran valor.
Figura 28. Cilindro de impacto. 29
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30Apuntes de Neumtica Festo, pag 12.
2.1.2.3.5
Cilindro de cable
El cilindro de cable es un cilindro de doble efecto cuya caracterstica principal es la
existencia de un cable en los extremos, como se observa en la figura 29. Este
cilindro es guiado por medio de poleas que estn fijadas en ambos lados del mbolo .
Figura 29. Cilindro de cable.
2.1.2.3.6
Cilindro de giro
Se representa por:
En el cilindro de giro, como se observa en la figura 30, el vstago es una cremallera
que acciona un pin y transforma el movimiento lineal, en un movimiento giratorio
hacia la izquierda o hacia la derecha, segn el sentido del mbolo.
Figura 30. Cilindros de giro.30
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31 www.sapiensman.com
2.2 VLVULAS NEUMTICAS
Las vlvulas son elementos de sealizacin y de mando que modulan las fases de
trabajo de los elementos neumticos. Son las encargadas de interrumpir o permitir el
paso y dar la direccin al aire comprimido, distribuyendo el fluido, controlando la
presin y el caudal.
2.2.1 CARACTERSTICAS DE LAS VLVULAS NEUMTICAS
Para identificar y representar un tipo de vlvula debemos tomar en cuenta tres
caractersticas:
En primer lugar el tipo de vlvula, que viene dado por dos cifras, la primera indica el
nmero de orificios o vas y la segunda el nmero de posiciones de trabajo.
En segundo lugar el sentido de circulacin del aire, indicado mediante flechas en el
interior del cuadro de representacin de la vlvula.Por ltimo las conexiones, estas se indican de forma distinta segn se trate de una
fuente de aire comprimido o salida libre.
2.2.2 TIPOS DE VLVULAS
Segn su funcin las vlvulas se dividen en 5 grupos:
Vlvulas de vas o distribuidoras
Vlvulas de bloqueo
Vlvulas de presin
Vlvulas de caudal
Vlvulas de cierre 31
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32Apuntes de Neumtica Festo, pag 14.
2.2.2.1Vlvulas distribuidoras
Son las encargadas de controlar el camino que ha de tomar el aire comprimido, por
medio de sus orificios o vas. En especial tienen el objetivo de poner en marcha o
paro a los sistemas neumticos. Pueden ser de dos, tres, cuatro y cinco vas
dependiendo del trabajo a realizar.
2.2.2.1.1 Vlvula 2/2
Se representa por:
Es la vlvula ms elemental, dispone de dos orificios o vas para el aire y de dos
posiciones de control o de trabajo.
Como se observa en la figura 31, en reposo, la entrada por un orificio est cerrada,al presionar el vstago ambos orificios se comunican, pero al ceder la presin el aire
obliga a ascender al vstago y la vlvula queda cerrada.
Figura 31. Vlvula 2/2 32
A
P
REPOSO ACCIONADO
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33Apuntes de Neumtica Festo.
2.2.2.1.2
Vlvula 3/2
Se representa por:
Esta vlvula dispone de tres orificios o vas y de dos posiciones de control.
Como se observa en la figura 32, en reposo, los orificios A y R se conectan, mientras
que el orificio P queda bloqueado. Al presionar el vstago los orificios P y A secomunican y el R se bloquea. Al cesar la presin vuelven a comunicarse los orificios
A y R y a bloquearse el orificio P.
Figura 32. Vlvula 3/2. 33
2.2.2.1.3 Vlvula 5/2
Se representa por:AB
S PR
A
P R
-
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34Apuntes de Neumtica Festo.
La vlvula 5/2 dispone de cinco orificios o vas y de dos posiciones de control.
Como se observa en la figura 33, en reposo los orificios P y A estn conectados, al
igual que los orificios B y S, el orificio R queda bloqueado. Al presionar el vstago se
conectan el orificio P con el orificio B y el A con el orificio R, quedando el orificio S
bloqueado. Al dejar de presionar se retorna a la posicin de reposo.
Figura 33. Vlvula 5/2. 34
2.2.2.2Vlvulas de bloqueo
Su funcin es bloquear el paso del aire preferentemente en un sentido y permitir
nicamente en el otro. Existen varias vlvulas de bloqueo, como:
2.2.2.2.1 Vlvula anti retorno
Se representa por:
-
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40
35Apuntes de Neumtica Festo, pag 21.36Apuntes de Neumtica Festo, pag 22.
Como se observa en la figura 34, las vlvulas de bloqueo anti retorno permiten el
libre paso del aire nicamente en una direccin, y lo obstruyen en la direccincontraria si la presin contra el efecto del resorte llega a ser mayor que su fuerza
antagonista.
Figura 34. Vlvula anti retorno 35
2.2.2.2.2 Vlvula selectora
Se representa por:
En la figura 35, esta vlvula deja fluir el aire comprimido desde los orificios X o Y
hasta A, moviendo la bola a la salida del orificio situado enfrente.
Su aplicacin es para el mando a distancia de elementos neumticos desde dos
puntos diferentes (funcin disyuncin, o funcin O).
Figura 35. Vlvula selectora. 36
X Y
A
Paso libre Paso cerrado
Resorte
Bola
-
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37Apuntes de Neumtica Festo, pag 22.
2.2.2.2.3
Vlvula de escape rpido
Se representa por:
Estas vlvulas sirven para la rpida purga de cilindros y conductos sobre todo en
cilindros de gran volumen, la velocidad del embolo puede ser aumentada de manera
apreciable.
Como se observa en la figura 36, la junta del labio cierra el orificio A cuando el aire
fluye de P hacia A abrindose al lado de estanqueidad. Al purgar el aire, desciende
la presin en P, el aire comprimido de A impulsa la junta hasta P, fluyendo todo el
aire directamente por P hacia la atmsfera.
Figura 36. Vlvula de escape rpido. 37
2.2.2.2.4 Vlvula de estrangulamiento con anti retorno.
Se representa por:
Estas vlvulas con anti-retorno y estrangulacin regulable franquean el aire
comprimido solo en una direccin.
-
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38Apuntes de Neumtica Festo, pag 23.39Apuntes de Neumtica Festo.
Como se observa en la figura 37, la seccin transversal de paso puede variar de
cero hasta el dimetro nominal de la vlvula. En direccin contraria la membrana selevanta de su asiento y el aire comprimido tiene paso libre.
Figura 37. Vlvula de estrangulamiento con anti retorno. 38
2.2.2.3Vlvulas de presin
Estas vlvulas Influyen principalmente sobre la presin, como se muestra en la figura
38., tiene la misin de mantener constante la presin de trabajo, a travs de la perillaregulable, es decir, de transmitir la presin ajustada P2 en el manmetro sin
variacin a los elementos de trabajo o servo elementos, aunque se produzcan
fluctuaciones en la presin de la red en P1.
Figura 38. Vlvula de presin.39
Membrana
-
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40Apuntes de Neumtica Festo, pag. 25
2.2.2.4 Vlvulas de caudal
La misin de las vlvulas de caudal es regular la cantidad de aire comprimido en
ambos sentidos de flujo, esto se puede observar en la figura 39.
Figura 39. Vlvula de caudal.
2.2.2.5Vlvulas de cierre
Se representa por:
Son elementos que abren o cierran el paso del caudal. Como se muestra en la figura
40, a travs de un tornillo o una palanca con fin circular se permite o se impide el
paso del caudal, segn sea la necesidad.
Figura 40. Vlvula de cierre 40
-
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2.3 ELEMENTOS PARA CONEXIONES NEUMTICAS
2.3.1 UNIONES NEUMTICAS
2.3.1.1Racores para tubos de acero y de cobre
Segn su aplicacin y caractersticas se distinguen algunos tipos de racores para
estos tipos de tuberas.
2.3.1.1.1 Racores de anillo cortante
Con este tipo de racores indicada en la figura 41, el empalme puede soltarse y
unirse varias veces.
Figura 41. Racor de anillo cortante.
2.3.1.1.2
Racores con anillo de sujecin
Posee un anillo interior especial (bicono) por lo que se lo utiliza tambin para
empalmes en tubos de plstico. (Vase figura 42).
Figura 42. Racor con anillo de sujecin.
-
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2.3.1.1.3
Racor con borde recalado
Se los utiliza para tubos con fin recalado. (Vase figura 43).
Figura 43. Racor con borde recalado.
2.3.1.1.4 Racor especial con reborde
Se los utiliza para tubos de cobre con collarn. (Vase figura 44).
Figura 44. Racor especial con reborde.
2.3.1.2Racores para tubos flexibles
2.3.1.2.1
Boquilla con tuerca de racor
Su boquilla sujeta a la tubera de una mejor manera. (Vase figura 45).
Figura 45. Boquilla con tuerca de racor
-
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2.3.1.2.2
Boquilla
Este racor es parecido al de boquilla con tuerca, pero en este caso es una sola pieza
y con una dimetro mayor para tuberas de mayor dimetro. (Vase figura 46).
Figura 46. Boquilla
2.3.1.2.3 Racores rpidos para tubos flexibles de plstico.
Los racores rpidos son muy tiles al momento de armar o desarmar un circuito
neumtico, estos facilitan el montaje optimizando el tiempo de trabajo. En la figura
47 podemos observar algunos racores de uso rpido.
Figura 47. Racores rpidos para tubos flexibles.
a. Con posibilidad de orientacin del
ngulo.
b. En ngulo fijo.
c. Doble, con posibilidad de orientacin
del ngulo.
d. En T, fijo.
e. Distribuidor mltiple orientable.
f. Pasamuro.
-
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41 Festo Didactic, pag 13.
2.4 NORMAS Y SIMBOLOGA.
2.4.1 SMBOLOS PARA LA UNIDAD DE ALIMENTACIN DE ENERGA
En la figura 48 podemos observar los smbolos utilizados en el suministro de aire
comprimido en un circuito neumtico, (Ver ANEXO 2).
Figura 48. Smbolos para la unidad de alimentacin de energa. 41
-
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2.4.2 CARACTERSTICAS DE LAS VLVULAS DISTRIBUIDORAS
El funcionamiento de una vlvula distribuidora viene dado por las caractersticas,
representaciones e indicaciones, en base a las siguientes normas:
Cada posicin de la vlvula se representa por medio de un cuadrado.
El nmero de cuadrados corresponde al nmero de posiciones de maniobra.
Las lneas indican el paso del aire y las flechas indican el sentido de paso del
aire.
Las conexiones bloqueadas se indican por medio de dos lneas colocadas en
ngulo recto una contra otra.
Las tuberas de conexin para entrada y escape de aire se sealan en la parte
exterior del un cuadrado.
-
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42 Festo Didactic, pag 15.
2.4.3 POSICIONES DE MANIOBRA Y DESIGNACIN DE LAS CONEXIONES DE
VLVULAS DE DISTRIBUCIN
En la figura 49 podemos observar los smbolos y nomenclatura utilizados para
indicar las conexiones y posiciones de maniobra de una vlvula distribuidora.
Figura 49. Posiciones de maniobra y designacin de las conexiones. 42
2.4.4 NOMENCLATURA DE VLVULAS
Segn las normas ISO, la nomenclatura se la realiza utilizando nmeros para indicar
los conductos, a diferencia de las normas DIN que emplea letras. Adems de estas
dos, existe otra nomenclatura que es el ASA.
-
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43Festo Didactic, pag 23.
En el siguiente cuadro podemos observar las nomenclaturas antes indicadas.
DIN ISO ASA
PRESION P 1 IN
SERVICIO A, B 2, 4 OUT
ESCAPE R, S 3, 5 EXT, EXH
PILOTAJE Z, Y, X 12, 14 PIL
Cuadro 2. Nomenclatura para vlvulas.
2.4.5 SMBOLOS DE LOS PRINCIPALES ELEMENTOS DE TRABAJO
En la figura 50 se muestra los smbolos de los principales elementos de trabajo.
Figura 50. Smbolos elementos de trabajo. 43
-
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44Festo Didactic, pag 19.
2.4.6 SMBOLOS DE ACCIONAMIENTO DE VLVULAS
En la figura 51, se muestra los smbolos de los diferentes tipos de accionamiento de
las vlvulas neumticas, (Ver ANEXO 3).
Figura 51. Smbolos de accionamiento de vlvulas.44
-
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45Festo Didactic, pag 7.
CAPITULO III
3. CIRCUITO NEUMTICO
Es un dispositivo por el cual puede circular el aire comprimido.
Los circuitos neumticos estn constituidos por la alimentacin principal de aire
comprimido, los elementos de mando (vlvulas), los procesadores de las seales
(vlvulas), los elementos de control de paso del aire (vlvulas) y por los actuadores,
que efectan el trabajo. (Vase Esquema 2).
Esquema 2. Esquema de un circuito neumtico. 45
-
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3.1 ESTRUCTURA DEL CIRCUITO NEUMTICO
Los componentes de un circuito neumtico son:
3.1.1 GRUPO COMPRESOR
Se encarga de suministrar la presin al circuito para el funcionamiento de los
diferentes elementos. Este se compone de:
Compresor.
Representado por:
El compresor es la fuente de alimentacin de la energa neumtica, se encarga de
aumenta la presin del aire de la atmsfera. La presin de salida est entre 6 y 7 bar
normalmente.
Motor auxiliar.
Representado por:
El motor puede ser elctrico o de combustin, comunica el movimiento de rotacin
del eje del compresor.
Refrigerador.
Representado por:
El refrigerador cumple con la funcin de disminuir la temperatura a la salida del
compresor eliminando hasta el 80% de agua que contiene.
-
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Depsito.
Representado por:
No se utiliza siempre, solo se emplea cuando es necesario almacenar aire
comprimido para su uso posterior.
3.1.2 UNIDAD DE MANTENIMIENTO FRL
Representado por:
La unidad de mantenimiento neumtico es una serie de dispositivos que regulan la
buena calidad del aire comprimido, se compone de un filtro, un regulador y un
lubricador.
Filtro.
Somete al aire a un proceso de centrifugado, proyectando sobre las paredes del filtrolas impurezas.
Regulador.
Asegura una presin estable del aire en el circuito neumtico.
Lubricador.
Aade aceite nebulizado al aire para evitar la oxidacin de los componentes y
asegurando un buen deslizamiento.
3.1.3 TUBERAS
Representado por:
-
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Las tuberas son conducciones que forman la red de distribucin del aire
comprimido.
3.1.4 ACTUADORES NEUMTICOS
Los actuadores transforman la energa acumulada en el aire comprimido, en energa
mecnica, a estos se los denomina cilindros neumticos.
3.1.5 ELEMENTOS DE DISTRIBUCIN O VLVULAS
Es el dispositivo que dirige y regula el paso del aire comprimido, las vlvulas
constituyen un elemento esencial dentro del funcionamiento del circuito neumtico.
3.1.6 ELEMENTOS AUXILIARES
Entre los ms habituales se destacan:
Vlvulas anti retorno.
Las vlvulas anti retorno permiten la circulacin del aire comprimido en un solo
sentido, para ello dispone de un resorte unido a una pieza de cierre. En reposo, el
paso de aire a travs de la conduccin est bloqueado. Cuando el aire pretende
pasar, la presin vence la resistencia del resorte y se abre la conduccin.
Vlvula reguladora de caudal bidireccional.
Se representa por: A B
-
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La vlvula reguladora de caudal permite la regulacin del caudal de aire que circula
en el circuito neumtico mediante un tornillo que disminuye o aumenta la seccin delconducto.
Vlvula reguladora de caudal unidireccional.
Se representa por:
Este tipo de vlvula, permite la reduccin de caudal en un solo sentido, en el otrohay pase sin restriccin.
Vlvula de funcin lgica OR o vlvula selectora.
Son que poseen dos orificios de entrada de aire y una de salida, en el interior de ella
se desplaza un pistn para bloquear una u otra entrada.
Vlvula de funcin lgica AND o vlvula de simultaneidad.
Se representa por:
Si entra aire por Y Z no pasa aire, si entra aire por Y y Z hay pase de aire.
Vlvula de presin.
Se representa por:
Esta vlvula emite una seal a una presin regulada por medio del resorte.
A
YZ
A
Y RP
-
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Vlvula de escape rpido.
Se la usa en la purga de cilindros y conductos.
Acumulador.
Se representa por:
Su funcin es retener el aire comprimido para ser utilizado posteriormente.
Temporizador neumtico.
Se representa por:
Cumple la funcin de retardar una orden de mando para activar un elemento de
trabajo, dependiendo de las condiciones del circuito neumtico
3.2 CONFORMACIN Y NOMENCLATURA DE LOS CIRCUITOS
NEUMTICOS.
3.2.1 DENOMINACIN DE CIRCUITOS NEUMTICOS
Un elemento de trabajo con las vlvulas necesarias para su funcionamiento se
considera como el eslabn de mando (N. 1, 2, 3 y otros).
Dentro de la denominacin de un circuito neumtico (1.1 1.2, 2.1, 2.2, 2.3), el primer
nmero de la denominacin de un elemento expresa a que eslabn de mando
A
P R
Z
-
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pertenece dicho elemento. El nmero que sigue al punto indica el elemento de que
se trata.
A continuacin tenemos un resumen de esta denominacin.
1.0, 2.0, 3.0 Elementos de trabajo. (Cilindros, unidades)
1.1, 2.1, 3.1 rganos de gobierno.
1.2, 1.4, 2.2, 2.4, 3.2 Estos elementos de seal tienen nmeros pares e
influyen normalmente en el avance del elemento de
trabajo.
1.3, 1.5, 2.3, 2.5, 3.3 Estos elementos de seal tienen nmeros impares
e influyen normalmente en el retroceso del
elemento de trabajo.
0.1, 0.2, 0.3 Elementos auxiliares, estos elementos actan
sobre todos los eslabones de mando. (Unidades de
mantenimiento, vlvulas de bloqueo, vlvulas de
seguridad).
1.02, 1.03, 2.02 Elementos de regulacin. (Regulador en un solosentido, Vlvula de escape rpido).
-
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En el esquema 3 podemos observar lo indicado anteriormente.
Esquema 3. Denominacin de circuitos neumticos.
En la figura 52 se muestra un ejemplo de la denominacin de los componentes
neumticos dentro de un circuito.
Figura 52. Nomenclatura de un circuito neumtico.
Elementos de trabajo
Elementos de gobierno
Elementos de seal
Elementos auxiliares
0.2
0.1
1.2 1.3
1.1
1.0
1.02 1.03
2.2 2.3
2.1
2.0
2.02 2.03 Elementos de regulacin
-
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3.2.2 ACCIONES CONJUNTAS DE VLVULAS Y CILINDROS
Mando de un cilindro de simple efecto mediante la vlvula 3/2. (Vase figura 53).
Figura 53. Mando de un cilindro con vlvula 3/2.
Mando de un cilindro de doble efecto mediante dos vlvulas 3/2. (Vase figura 54).
Figura 54. Mando de un cilindro con vlvulas 3/2.
3.3 DIAGRAMA CAMINO PASOS
Este diagrama nos ayuda a ver el funcionamiento y condiciones del circuito
neumtico de una forma rpida.
Adems, mediante la lectura de este diagrama, podemos saber que elementos de
trabajo y control se van a utilizar, as como las seguridades a ser aplicadas al
momento de montar el circuito neumtico.
-
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En la figura 55, observamos un ejemplo de este diagrama.
Figura 55. Diagrama Camino Pasos.
3.3.1 DESCRIPCIN DEL FUNCIONAMIENTO DE UN CIRCUITO NEUMTICO
MEDIANTE LA LECTURA DE UN DIAGRAMA CAMINO PASOS
Como se puede observar, el diagrama camino pasos de la figura 55 muestra un
circuito conformado por 3 cilindros, donde al presionar el pulsante de inicio del
circuito el cilindro 1.0 realiza un desplazamiento positivo de su vstago hasta laposicin 1, donde un fin de carrera detecta su posicin, activando una vlvula 3/2
que permite el paso del aire hacia una vlvula 5/2, permitiendo de esta manera el
retroceso del vstago del cilindro 1.0 y dando la seal al cilindro 2.0 para que
efecte su desplazamiento positivo hasta la posicin 2. En esta posicin es
necesario colocar un fin de carrera y un rel de tiempo neumtico para que despus
de un tiempo determinado realice el desplazamiento positivo el cilindro 3.0 pero en
1.0
2.0
3.0
4 65 7 981 32 10 11/00
-
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forma lenta hasta la posicin 5; en esta posicin vamos a encontrar otro fin de
carrera que har que el cilindro 3.0 realice su retroceso hasta la posicin 7 de unaforma lenta, colocando una vlvula reguladora de flujo.
Cuando el cilindro 3.0 llegue a la posicin 7 se encontrara con un fin de carrera que
activa otro temporizador para que despus de haber transcurrido un tiempo de la
orden para que el cilindro 2.0 realice su retroceso pero de una manera rpida; por lo
que se colocara una vlvula de escape rpido; y as se completara el ciclo.
3.4 ESQUEMA DE DISTRIBUCIN
En el esquema de distribucin se encuentra la representacin grfica del circuito
neumtico, con todos los smbolos que representan a cada uno de los elementos
neumticos y sus conexiones, de modo que se pueda realizar una visualizacin del
funcionamiento del circuito y comprobar la funcin de cada elemento: de
mantenimiento, de trabajo, de gobierno, de seal, de seguridad.
Por ejemplo, como se muestra en la figura 56, tenemos el funcionamiento de un
circuito neumtico conformado por tres cilindros y gobernados cada uno por una
vlvula 5/2.
Al momento de oprimir el pulsante de la vlvula 3/2 de accionamiento manual-
manual, permitimos el paso del aire al circuito, de tal manera a que al pulsar la
vlvula 3/2 manual resorte damos la orden para que se active la vlvula 5/2 que
gobierna al cilindro 1 para que realice su trabajo, haciendo que el vstago salga y
realice su carrera hasta que haga contacto con el fin de carrera 2.2 , el cual enva
una seal para que se active la vlvula 5/2 del cilindro 2; al realizar su carrera el
vstago topa con el fin de carrera 3.2, el cual enva la seal para que salga el
vstago del cilindro 3 , este a su vez al terminar su carrera topa con el fin de carrera
3.3 , haciendo que el cilindro 3 regrese de una manera rpida y active el fin de
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carrera 2.3 para que el cilindro 2 regrese. Al regresar el cilindro 2 a su posicin de
inicio, este activa el fin de carrera 1.3, el cual hace que regrese el cilindro 1 y setermine el circuito.
Figura 56. Circuito Neumtico.
-
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CAPITULO IV
4. DISEO Y CONSTRUCCIN DEL MDULO
DIDCTICO
Figura 57. Mdulo didctico neumtico.
4.1 DISEO DEL MDULO NEUMTICO
4.1.1 MESA DE SOPORTE
La mesa de soporte se fabricar mediante una estructura de aluminio de tubo
cuadrado y sus paredes estarn formadas de madera tipo triplex de 1 centmetro de
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espesor, adems, la parte frontal estar provista de dos cajones y dos puertas
corredizas de vidrio con su seguridad respectiva.
Las caractersticas fsicas y dimensiones que tendr nuestra mesa de soporte se
especifican en la siguiente figura.
Figura 58. Dimensiones de la mesa.
Esta mesa estar provista de cuatro ruedas en su base, con el fin de facilitar el
traslado de un lugar a otro segn sea su requerimiento.
Se construir dos cajones de madera que permitan alojar los elementos y accesorios
necesarios en la implementacin de un circuito neumtico como: vlvulas auxiliares,conectores, mangueras. Estos cajones contarn con su seguridad respectiva.
En el espacio inferior de la mesa de soporte se ubicarn todos los elementos
neumticos necesarios para el montaje de los diferentes circuitos neumticos.
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4.1.2 TABLERO DE SIMULACIN
Estar fabricado en madera triplex de un centmetro de espesor. Las dimensiones
del tablero sern de 90 centmetros de alto por 120 centmetros de ancho, como se
observa en la figura 59.
Este tablero est provisto de un marco de aluminio de tubo cuadrado para reforzar la
madera y protegerlo de golpes y posibles daos al momento de trasladarlo.
Figura 59. Dimensiones del tablero.
El tablero de simulacin estar sujeto a la mesa de trabajo como se ve en la figura
60, mediante unas bisagras, las mismas que permitirn desplazarlo hacia la parte
posterior de la mesa, reduciendo la altura del mdulo.
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El objetivo de colocar las bisagras en el mdulo didctico, es mejorar la movilidad de
este, as se tendr mayor facilidad, comodidad y seguridad en su transporte.
a) Vista lateral b) Vista superior
Figura 60. Unin de la mesa con el tablero.
La seguridad para la unin del tablero a la mesa se la realizar mediante dos
seguros tipo picaporte (vase figura 61), estos se ubicarn en los extremos inferiores
del tablero de simulacin, y se sujetarn a una placa empotrada en la parte lateral de
la mesa de trabajo.
a) Vista frontal b) Vista lateral
Figura 61. Seguros de la unin mesa - tablero.
El tablero contendr varias perforaciones de 6 milmetros de dimetro. Estas
perforaciones cumplen con la funcin de alojar los pines de los sujetadores donde
estn empotrados los elementos neumticos.
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La separacin de cada perforacin debe ser exacta para poder colocar los
sujetadores de los elementos neumticos en el tablero al momento del montaje delcircuito, por esta razn, la precisin en esta parte es primordial.
La distancia de separacin entre perforaciones ser de 2 centmetros de alto por 5,5
centmetros de ancho, tal como se indica en la figura 62.
Figura 62. Separacin entre perforaciones.
4.1.3 SUJETADORES
Los sujetadores cumplen con la funcin de contener los elementos neumticos y
permitir el acople de los mismos con el tablero de simulacin, estos sujetadores
estarn conformados por una base de madera rectangular de 2 centmetros de
espesor.
Las dimensiones para fabricar la base sern de 8 centmetros de largo por 4
centmetros de ancho.
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Esta base contendr cuatro perforaciones con las mismas dimensiones de
separacin de los orificios del tablero, es decir, 2 centmetros de ancho por 5,5centmetros de largo, como se indica en la figura 63.
Figura 63. Dimensiones del sujetador.
Las perforaciones albergarn los pernos de sujecin de 3 milmetros de dimetro por
5 centmetros de largo, que darn el acople de la base del sujetador al tablero,
permitiendo que los elementos neumticos provistos en la base de madera se alojen
en el tablero de simulacin.
Adicionalmente, se construirn tres bases de madera de 28 centmetros de largo por
14 centmetros de ancho, donde se empotrar un cilindro con dos fines de carrera.
Estas bases contendrn cuatro perforaciones separadas entre s como se indica en
la figura 64.
Figura 64. Dimensiones del sujetador para fines de carrera.
-
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4.1.4 ELEMENTOS NEUMTICOS
Para este proyecto emplearemos los siguientes elementos neumticos:
3 Cilindros de doble efecto (con vlvula reguladora).
Figura 65. Cilindro neumtico.
4 Vlvulas 5/2 de accionamiento neumtico y retorno neumtico.
Figura 66. Vlvula 5/2 biestable.
2 Vlvulas 3/2 de accionamiento manual y retorno por resorte.
Figura 67. Vlvula 3/2 monoestable.
-
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1 Vlvulas 3/2 de accionamiento manual y retorno manual.
Figura 68. Vlvula 3/2 biestable.
6 Vlvulas 3/2 de accionamiento mecnico y retorno por resorte (Fines de
carrera).
Figura 69. Fin de carrera.
1 Vlvula selectora O.
Figura 70. Vlvula O.
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1 Sistema filtro regulador lubricador.
Figura 71. Unidad de mantenimiento FRL.
Acoples rpidos para manguera de 6 mm.
Figura 72. Acoples rpidos.
Manguera de poliuretano de 6 mm.
Figura 73. Manguera de poliuretano.
-
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4.2 CONSTRUCCIN DEL MDULO NEUMTICO
Para la construccin del mdulo didctico se contrat a la empresa PELDAR S.A.
de la ciudad de Ambato, misma que fabric el mueble de estructura de aluminio con
madera tipo triplex, bajo especificaciones requeridas en esta tesis en el ANEXO 1.
4.2.1 MESA DE SOPORTE
Para la construccin de la mesa de soporte se cortan segmentos de tubo cuadrado
de aluminio con las medidas especificadas en el Anexo 1, estos son unidos
mediante remaches de 1/8 de pulgada para obtener una estructura o base, a esta se
la recubre con madera tipo triplex de 1 cm de espesor y la sujecin ser mediante
perfiles de aluminio.
En la parte frontal superior de la mesa de soporte se colocarn 2 cajones de madera
y en la inferior 2 puertas corredizas de vidrio, obteniendo el compartimiento tantopara los elementos neumticos, como para los elementos auxiliares de conexin,
como se observa en la siguiente figura.
Figura 74. Mesa de soporte terminada.
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En los dos cajones se coloc un candado tipo archivero para mayor seguridad, de
igual manera en la puerta corrediza de vidrio, (vase figura 75).
Figura 75. Seguridad de los cajones y puerta corrediza.
A continuacin con un taladro y una broca de 1/8 de pulgada se perfor la base de la
mesa para colocar los cuatro rodamientos que le dan movilidad al mdulo. Para fijar
las ruedas a la mesa se utiliz remaches de 1/8 de pulgada.
Figura 76. Rodamientos del modulo.
4.2.2 TABLERO DE SIMULACIN
Para la fabricacin del tablero de simulacin, se construye un marco de aluminio de
90 centmetros de alto por 120 centmetros de ancho, el cual servir de soporte para
el tablero de madera tipo triplex de 1 cm de espesor. La madera ser cortada de
modo que calce dentro del marco de aluminio, (segn las especificaciones de la
figura 59).
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Con el fin de sujetar los elementos neumticos al tablero se utiliza el sistema de
sujecin FESTO, que consiste en una serie de orificios realizados en el tablero loscuales soportan los pines de los sujetadores de los elementos.
Para un mejor ajuste se introduce manguera de poliuretano en las perforaciones del
tablero.
Al momento de determinar los puntos exactos de perforacin en el tablero, se realiza
un trazado de lneas paralelas y perpendiculares de 2 centmetros de alto por 5,5centmetros de ancho utilizando una escuadra y un lpiz, como se indica en la
siguiente figura.
Figura 77. Trazado de lneas para las perforaciones.
Para obtener mayor precisin en las perforaciones, se marca el punto de perforacinen la madera con orificios pequeos realizados con un clavo y un martillo. Esto evita
que la broca se desplace al momento de realizar las perforaciones.
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Durante el proceso de taladrar, se debe tener en cuenta que la broca debe entrar en
forma perpendicular a la madera y adems debe hacerse en el lado frontal deltablero.
Figura 78. Perforaciones en el tablero.
Finalizado todas las perforaciones se procede a pintar el tablero de color Blanco, y
se lo sujeta al marco de aluminio para su proteccin mediante remaches de 1/8 de
pulgada, (vase figura 79).
Figura 79. Tablero de simulacin.
A continuacin con una cizalla, se corta la manguera de poliuretano de 6 milmetros
de dimetro en pedazos de 30 milmetros de largo, adems cortamos manguera de 8
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milmetros de dimetro en pedazos de 15 milmetros y 5 milmetros de largo, como
se muestra en las figuras 80 y 81.
Figura 80. Dimensiones de las mangueras.
Figura 81. Corte de manguera de poliuretano.
Luego se coloca el pedazo de manguera nmero 8 de 5mm de largo en uno de los
extremos del pedazo de manguera nmero 6 de 30mm de largo utilizando un martillo
y pega tipo sper bonderpara que en futuro no se salgan, (vase figura 82). Este
proceso se repite para todos los pedazos de manguera que se cortaron.
Figura 82. Uniones de manguera.
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Estas mangueras acopladas se insertan en los orificios del tablero por la partefrontal, y se aseguran en la parte posterior del tablero con los pedazos de manguera
nmero 8 de 15mm de largo utilizando un martillo y pega tipo super bonder para
sujetar los anillos. De igual manera, este proceso se repite para todos los orificios del
tablero, como se observa en la figura 83.
Figura 83. Acople de manguera en el tablero.
Una vez finalizado este proceso, el mdulo didctico neumtico estar terminado y
dotado con las caractersticas del sistema de sujecin FESTO, esto se observa en
la figura 84.
Figura 84. Mdulo didctico.
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4.2.3 SUJETADORES
Se marca con un lpiz y una escuadra las dimensiones de la base de madera donde
irn empotrados los elementos neumticos, esto es de 8 centmetros de largo por 4
centmetros de ancho, adems se marca tres bases de 28 centmetros de largo por
14 centmetros de ancho, para luego proceder a cortar con la ayuda de una sierra
elctrica.
Enseguida, con una lija se procede a retirar las asperezas, producto del corte de lamadera.
As como en el tablero de simulacin, se trazan las lneas paralelas y
perpendiculares de 2 centmetros por 5.5 centmetros, con el fin de obtener los
puntos de perforacin donde ir, los pines de sujecin, como se observa en la figura
85.
En las bases destinadas a contener los fines de carrera con su respectivo cilindro, se
marcan los puntos de perforacin de 22 centmetros por 10 centmetros de
separacin.
Figura 85. Trazo de lneas para perforar.
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Una vez marcado los puntos en las bases de madera, donde irn los orificios, se
procede a perforar con una broca de 4,2 milmetros de dimetro y un taladroelctrico vertical, este proceso se hace con una velocidad baja del taladro para evitar
que las perforaciones daen las bases de sujecin, como se observa en la figura 86.
Figura 86. Perforacin de la base del sujetador.
Con una broca de mayor dimetro se realiza una pequea perforacin, de tal
manera que se bisele el inicio del orificio antes realizado, con el objetivo de que aloje
la cabeza del perno, y as quede al mismo nivel de la base del sujetador, para
colocar los elementos neumticos sin ningn tipo de obstrucciones.
A continuacin se coloca los pernos de 3 milmetros de dimetro por 5 centmetros
de largo que actuarn como pines de sujecin en cada una de las perforaciones
realizadas, y se los sujeta con rodelas y tuercas, (vase figura 87).
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Los pernos deben ser atornillados lo ms recto posible para un adecuado montaje
de la base de sujecin al tablero de simulacin.
Figura 87. Colocacin de pernos en la base.
Finalmente, cubrimos las bases con una lmina de vinil, pegndolas con cemento de
contacto, y tendremos listas nuestras bases de sujecin, donde colocaremos cada
uno de los elementos neumticos.
4.3 MONTAJE DE LOS ELEMENTOS NEUMTICOS
Cada elemento ya sea de trabajo o de mando, posee su acople rpido para
manguera de 6mm.
Cabe aclarar que los cilindros poseen regulador de caudal.
4.3.1 CILINDROS Y FINES DE CARRERA
Para el montaje de los cilindros utilizamos grapas metlicas. Colocamos este
dispositivo sobre la base de madera del sujetador de 28 por 14 centmetros y
sealamos los puntos de perforacin que permitirn empotrar las grapas en la base.
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Con una broca de 2 milmetros de dimetro y un taladro elctrico procedemos a
perforar cada uno de los puntos sealados.
Una vez perforado, sujetamos el cilindro con este mecanismo en la base mediante
tornillos de 3,6 milmetros.
A continuacin se procede a sealar los puntos exactos donde se colocar los fines
de carrera, tanto el de avance como el de retroceso. Se debe tener sumo cuidado de
que el tope del vstago del cili
