PNEUMÀTICA

Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

1.PNEUMÀTICA

·COL·LEGI PARROQUIAL SANT FELIU · Pl. de l’Església 4· 08349 Cabrera de Mar · Tel.93 754 08 70 · Fax 93 754 08 75·

0. INTRODUCCIÓ

Què són els circuits pneumàtics?

Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

Has observat com funciona aquesta màquina en l’enllaç al web que hi ha en el blog de 4t d’ESO de tecnologia?

http://tecnologia4tesosf.blogspot.com/

En aquesta màquina existeix un sensor que permet diferenciar les caixes altes de les baixes i, a més, activa el cilindre, que avança fins desplaçar les caixes altes. Aquest element funciona amb aire comprimit (PNEUMÀTICA). A més, les caixes grans han estat llançades sobre un palet. Les pales es mantenen fermes gràcies a un circuit d’oli a alta pressió (OLEOHIDRÀULICA). La pressió transmesa pels circuits permet subjectar les caixes, malgrat siguin molt pesades.

Els fluids a alta pressió, com l’aire o l’oli, poden transmetre grans esforços i ajudar-nos a moure i aixecar objectes pesats. Segons el fluid que utilitzem, parlem de circuits pneumàtics (aire) o de circuits oleohidràulics (oli).

Recordem que els estats de la matèria són: sòlid i fluid (líquid o gas). Els líquids són fluids gairebé incompressibles que ocupen un volum definit; mentre que els gasos són compressibles, ocupen tot el volum del recipient que els conté i ofereixen poca resistència als canvis de forma.1. PNEUMÀTICA

La pneumàtica és la part de la tecnologia que tracta de l’aprofitament de les propietats de l’aire comprimit (gas) com a fluid de treball.

1


http://tecnologia4tesosf.blogspot.com/

Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

1.1. ELEMENTS BÀSICS D’UN CIRCUIT PNEUMÀTIC

Els circuits pneumàtics utilitzen aire sotmès a pressió (aire comprimit) com a mitjà per a transmetre força per l’accionament de màquines i mecanismes. Aquest aire s’obté directament de l’atmosfera, es comprimeix i es prepara per a poder ser utilitzat en els circuits.

Exemples: martells i perforadores, eines de cargolar i descargolar, obertura de portes automàtiques, pistoles per pintar, atraccions de fira, tisores d’esporga d’arbres, frenat i suspensió de vehicles, manipuladors en plantes de muntatge de cotxes...

Els circuits pneumàtics s’utilitzen generalment per realitzar esforços que requereixen certa precisió i velocitat. A més, té els avantatges següents:

No és perillós perquè no emet espurnes. Es troba fàcilment disponible. És un fluid net i eficaç. S’emmagatzema amb facilitat. No té gaires pèrdues. Es desplaça ràpidament per l’interior de conduccions. Podem obtenir moviments molt diversos (rotatiu, alternatiu...)

Els circuits pneumàtics consten, bàsicament, dels següents elements:

ELEMENTS DE PRODUCCIÓ ELEMENTS DE CONDICIONAMENT DE L’AIRE I DE PROTECCIÓ ELEMENTS DE DISTRIBUCIÓ (DE TRANSPORT) ELEMENTS DE REGULACIÓ I CONTROL ELEMENTS DE TREBALL (ACTUADORS PNEUMÀTICS) DETECTORS DE SENYAL (SENSORS o CAPTADORS)

1.2. ELEMENTS DE PRODUCCIÓ

1.2.1. Compressors

L’element principal que comprimeix l’aire atmosfèric és el compressor pneumàtic. La seva funció és la d’aspirar (absorbir) l’aire de l’atmosfera (a la pressió atmosfèrica que hi hagi) i comprimir-lo per tal d’augmentar la seva pressió (pressió final més elevada que la inicial) reduint el volum en el que es troba. El compressor s’atura quan s’arriba a la pressió desitjada.

Les característiques tècniques dels compressors són:

El cabal d’aire subministrat (aspirat). El cabal és el volum de fluid que circula a través d’un conductor en la unitat de temps.

Q = V / t

2


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

Q = cabal (m³/s)V = volum (m³)T = temps (s)

La pressió màxima obtinguda a la sortida del compressor. La pressió és la força

que s’exerceix per unitat de superfície.

P = F / S

P = pressió (Pa)F = força exercida (N)S = superfície d’actuació (m²)

Pressió atmosfèrica normal a l’entrada del compressor = 1 atm

Conversions: 1 atm = 1,01325 bar = 1013,25 mbar = 101325 Pa

Els compressors converteixen l’energia mecànica d’un motor elèctric o de combustió interna, en energia potencial d’aire comprimit. Els compressors d’aire comprimit es poden classificar en tres categories: alternatius, rotatius i centrífugs. Els alternatius a la seva vegada poden ser d’èmbol (de pistó) o de diafragma (de membrana) i els rotatius poden ser de cargol, de paletes o d’ungla.

En els d’èmbol la compressió s’obté mitjançant un o més cilindres aconseguint pressions des de 6-10 bar (1 cilindre) fins a 250 bar (4 cilindres).

En els rotatius la compressió obtinguda és més baixa que en els anteriors, però el cabal d’aire és superior. Són més idonis quan és requereix un subministrament continu d’aire amb un funcionament més silenciós. La compressió obtinguda va entre els 4 i els 8 bar.

En els centrífugs la compressió es produeix utilitzant un rodet ràpid giratori. La pressió generada és la més baixa, però el cabal d’aire és el més gran dels tres. La compressió obtinguda és d’un màxim de 6 bar.

Els més utilitzats per aplicacions d’automatització que necessiten cabals d’aire moderats a pressions mitjanes solen ser els d’èmbol, amb una pressió 2 o 3 bar superior a la pressió necessària en els actuadors finals, per tal de garantir la pressió necessària en tota la instal·lació pneumàtica.

3


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

Per tant, els compressors absorbeixen l’aire de l’atmosfera i augmenten la pressió d’aquest aire reduint el volum en el que es troba. Els compressors detenen la seva acció quan s’arriba a la pressió desitjada. Els més utilitzats són:

COMPRESSOR D’ÈMBOL COMPRESSOR DE DIAFRAGMA

COMPRESSOR DE CARGOL COMPRESSOR DE PALETES

4


COMPRESSORS

ALTERNATIUS ROTATIUS CENTRÍFUGS

D’ÈMBOL(PISTÓ)

DE DIAFRAGMA(MEMBRANA) DE CARGOL DE PALETES D’UNGLA

Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

R epresentació genèrica d’un compressor i el seu símbol

1.2.2. Dipòsit acumulador

Instal·lant un dipòsit aconseguirem:

Amortitzar les pulsacions de cabal de sortida dels compressors. Permetre que els motors d'arrossegament dels compressors no estiguin

treballant de manera continua, sinó intermitent. Fer front a les demandes punta de cabal sense que provoquin caigudes de

pressió a la xarxa.

Els dipòsits són cilíndrics, generalment de xapa d'acer, i duen diversos accessoris com un manòmetre, una vàlvula de seguretat i una clau de purga per tal d’alliberar els líquids condensats.

Les dimensions d'un dipòsit dependran dels següents factors:

El cabal del compressor. Les variacions de la demanda (ja que aquesta determinarà els períodes

d'encesa i parada del compressor). El tipus de refrigeració.

R epresentació genèrica d’un dipòsit acumulador i el seu símbol

1.3. ELEMENTS DE CONDICIONAMENT DE L’AIRE I DE PROTECCIÓ

5


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

Cal tenir en comte que l’aire produït contindrà impureses que poden causar efectes negatius al circuit pneumàtic que alimenta. Generalment junt amb l’aire hi haurà petites partícules d’aigua, oli (cremat o no) i pols. L’aire humit pot causar oxidació i un desgast de l’equip pneumàtic, ja que aquest s’endu l’oli. L’oli cremat no lubrificarà correctament les peces i disminuirà la duració d’aquestes. Si les partícules de pols entren en un circuit pneumàtic es concentren a les juntes i causen pèrdues d’aire o dificulten el moviment dels elements. Per tant es planteja com eliminar aquestes impureses?

A l’entrada del compressor hi ha un filtre que extreu les partícules grans de l’aire. Es recomana col·locar el compressor en llocs secs on no hi toca el Sol, això ja redueix bastant el tant per cent d’humitat que porta l’aire.

1.3.1. Refrigerador

Degut a la compressió, l’aire s’escalfa, caldrà doncs situar a la sortida del compressor un refrigerador per tal de disminuir la temperatura. Així les partícules d’aigua o d’oli arrossegades per l’aire es condensaran. Llavors mitjançant un separador de condensats podrem extreure-les.

Normalment se situen diferents punts de purga en els diferents trams del circuit per tal d’extreure l’aigua condensada.

Per tal de millorar les condicions de l'aire comprimit es torna a tractar abans de que entri als elements pneumàtics. Caldrà doncs tornar a filtrar, regular la pressió i lubrificar. Els elements utilitzats són: el filtre pneumàtic, el regulador de la pressió de sortida i el lubrificant.

1.3.2. Filtre

L'emprarem per tal d'eliminar les impureses sòlides de l'aire com la pols, òxid, llimadures de goma... Els filtres estan fets per obtenir les més mínimes pèrdues de carrega i aconseguir unes condicions d'aire òptimes. Alguns també inclouen elements per assecar l'aire a base d’un material porós (assecador pneumàtic).

1.3.3. Regulador de pressió

En una instal·lació pneumàtica s'ha de garantir una pressió igual en tot moment, ja que sinó variaria la velocitat dels pistons o la seva força, el que faria variar la seqüència o produiria desperfectes a les peces. Si es treballa sempre a la mateixa pressió el rendiment augmenta i disminueix el desgast dels elements. S’incorpora un manòmetre per tal de regular adequadament la pressió de treball desitjada.

1.3.4. Lubrificador

Tots els elements pneumàtics, com ara els cilindres, tenen peces que llisquen entre elles, així i per tal d'evitar un desgast elevat degut a la fricció cal lubrificar-les. Ho farem a través de l'aire amb oli. També aconseguirem evitar l'oxidació. El lubrificador actua per l'efecte Venturi, en passar l'aire fa disminuir la pressió i absorbeix l'oli.

En petites instal·lacions, aquests elements (el filtre, el regulador de pressió i el lubrificador) els solem trobar agrupats en el que es denomina UNITAT FRL. Aquesta

6


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

unitat garantirà que l'aire entregat a la instal·lació sigui net i sec, a la pressió adequada i que contingui unes fines partícules d'oli lubricant.

R epresentació genèrica d’una unitat de condicionament i el seu símbol

1.4. ELEMENTS DE DISTRIBUCIÓ (DE TRANSPORT)

Entenem com a xarxa de distribució, el conjunt de canonades que surten des del dipòsit i que condueixen l'aire fins els elements de control i de potència. Les característiques principals que hauran de reunir són:

Mínima pèrdua de pressió. Mínima pèrdua d'aire per fuites. Mínima quantitat d'aigua als punts d'utilització.

Per determinar els diàmetre de les xarxes s'ha de tenir en compte:

El cabal de l'aire. La caiguda de pressió. La longitud del tub. La pressió.

En tota la instal·lació es dotarà a les canonades un pendent entre l’1% i el 2% en sentit de la circulació de l’aire, d'aquest manera facilitarem les evacuacions de les possibles condensacions.

Les canonades generalment seran d'acer i les unions se soldaran per tal de garantir l'estanquitat. En petites instal·lacions es poden trobar canonades flexibles de polietilè amb connectors ràpids, com per exemple en els equips didàctics (maquetes).

1.5. ELEMENTS DE REGULACIÓ I CONTROL

En els circuits pneumàtics existeixen uns elements anomenats vàlvules, que controlen el fluid durant tot el seu recorregut pel circuit. Per tant, la seva missió principal és la de proporcionar aire als actuadors. N’hi ha de molts tipus, però les més

7


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

importants segons la funció i l’aplicació que tenen són: distribuïdores, de control i bloqueig, de regulació i electrovàlvules.

1.5.1. Vàlvules distribuïdores

Les vàlvules distribuïdores, que tenen uns orificis o vies principals que serveixen per a l’entrada, sortida i descàrrega de l’aire, són les encarregades de governar l’arrencada, l’aturada i la direcció i sentit del flux d’aire.

Per identificar el tipus de vàlvula cal conèixer el seu número d’orificis (vies) expressat en el primer valor i el número de posicions (estats de treball) en les que pot funcionar, expressat en el segon valor. Generalment les vàlvules tenen dues posicions, la de repòs i la de treball de l’actuador.

Així trobarem vàlvules 2/2, 3/2, 4/2, 5/2, 3/3, 4/3 i 5/3.

1. Vàlvula 2/2 accionada per polsador i retorn per molla


3. Vàlvula 3/2 accionada per palanca amb enclavament mecànic

4. Vàlvula 3/2 biestable accionada i retorn per pressió


6. Vàlvula 5/2 accionada i retorn per pressió. Posició central per molla

1.5.2. Vàlvules de control i bloqueig

8


1

2

3 6

5

4

Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

Les vàlvules de control i bloqueig permeten el pas del fluid segons interessi. Fan d’elements de comandament. Així trobarem vàlvules antiretorn, vàlvules selectores de circuit (OR) i vàlvules de simultaneïtat (AND).

Les antiretorn permeten el pas del fluid en un únic sentit, però ho impedeix en el sentit invers. Les selectores de circuit (OR) permeten l’entrada d’aire indistintament de dues vies diferents i la sortida per una sola via. Les de simultaneïtat (AND) obliguen a mantenir obertes les dues vies d’entrada per permetre el pas del fluid.

Vàlvula selectora de circuit (OR) i el seu símbol

Vàlvula de simultaneïtat (AND) i el seu símbol

1.5.3. Vàlvules de regulació

Aquestes permeten ajustar les velocitats de desplaçament dels actuadors i regular la seva força. Hi ha les reguladores de pressió i les reguladores de cabal unidireccional. Les primeres tenen com a objectiu reduir la pressió d’entrada fins a un valor inferior regulable de sortida. Les segones, serveixen per modificar la velocitat dels elements de treball. Funcionen així: en un sentit l’aire circula lliurement mentre que en l’altre restarà regulat el cabal per una estrangulació. Molts reguladors es munten directament als cilindres regulant el cabal en l’escapament.

1.5.4. Electrovàlvules

9


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

En aquest tipus de vàlvules es combinen el control elèctric amb l’accionament pneumàtic. És a dir el senyal d’entrada elèctric governa la sortida pneumàtica, constituint d’aquesta forma l’enllaç perfecte entre el control electrònic (autòmats, PC...) i la potència pneumàtica.

Tot i que el senyal de control és elèctric, aquest només mourà l’armadura que permetrà un pilotatge pneumàtic intern (l’aire de comandament s’obté de la pròpia vàlvula).

1.6.ELEMENTS DE TREBALL (ACTUADORS PNEUMÀTICS)

En un circuit pneumàtic els receptors s'anomenen actuadors i la seva funció és la de transformar l'energia pneumàtica en mecànica, constitueixen el final de qualsevol circuit. Els actuadors es classifiquen segons la manera en què treballen.

Cilindres: La seva funció és la de transformar l'energia pneumàtica en treball mecànic mitjançant un moviment rectilini, consta de cursa (moviment) d'avanç i de cursa de retrocés d’un pistó o èmbol.

Motors: La seva funció és la de transformar l'energia pneumàtica en treball mecànic mitjançant moviments de gir, ja sigui complerts o només angulars.

El treball que realitzen els cilindres és:

W (Joules) = F (Newtons) · d (metres) Treball = força · distància

W (Joules) = P (Pa) · S (m²) · l (m) · η Treball = pressió·superfície·cursa·rendiment

1.6.1.Cilindres

Un cilindre pneumàtic esta format per un tub circular tancat pels seus extrems mitjançant dues tapes, entre les quals llisca un èmbol o pistó que separa els dos extrems. A l'èmbol hi va unida una tija que surt per un dels costats (o per cap o per tots dos). La pressió exercida sobre l'èmbol fa que la tija surti a una velocitat i actuï amb una força predeterminada. Segons a quin costat s'aplica la pressió de l'aire, la tija retrocedirà o avançarà.

Depenent de la forma amb què realitzà el retrocés es tindrà: simple efecte

1.6.1.1. Cilindres de simple efecte

Realitzen el treball en una sola direcció, ja que el retorn el realitzen gràcies a la força d'una molla o bé a una força exterior. Depenent del costat on actua l'aire sobre l'èmbol, el cilindre realitzarà un esforç de tracció o de compressió. El retorn del cilindre és per molla però també es pot realitzar amb el seu propi pes en el cas que el cilindre estigui muntat verticalment o amb el pes d'alguna carrega que suporti.

Els cilindres de simple efecte tenen múltiples funcions: subjectar, expulsar, aixecar, prémer... i s’utilitzen en elevadors i gats, per exemple.

10


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

Les curses no solen superar els 100 mm, són de diàmetre petit i tenen l'avantatge que consumeixen la meitat d'aire.

1.6.1.2. Cilindres de doble efecte

Realitzen el moviment de sortida i d'entrada gràcies a la força de l'aire i per tant treballaran en tots dos sentits.

Els cilindres de doble efecte tenen moltes més aplicacions. La constitució és semblant a la dels de simple efecte, però incorpora una entrada d'aire als dos costats. Quan entra l'aire per un extrem, per l'altre surt i per realitzar el retrocés entrarà pel costat contrari. En el retrocés la força és més petita ja que s'ha de restar el diàmetre de la tija a l'èmbol.

Els principals avantatges dels cilindres de doble efecte respecte els de simple efecte són:

Possibilita la realització de treball en els dos sentits, quan és necessari. No es perd força al comprimir la molla. Aprofita tota la longitud del cilindre com a cursa.

L'inconvenient és que consumeixen el doble d'aire comprimit.

1.6.2. Motors

11


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

La seva funció és la de transformar l'energia pneumàtica amb energia mecànica de rotació. Els dos tipus que existeixen són els motors de paletes i els motors de pistons.

Les seves principals característiques són:

Lleugers i compactes. L'arrencada i la parada són molt ràpides. Poden treballar a una velocitat i força fàcilment variables. Poca inèrcia.

ors de paletes.

En els motors de paletes el parell de gir es desenvolupa quan l'aire a pressió actua sobre les paletes i fa girar el motor. Finalment l'aire és expulsat a l'atmosfera. Els motors de paletes s'empren com a element motriu de màquines eines pneumàtiques com els trepants, moles...

1.7. DETECTORS DE SENYAL (SENSORS o CAPTADORS)

És aquí on l’automàtica cobra vida: cilindres magnètics i electrovàlvules als circuits de potència, sensors de tot tipus per captar els senyals de control, i la versatilitat de la lògica electrònica pel comandament dels circuits funcionals que governaran la potència.

Els cilindres magnètics tenen un cèrcol magnètic al voltant de l’èmbol. Gràcies a aquest i fent servir interruptors magnètics tipus reed al llarg del cilindre es pot detectar la posició d’aquest amb gran exactitud.

El principi de funcionament d’un detector reed és molt simple. Es tracta de dos contactes de ferro dolç dins un petit tub de vidre al buit. Quan aquests contactes entren dins un camp magnètic es tanquen habilitant un circuit elèctric. Aquest tipus de sensors detectaran la presència de metall prop d’ells. Se solen emprar com a final de cursa estàtica. Poden o no tenir díode LED indicador de funcionament i la sortida pot ser normalment oberta o tancada.

1.8. SIMBOLOGIA PNEUMÀTICA

DESCRIPCIÓ SÍMBOL

12


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

ELEMENTS DE PRODUCCIÓ:

Compressor

Dipòsit acumulador (tanc)

ELEMENTS DE CONDICIONAMENT DE L’AIRE:

Refrigerador

Filtre

Assecador

Manòmetre

Termòmetre

Lubrificador

Unitat de condicionament o de manteniment (FRL)

ELEMENTS DE DISTRIBUCIÓ (TRANSPORT):

Canonada

DESCRIPCIÓ SÍMBOL

ELEMENTS DE REGULACIÓ I CONTROL:

13


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

Vàlvules distribuïdores:

Vàlvula distribuïdora 2/2 NT (normalment tancada)És una vàlvula que en repòs obstrueix el pas de l’aire

Vàlvula distribuïdora 2/2 NO (normalment oberta)És una vàlvula que en repòs deixa passar l’aire

Vàlvula distribuïdora 3/2 NT (normalment tancada)És una vàlvula que en repòs obstrueix el pas de l’aire

Vàlvula distribuïdora 3/2 NO (normalment oberta)És una vàlvula que en repòs deixa passar l’aire

Vàlvula distribuïdora 4/2

Vàlvula distribuïdora 5/2És una vàlvula que en repòs té la posició dreta



Vàlvula distribuïdora 5/3És una vàlvula que està definida per la posició central

Vàlvules de regulació:

Vàlvula reguladora de cabal unidireccional

Vàlvula reguladora de pressió

DESCRIPCIÓ SÍMBOL

Vàlvules de control i bloqueig:

Vàlvula antiretorn

14


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

Vàlvula antiretorn amb molla

Vàlvula selectora de circuit (OR)

Vàlvula de simultaneïtat (AND)

ELEMENTS DE TREBALL (ACTUADORS):

Cilindre de simple efecte amb retorn per força externa

Cilindre de simple efecte amb retorn per molla

Cilindre de doble efecte

Motor pneumàtic d’un sol sentit de gir

Motor pneumàtic de dos sentits de gir

APARELLS DE COMANDAMENT (ACCIONAMENT):

Per polsador

Per polsador d’emergència (bolet)

Per lleva

DESCRIPCIÓ SÍMBOL

Per rodet

15


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

Per pressió

Per motor elèctric

Per palanca

Per pedal

Per molla

DETECTORS DE SENYAL:

Electrovàlvula

1.9. EXERCICIS

1. Què és la pneumàtica? 2. Quines són les propietats del fluid pneumàtic?

16


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

3. Quines aplicacions té la pneumàtica en la construcció? I en el transport? 4. L’aire és una mescla de gasos. Quin són els seus components? Quin d’ells és el principal? 5. A què anomenem aire comprimit? 6. A què anomenem pressió atmosfèrica? 7. La unitat de pressió del sistema internacional és el Pascal (Pa). Quants Pa són un bar? I una atmosfera? 8. A quina pressió relativa s’utilitza l’aire comprimit als processos industrials? 9. Quina és la temperatura ideal de l’aire per garantir un bon funcionament dels mecanismes pneumàtics? 10. Quines són les parts fonamentals d’uns sistema bàsic de pneumàtica? Producció Acumulador Adequació de l’Aire Control Aplicació 11. Quins tipus de compressors hi ha al mercat? 12. Per què es refrigera l’aire? 13. Quina és la diferencia entre un refrigerador aire-aire i un altre aire-aigua? 14. Quina funció té el filtre? 15. Si sabem que l’aire no s’hauria de lubricar. Per què ho fem? 16. Quina és la missió d’un dipòsit d’aire comprimit? 17. Quins elements de seguretat i control han de disposar tots els dipòsits? 18. Què és una vàlvula reguladora de pressió? Representa-la. 19. Quina és la missió del purgador? On sol instal·lar-se? 20. Les canonades ens serviran per distribuir l’aire comprimit. En funció de què s’han de calcular? 21. Què és una connexió ràpida? Per a què s’utilitza? 22. Quina és la missió d’un silenciador? 23. Omple la següent taula de característiques utilitzant les respostes proposades. Característica Pneumàtica Oleohidraùlica Respostes proposades

17


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

Força d’accionament Petita/Elevada

Resposta d’actuació Lenta/Ràpida

Control posicionament Fàcil/Difícil

Regulació de velocitat Inadequat/Adequat

Pressió d’alimentació Alta/Baixa

Massa del fluid Pesant/Lleuger

Nivell de soroll Alt/Baix

Fuites Contaminació/Pèrdua d’energia

Control dels actuadors Tot - Res/Modulable

24. Una vàlvula distribuïdora ve determinada per? 25. Quina norma ens indica la manera de representar els components d’un circuit pneumàtic? 26. Com es representen les posicions de les vàlvules? 27. La unió de dos conductes es representa per...? 28. En una vàlvula 5/3, el nombre 3 ens indica...? 29. Les vàlvules anomenades “O”o “OR” són? 30. Les vàlvules anomenades “I” o “AND” són? 31. Quina és la funció d’una vàlvula antiretorn? 32. Quina transformació energètica fan els actuadors? 33. La força desenvolupada per un actuador ve determinada per...? 34. Calcula la força que exerceix la tija del cilindre, si aquest té un diàmetre interior de 80 mm, la tija té un diàmetre de 30 mm i una llargària de 10 cm i se’l sotmet a una pressió de 600 kPa. 35. Calculeu la força teòrica que és capaç d’efectuar un cilindre en el sentit de sortida i d’entrada de la tija.Dades:Diàmetre interior: 80 mmDiàmetre de la tija: 20 mmPressió del circuit: 6 bar 36. Determineu el consum d’aire comprimit que gasta un cilindre que efectua 12 cicles d’avanç i retrocés cada minut.Dades:Diàmetre interior: 200 mm

18


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

Diàmetre de la tija: 20 mmPressió del circuit d’alimentació: 8 bar, temperatura constant 20ºCCursa: 800 mm 37. Determina el diàmetre d’un cilindre capaç de realitzar un esforç teòric en el moviment d’avanç de 140 kp a una pressió de 6 bars. Quina força realitzarà en el moviment de retrocés si la tija té un diàmetre de 15 mm? 38. Què farem per obtenir una vàlvula 3/2 a partir d’una 5/2? 39. Dissenyeu un circuit que elevi una caixa de cartró cada cop que l’operari accioni un polsador. La caixa retornarà a la seva posició inicial un cop l’operari deixi de polsar.

40. Dissenyeu el circuit anterior pilotant el cilindre pneumàticament.

41. Què passarà en el següent circuit?

42. Dissenyeu un circuit en el que l’operari estampi una peça emprant un cilindre de doble efecte. El cilindre no retornarà a la posició inicial fins que l’operari no des actuï el comandament. 43. Dissenyeu un circuit en el que l’operari estampi una peça emprant un cilindre de doble efecte. L’avanç es produirà encara que l’operari deixi d’actuar el polsador. El cilindre no retornarà a la posició inicial fins que l’operari no actuí sobre un segon polsador.

44. Què passarà en el següent circuit?

45. Com regularien la velocitat en tots dos sentits?

19


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

46. Un fabricant necessita accionar un cilindre de simple efecte de manera manual o automàtica segons l’instant. L’accionament manual haurà de fer-se a traves d’un distribuïdor manual i l’automàtic a partir d’una electrovàlvula. 47. Per raons de seguretat cal mantenir ocupades les dues mans d’un operari a l’hora d’accionar un cilindre de doble efecte. Com ho podríem fer? 48. Realitzeu el circuit anterior sense fer servir la vàlvula “I” o “AND”. 49. En un sol cicle de treball i amb un sol comandament hem de posar el tap a una ampolla a l’hora que l’etiquetem. Com ho faríem amb un cilindre de simple efecte i l’altre de doble efecte? 50. Com ho faríem si tots dos cilindres fossin de doble efecte?

Per Internet pots trobar moltes direccions de simuladors de circuits pneumàtics. Descarrega per exemple la demo del simulador de pneumàtica FluidSIM 3.6 Pneumatics de l’empresa FESTO o bé el simulador NeumaticSIM i prova els circuits de les pràctiques anteriors, així com els del llibre de text i comprova com els cilindres es desplacen segons el disseny.

51. Consulta la següent pàgina web i fes les activitats subratllades a “Averigua lo que sabes” i a “Material complementario”.

http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1166

¿Cuántas conexiones a aire (entradas o salidas) tiene una válvula 5/2?

a) 2b) 5c) 3

Indica el nombre de la válvula representada:

20


http://www.librosvivos.net/smtc/homeTC.asp?TemaClave=1166

http://www.librosvivos.net/smtc/Presentacion.asp?idIdioma=ES&TemaClave=1166

http://www.librosvivos.net/testh.asp?idIdioma=ES&idtema=1166&tipotest=1&ok=testrasp.asp?idtema=1166&cancel=SMTC/Presentacion.asp?TemaClave=1166

http://www.librosvivos.net/smtc/Presueltos.asp?idIdioma=ES&TemaClave=1166

http://www.librosvivos.net/smtc/tc_ampl.asp?idIdioma=ES&TemaClave=1166

http://www.librosvivos.net/smtc/Complementarios.asp?idIdioma=ES&TemaClave=1166

Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

a) Válvula 4/2b) Válvula 5/2c)Válvula 3/2

Indica cuál de las siguientes afirmaciones es correcta.

a) Los sistemas neumáticos son más apropiados que los hidráulicos en aplicaciones en las que se requiera bastante fuerza.

b) Los sistemas neumáticos son más adecuados que los hidráulicos si la aplicación requiere mayor precisión.

c) El fluido empleado en los sistemas hidráulicos se comprime tanto o más que el aire empleado en los sistemas neumáticos.

¿Qué representa el siguiente símbolo?

a) Bomba hidráulicab) Cilindro neumáticoc) Compresor


a) Unidad de mantenimientob) Cilindro neumáticoc) Compresor

¿Qué función tiene el reductor de presión en un sistema neumático?

a) Impedir que las partículas de suciedad dañen los conductos del sistema.b) Ajustar la presión de aire necesaria en el resto del circuito.c) Disminuir la presión del aire hasta alcanzar la atmosférica antes de ser

expulsado el aire del circuito.

¿Qué es una válvula antirretorno?

a) Válvula que controla el retorno de los cilindros en un sistema hidráulico.b) Válvula que solo permite el paso del fluido en un sentido.c) Válvula que controla el avance de los cilindros en un sistema hidráulico.

¿Dónde es expulsado el fluido en un sistema hidráulico, después de haber realizado

el trabajo?

a) A la atmósferab) A la bombac) Al depósito o tanque

21


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

¿Qué es una válvula selectora de circuito?

a) Válvula distribuidora que hace avanzar los cilindros.b) Válvula utilizada para controlar el circuito desde dos puntos diferentes.c) Válvula antirretorno.

Si la presión del aire de un circuito es de 6 atm, calcula la fuerza que desarrolla un

cilindro cuyo diámetro de émbolo es de 3 cm.

a) 43,5 Nb) 424,11 Nc) 2 N

a) Indica el nombre de cada uno de los elementos del siguiente esquema hidráulico. b) Explica el funcionamiento del circuito.

Diseña un sistema neumático capaz de controlar el mando de un cilindro de simple efecto desde dos puntos diferentes.

EXERCICI RESOLT:

Calcula la força que realitzarà el cilindre, en el dos sentits, si el seu diàmetre és de 45 mm, la tija té 15 mm de diàmetre i una llargària de 150 mm i se sotmet a una pressió de 650 KPa.

P = 650 KPa -> 650.000 Pa d (cilindre) = 45 mm -> 0’045 m d (tija) = 15 mm -> 0’015 m

Favanç = P · S = 650000 · (0’045/2)2 = 1033’78 N

Fretrocés = P · (Scilindre – Stija) = 650000 · (0’0145/2 - 0’015/2)2 = 459’46 N

22


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

RESPOSTES:

¿Cuántas conexiones a aire (entradas o salidas) tiene una válvula 5/2?

253

Indica el nombre de la válvula representada:

Válvula 4/2Válvula 5/2Válvula 3/2

Indica cuál de las siguientes afirmaciones es correcta.

Los sistemas neumáticos son más apropiados que los hidráulicos en aplicaciones en las que se requiera bastante fuerza.

Los sistemas neumáticos son más adecuados que los hidráulicos si la aplicación requiere mayor precisión.

23


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

El fluido empleado en los sistemas hidráulicos se comprime tanto o más que el aire empleado en los sistemas neumáticos.


Bomba hidráulicaCilindro neumáticoCompresor


Unidad de mantenimientoCilindro neumáticoCompresor

¿Qué función tiene el reductor de presión en un sistema neumático?

Impedir que las partículas de suciedad dañen los conductos del sistema.Ajustar la presión de aire necesaria en el resto del circuito.Disminuir la presión del aire hasta alcanzar la atmosférica antes de ser expulsado

el aire del circuito.¿Qué es una válvula antirretorno?

Válvula que controla el retorno de los cilindros en un sistema hidráulico.Válvula que solo permite el paso del fluido en un sentido.Válvula que controla el avance de los cilindros en un sistema hidráulico.

¿Dónde es expulsado el fluido en un sistema hidráulico, después de haber

realizado el trabajo?

A la atmósferaA la bombaAl depósito o tanque

¿Qué es una válvula selectora de circuito?

Válvula distribuidora que hace avanzar los cilindros.Válvula utilizada para controlar el circuito desde dos puntos diferentes.Válvula antirretorno.

Si la presión del aire de un circuito es de 6 atm, calcula la fuerza que

desarrolla un cilindro cuyo diámetro de émbolo es de 3 cm.

43,5 N424,11 N

24


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

2 N

a) Indica el nombre de cada uno de los elementos del siguiente esquema hidráulico. b) Explica el funcionamiento del circuito.

a)Elementos actuadores: El único elemento actuador que aparece es el cilindro de doble efecto 1.0. Cuando esté extendido hará contacto con el rodillo de la válvula 1.4 y la activará; esta trabaja como captador, ya que detectará el final de la carrera del cilindro 1.0.Válvulas de mando: Las válvulas de mando serán las válvulas 1.3.1. y 1.3.2. Son válvulas 3/2 de accionamiento con pulsador y retorno por resorte. Si las pulsamos dejarán vía libre al aire hasta la válvula 1.2.Válvulas de distribución: La válvula de simultaneidad o válvula AND, indicada con el código 1.2., permite el paso de aire solo si sus dos entradas laterales están activadas, es decir, si lo están las válvulas 1.3.1. y 1.3.2. (por ello se denomina de simultaneidad).La válvula indicada con 1.1. será una válvula 5/2 con accionamiento y retorno neumáticos. El accionamiento de la izquierda, que hace que el cilindro avance, se consigue activando 1.2, es decir, accionando simultáneamente 1.3.1 y 1.3.2. El retorno del cilindro se consigue activando la válvula 1.1. por la derecha, es decir, primero tendrá que estar activada la válvula 1.4.

b) Este circuito corresponde a un cilindro de doble efecto (1.0.) que avanza cuando dos válvulas activadas con pulsador (1.3.1. y 1.3.2.) se presionan simultáneamente. Si las válvulas dejan de accionarse el cilindro continuará con su avance, ya que ha pasado a ser controlado por la válvula 1.1.

El retorno del cilindro se producirá automáticamente, ya que alcanzará en su final de carrera el rodillo de la válvula 1.4., activándola. Esta a su vez provoca que la válvula 1.1. cambie de posición y el cilindro 1.0. retornará, concluyendo su ciclo.

Diseña un sistema neumático capaz de controlar el mando de un cilindro de simple efecto desde dos puntos diferentes.

Representamos el cilindro de simple efecto. Solo tiene una conexión al aire:

25


Cen

tre C

on

cert

at

per

la G

enera

litat

de C

ata

lunya

PNEUMÀTICA

Si debe controlarse desde dos puntos diferentes, con pulsador, lo apropiado será utilizar dos válvulas 3/2 con accionamiento por pulsador.

Si debe accionarse con cualquiera de estas válvulas usaremos una válvula intermedia OR. El circuito queda como el representado en el esquema.

26


PNEUMÀTICA

Documents

Transcript of PNEUMÀTICA