Sistemas neumaticos
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República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para la Defensa Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza Armada Maracay – EDO - Aragua S I S T E M A S D E C O N T R O L Autores: Pedro Nieves Paul Bencomo
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República Bolivariana de VenezuelaMinisterio del Poder Popular para la Defensa
Universidad Nacional Experimental Politécnica de la Fuerza ArmadaMaracay – EDO - Aragua
SISTEMAS
DE
CONTROL
Autores:Pedro Nieves Paul Bencomo
Neumática es la parte de la mecánica que estudia y aplica la fuerza obtenida por el aire a presión. Un sistema neumático aprovecha la presión y volumen del aire comprimido por un compresor de aire y lo transforma por medio de actuadores ( cilindros y motores ), para automatizar maquinaria en casi todas las industrias.
Los actuadores se controlan por una serie de válvulas de dirección, control de presión y control de flujo , principalmente entre otras. La sincronía de los actuadores se logra controlando las válvulas por medio de controladores electrónicos , eléctricos y neumáticos.
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DE
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Pedro Nieves Paul Bencomo
En los sistemas neumáticos el medio de fluido ideal es un gas que sea rápidamente disponible, que no sea toxico ni venenoso, estable químicamente y libre de ácidos que causen corrosión en los componentes. Dos gases que cumple con estas cualidades que son los comúnmente usados son el aire comprimido y el nitrógeno.
Disponibilidad: Muchas fabricas tienen algún suministro de aire comprimido y compresores portátiles para lugares alejados.
Almacenamiento: Se puede almacenar fácilmente en grandes cantidades dentro de depósitos especialmente diseñados para ello si es necesario.
Los sistemas neumáticos ofrecen numerosas ventajas:
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Pedro Nieves Paul Bencomo
Simple diseño y control: Los componentes son de configuración sencilla y fácil montaje, proporcionando a los sistemas automatizados un control relativamente sencillo.
Elección de movimiento: Se puede elegir entre un movimiento lineal o angular, con velocidades fijas o continuamente variables con gran facilidad.
Economía: La instalación de los sistemas neumáticos tiene un costo relativamente bajo ya que los componentes son muy económicos y requiere muy poco mantenimiento.
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DE
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Pedro Nieves Paul Bencomo
Fiabilidad: El sistema se vuelve muy fiable gracias a la larga vida de los componentes neumáticos. La velocidad de los actuadores es elevada (1 m/s).
Resistencia al entorno: Las altas temperaturas, polvo o atmosfera corrosivas no afectan al funcionamiento del sistema neumático.
Limpieza del entorno: El aire es limpio y con un adecuado tratamiento de aire en el escape , puede ser instalado sin ningún inconveniente en el área de trabajo.
Seguridad: No posee características explosivas, aun después de haber sido comprimido. los actuadores neumáticos no producen calor, en caso de fallo el sistema se detiene.
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Pedro Nieves Paul Bencomo
Un circuito Neumático Básico puede representarse mediante el siguiente diagrama funcional:
1._ COMPRESOR
CIRCUITO NEUMÁTICO BÁSICO
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DE
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2._ TANQUE Ò DEPOSITO
3._ FILTRO
CIRCUITO NEUMÁTICO BÁSICO
SISTEMAS
DE
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CIRCUITO NEUMÁTICO BÁSICO
4._ VALVULASISTEMAS
DE
CONTROL
Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos.
5._ ACTUADOR
El trabajo realizado por un actuador neumático puede ser lineal o rotativo. El movimiento lineal se obtiene por cilindros de émbolo.
También encontramos actuadores neumáticos de rotación continua (motores neumáticos), movimientos combinados e incluso alguna transformación mecánica de movimiento que lo hace parecer de un tipo especial.
Actuador Lineal Actuador Rotativo
CIRCUITO NEUMÁTICO BÁSICO
SISTEMAS
DE
CONTROL
Clasificación de Actuadores Neumáticos
ACTUADORES NEUMÁTICOS
SISTEMAS
DE
CONTROL
Un actuador lineal es un dispositivo capaz de producir un movimiento lineal, es decir, los movimientos de empuje y halado. De esta manera es posible elevar, ajustar, inclinar, empujar o halar objetos pesados o difíciles de alcanzar con sólo pulsar un botón.
Adicionalmente, los actuadores ofrecen seguridad, movimiento silencioso, limpio de control preciso. Ellos son energía eficiente de larga vida útil con poco o ningún mantenimiento.
ACTUADORES LINEALES
SISTEMAS
DE
CONTROL
ACTUADORES LINEALES
ACTUADORES LINEALES
SISTEMAS
DE
CONTROL
ACTUADORES DE GIRO
ACTUADORES DE GIRO
Los actuadores rotativos son los encargados de transformar la energía neumática en energía mecánica de rotación. Dependiendo de si el móvil de giro tiene un ángulo limitado o no, se forman los dos grandes grupos a analizar:
Actuadores de giro limitado:
Son aquellos que proporcionan movimiento de giro pero no llegan a producir una revolución (exceptuando alguna mecánica particular como por ejemplo piñón –cremallera). Existen disposiciones de simple y doble efecto para ángulos de giro de 90º, 180º, hasta un valor máximo de unos 300º (aproximadamente).
Motores neumáticos (giro ilimitado):
Son aquellos que proporcionan un movimiento rotatorio constante. Se caracterizan por proporcionar un elevado número de revoluciones por minuto.
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ACTUADOR DE PALETA
El actuador de giro de tipo paleta quizá sea el más representativo dentro del grupo que forman los actuadores de giro limitado. Estos actuadores realizan un movimiento de giro que rara vez supera los 270º, incorporando unos topes mecánicos que permiten la regulación de este giro.
ACTUADORES DE GIRO
Tal y como podemos apreciar en la figura, el funcionamiento es similar al de los actuadores lineales de doble efecto. Al aplicar aire comprimido a una de sus cámaras, la paleta tiende a girar sobre el eje, Si la posición es inversa, se consigue un movimiento de giro en sentido contrario.
SISTEMAS
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ACTUADORES DE GIRO
ACTUADOR PIÑÓN – CREMALLERA
En esta ejecución de cilindro de doble efecto, el vástago es una cremallera que acciona un piñón y transforma el movimiento lineal en un movimiento giratorio, hacia la izquierda o hacia la derecha, según el sentido del émbolo. Los ángulos de giro corrientes pueden ser de 45º, 90º, 180º, 290º hasta 720º. Es posible determinar el margen de giro dentro del margen total por medio de un tornillo de ajuste que ajusta la carrera del vástago.
El par de giro está en función de la presión, de la superficie del émbolo y de la desmultiplicación. Los accionamientos de giro se emplean para voltear piezas, doblar tubos metálicos, regular acondicionadores de aire, accionar válvulas de cierre, válvulas de tapa, etc.
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MOTORES DE PALETAS Dentro de la variada gama de motores neumáticos, los más representativos son los del tipo “de paletas”, también conocidos como “de aletas”. Debido a su construcción sencilla y peso reducido, su aplicación se ha extendido bastante en los últimos años.
Su constitución interna es similar a la de los compresores de paletas, es decir, un rotor ranurado, en el cual se alojan una serie de paletas, que gira excéntricamente en el interior del estator. En estas ranuras se deslizan hacia el exterior las paletas o aletas por acción de la fuerza centrífuga cuando se aplica una corriente de aire a presión.
El número de revoluciones en vacío oscila entre 1000 y 5000 r.p.m., siendo frecuentemente utilizados en herramientas portátiles neumáticas (como taladradoras, esmeriladoras, etc.).
ACTUADORES DE GIRO
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Posicionadores Neumáticos
Los posicionadores neumáticos convencionales reciben una señal de control neumática y la traducen en la señal de salida neumática apropiada para el actuador de la válvula de control. Esta tecnología de posicionador ha sido el estandarte de la industria de control de procesos durante décadas, y aún hoy se usa en gran medida.
Posicionador neumático de acción simple
El posicionador neumático de acción simple (Fisher® 3610J) se usa con actuadores rotativos para posicionar con precisión válvulas de control que se usan en aplicaciones de regulación. El posicionador se monta integralmente en la carcasa del actuador. Estos posicionadores resistentes ofrecen una posición de válvula proporcional a una señal de entrada neumática.
SISTEMAS
DE
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ACTUADORES DE GIRO
APLICACIONES
SISTEMAS
DE
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Dentro de las aplicaciones se pueden distinguir dos, móviles e industriales:
Aplicaciones Móviles
El empleo de la energía proporcionada por el aire a presión, puede aplicarse para transportar, excavar, levantar, perforar, manipular materiales, controlar e impulsar vehículos móviles tales como:
· Tractores· Grúas· Retroexcavadoras· Camiones recolectores de basura· Cargadores frontales· Frenos y suspensiones de camiones, etc.
APLICACIONES
APLICACIONES
SISTEMAS
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CONTROL
Aplicaciones Industriales
En la industria, es de primera importancia contar con maquinaria especializada para controlar, impulsar, posicionar y mecanizar elementos o materiales propios de la línea de producción, para estos efectos se utiliza con regularidad la energía proporcionada por fluidos comprimidos.
Aplicación automotriz: Suspensión, frenos, dirección, refrigeración, etc. Medicina: Instrumental quirúrgico, mesas
de operaciones, camas de hospital, sillas e instrumental odontológico, etc.
SISTEMAS
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Pedro Nieves Paul Bencomo
