sistemasneumaticosyoleohidraulicos-120416123655-phpapp02

SISTEMAS NEUMÁTICOS y

OLEOHIDRÁULICOS - ESTUDIO Y DISEÑO -

Luis Miguel GARCÍA GARCÍA-ROLDÁN

Dpto. de Tecnología IES CAP DE LLEVANT - MAÓ

TECNOLOGÍA INDUSTRIAL II – 2º BACHILLERATO

Maó - 2010

2

ContenidoContenido

Análisis de las propiedades de los fluidos. Uso de las unidades físicas correspondientes y de las leyes de los gases.

Formulación del principio de Pascal y el teorema de Bernoulli. Resolución de ejemplos sencillos. Autonomía en la resolución de problemas y

ejercicios. Circuitos neumáticos y oleohidráulicos: Componentes, funcionamiento y simbología

normalizada. Circuitos característicos de aplicación. Bombas y compresores de aire. Análisis de una red de alimentación de aire

comprimirdo Fluidos para circuitos oleohidràulics. Interés por la investigación de nuevos materiales. Conducción de fluidos. Caudal. Presión interior. Pérdidas. Técnicas de depuración y filtrado. Elementos de acción, regulación y control. Interpretación de esquemas. Simulación y montaje de circuitos. Satisfacción por el trabajo bien hecho.

CONTENIDO MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS

3

FluidosFluidos

FLUIDOS: son sustancias o medios continuos que se deforman continuamente en el tiempo ante la aplicación de una tensión tangencial sin importar la magnitud de ésta. La posición relativa de sus moléculas puede cambiar

continuamente. Todos los fluidos son compresibles en cierto grado. No

obstante, los líquidos son mucho menos compresibles que los gases.

Tienen viscosidad, aunque la viscosidad en los gases es mucho menor que en los líquidos.

4

Fluidos: Propiedades físicas (I)Fluidos: Propiedades físicas (I)

PRESIÓN es una magnitud física que mide la fuerza por unidad de superficie, y sirve para caracterizar como se aplica una determinada fuerza resultante sobre una superficie. La presión se mide en pascales (Pa), bares (bar) o atmósferas (atm).

PaS

FP Pa101300bar1.013 atm 1

PRESIÓN RELATIVA o MANOMÉTRICA es la medida respecto de la presión atmosférica y por encima de ésta.

DENSIDAD es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. La densidad se mide en Kg/m3.

3Kg/m

V

mρ


5

Fluidos: Propiedades físicas (II)Fluidos: Propiedades físicas (II)

VISCOSIDAD es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales y se justifica por la fricción entre las diferentes capas que lo forman.

Pa·s0.1cm

sdina1 p 1

2

Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal; aunque en realidad, todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad.

La viscosidad de un fluido puede medirse por un parámetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad (μ) que se mide en Pa·s o en Poise (p)


http://es.wikipedia.org/wiki/Archivo:Solido_deformacion_tangencial.svg

6

Fluidos: Propiedades físicas (III)Fluidos: Propiedades físicas (III)

La fuerza de rozamiento entre capas de fluido debida a la viscosidad será directamente proporcional a la superficie de éstas y a la variación de la velocidad con la separación, de la siguiente forma:

Δy

ΔvSμ F

RESISTENCIA OLEODINÁMICA es la magnitud que expresa la oposición de un conducto al paso flujo de aceite. Es equivalente al concepto de resistencia eléctrica de un conductor.

44

Kg/smD

dl0.062R

Donde es la viscosidad cinemática (m2/s) D es el diámetro del tubo (m) d es la densidad del aceite (Kg/m3) l es la longitud del tubo (m)


ρυμ

7

Fluidos: Propiedades físicas (IV)Fluidos: Propiedades físicas (IV)

PÉRDIDA DE CARGA es la disminución de presión que experimenta un líquido al circular por un conducto. Se suele expresar en mm (altura de columna de líquido)

mm2g

v

D

lψh

2

f Donde es el coeficiente de fricción

(adimensional) D es el diámetro del tubo (m) v es la velocidad de circulación del

líquido (m/s) l es la longitud del tubo (m) g es la gravedad (9.8 m/s2)


8

Fluidos: Propiedades físicas (V)Fluidos: Propiedades físicas (V)

1070Ninas107028029d0.0125cm

16.7cm/s23562cm3.4poises

Δy

ΔvSμ F 2

Un elevador hidráulico consiste en un pistón de 250mm de diámetro que se aloja en un cilindro de 250.25mm de diámetro. El espacio anular está lleno de un aceite con viscosidad cinemática 4x10-4 m2/s y densidad de 0.85 g/cm3. Si la velocidad de desplazamiento es de 10m/min, halla la resistencia por fricción cuando la longitud del pistón dentro del cilindro es de 3m.

___EJERCICIO___

2INTCILINTCIL 23562cm12.5cm2π300cmr2πl S Sup de contacto

16.7cm/s01000cm/60svv Δv EXTCILINTCIL Variación v, que suponemos lineal

3.4poises0.85g/cm/s4cmρυμ 32 viscosidad


9

CaudalCaudal

CAUDAL: es el volumen de fluido que atraviesa una determinada sección de una conducción por unidad de tiempo.

/h3m ó l/svS

t

lS

t

VQ


10

Principio de Pascal (I)Principio de Pascal (I)

Blaise Pascal demostró que el incremento de presión aplicado a una superficie de un fluido incompresible (líquido), contenido en un recipiente indeformable , se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo.

El principio de Pascal puede comprobarse utilizando una esfera hueca, perforada en diferentes lugares y provista de un émbolo. Al llenar la esfera con agua y ejercer presión sobre ella mediante el émbolo, se observa que el agua sale por todos los agujeros con la misma presión.


11

Principio de Pascal (II)Principio de Pascal (II)

La aplicación primera del principio de Pascal son las prensas hidráulicas.

2

2

1

121 S

F

S

FPP


12

Principio de Pascal (III)Principio de Pascal (III)

2

2

1

121 S

F

S

FPP

Un cilindro de prensa tiene una sección de 2.5cm2 y una carrera de 7cm. Si se ejerce sobre él una fuerza de 50N calcular la fuerza resultante sobre otro cilindro que tiene 150cm2 de sección.

___EJERCICIO___

3000N2.5cm

150cm50N

S

SFF

2

2

1

212


13

Ley de continuidad (I)Ley de continuidad (I)

Suponiendo un líquido incompresible, y por tanto de densidad constante, que circula de forma continua por un conducto de diferentes secciones, el caudal se mantendrá constante en todas las secciones, pues circulará el mismo volumen por unidad de tiempo. (Siempre que no haya aportaciones o pérdidas de líquido).

221121 vSvSQQ


http://www.imagehotel.net/?from=qspi0hnpis.jpg

14

Ley de continuidad (II)Ley de continuidad (II)

221121 vSvSQQ

En una tubería de 24cm de diámetro por donde circula un caudal de 2400l/min se ha acoplado un tramo de 10 cm de diámetro. Determina las velocidades medias del flujo en los dos tramos de diferente sección.

m/s0.88m0.12π

/s0.04m

S

Qv

22

3

1

11

___EJERCICIO___

s

m0.04

l1000

1m

60s

1min

min

l2400QQQ

33

21

Tramo 1

m/s.095m0.05π

/s0.04m

S

Qv

22

3

2

22 Tramo 2


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Teorema de Bernoulli. Energía hidráulica (I)Teorema de Bernoulli. Energía hidráulica (I)

Daniel Bernoulli expresa en su teorema que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo de su recorrido. La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes: Cinético: es la energía debida a la velocidad

que posea el fluido. Potencial gravitacional: es la energía

debido a la altitud que un fluido posea. Energía de flujo: es la energía que un fluido

contiene debido a la presión que posee.

cteρghP2

ρV2


16

Teorema de Bernoulli. Energía hidráulica (II)Teorema de Bernoulli. Energía hidráulica (II)

cteρghP2

ρV2

Pa88201m9.8m/sKg/m900ρgh 23

En una conducción hidráulica circula aceite de densidad 0.9 Kg/l, la presión de salida de la bomba es de 80bar, la velocidad en la línea de conducción de 3.5 m/s y la altura del punto de medida sobre el depósito de aceite es de 1m. Calcula el porcentaje de cada forma de energía.

Pa8x10bar1

Pa10bar80 P 6

5

Término de presión

33

33

3kg/m900

m1

dm10

dm1

l1

l

Kg0.9 ρ

Pa5512.5

2

900Kg/m3.5m/s

2

ρv 322

Término de Ecinética

Término de Epotencial

___EJERCICIO___


17

Teorema de Bernoulli. Energía hidráulica (III)Teorema de Bernoulli. Energía hidráulica (III)

Pa8014332.58820PaPa8x10 Pa 5512.5cteρghP2

ρV 62

0.11%8014332.5

100Pa8820ρgh

En una conducción hidráulica circula aceite de densidad 0.9 Kg/l, la presión de salida de la bomba es de 80bar, la velocidad en la línea de conducción de 3.5 m/s y la altura del punto de medida sobre el depósito de aceite es de 1m. Calcula el porcentaje de cada forma de energía.

99.82%8014332.5

100Pa8x10 P

6

Término de presión

0.07%8014332.5

100Pa5512.5

2

ρv2

Término de Ecinética

Término de Epotencial

___EJERCICIO___


18

Potencia hidráulica y consumida (I)Potencia hidráulica y consumida (I)

Potencia hidráulica suministrada por una bomba es la energía de presión por unidad de tiempo.

WQpt

VpP

JVpW

Potencia de acción o consumida estará en función del rendimiento de la máquina.

Wη

Qp

tη

Vp

η

PPC


19

Potencia hidráulica y consumida (I)Potencia hidráulica y consumida (I)

W24500.80

W1960

η

PPC

Un circuito oleohidráulico está alimentado a través de una tubería de 10mm de diámetro, por una central que suministra aceite a una velocidad de 2.5m/s y a una presión constante de 10MPa. Determina el caudal suministrado por la central y la potencia absorbida si el rendimiento total estimado es del 80%

___EJERCICIO___

/sm0.196x102.5m/s4

m0.01πv

4

DπvSQ 33-2

222

W1960/sm0.196x10Pa10x10QpP 336


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Circuitos neumáticos: elementos (I)Circuitos neumáticos: elementos (I)

Elementos de trabajo: son los cilindros, actuadores de movimiento lineal, transforman la energía potencial acumulada en el aire comprimido en energía mecánica.

Cilindros de simple efecto Cilindros de doble efecto.

Elementos de mando: son las válvulas, dirigen y regulan el paso de aire comprimido a los cilindros.

Válvulas distribuidoras Válvulas de bloqueo

Válvulas antirretorno o de retención Válvulas selectoras de circuito Válvula de simultaneidad Válvulas reguladoras de caudal o estranguladoras Válvulas reguladoras de presión Válvulas de purga o escape rápido


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Circuitos neumáticos: elementos (II)Circuitos neumáticos: elementos (II)

Detectores: captan la posición o presencia de un objeto o detectan cambios de magnitudes físicas (normalmente presión).

Captadores de presión Presostatos Captadores de umbral de presión

Captadores de posición Por contacto

microrruptores Microválvulas neumáticas Captadores de fuga

Sin contacto Captadores de proximidad o réflex Captadors de paso o barrera de aire

Amplificadores de señal Contadores neumáticos


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Cilindros de simple efectoCilindros de simple efecto

La acción del aire comprimido se produce únicamente sobre una de las caras del émbolo, originando su desplazamiento y su carrera es de avance. La carrera de retroceso se produce al dejar de aplicar aire, normalmente por la acción de un muelle.

Tienen una única entrada de aire Necesitan la mitad de aire que los de doble efecto Se utilizan principalmente para realizar operaciones de sujeción,

expulsión, apretado, levantamiento, alimentación, etc.


23

Cilindros de doble efectoCilindros de doble efecto

La acción del aire comprimido se produce alternativamente sobre las dos caras del émbolo, originando carreras de avance y retroceso.

Tienen dos entradas de aire, que también funcionan como salidas cuando por ellas no entra aire.

Necesitan el doble de aire que los de simple efecto Se utilizan cuando el émbolo tiene que realizar también una

función en su retorno a la posición inicial


cilindros

24

Cilindros: parámetros básicos (I)Cilindros: parámetros básicos (I)

Fuerza de accionamiento (Fe): aumentará con la presión que ejerce el aire (P) y con la superficie del émbolo (S) y disminuirá con la resistencia del muelle (Fr) y con el rendimiento del cilindro ().

Cilindro de simple efecto: solo efectúa trabajo útil en el avance

r

2

rre F4

DπPηFSPηFFη F

Cilindro de doble efecto: efectúa trabajo útil en el avance y en el

retroceso (en el que se descuenta la superficie del vástago)

4

DπPηSPηFη F

2

ea

4

DπPηS'PηFη F

22

er

d


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Cilindros: parámetros básicos (II)Cilindros: parámetros básicos (II)

Carrera o recorrido (e): es la distancia que se desplaza el émbolo en el interior del cilindro. Suele coincidir con el desplazamiento L del vástago y está limitada por el pandeo que éste sufre.

Cilindro de doble efecto: el volumen total será la suma de los volúmenes en el avance y en el retroceso

Consumo de aire en un ciclo (V): es el volumen de aire comprimido que absorbe el cilindro en su movimiento.

Cilindro de simple efecto:

e4

DπeSV

2

e4

DπeSV

2

a

e4

dDπe S'V

22

r

e

4

d2DπVVV

22

rat


26

Cilindros: parámetros básicos (II)Cilindros: parámetros básicos (II)

Naturalmente, este cálculo es para las condiciones de trabajo, en condiciones normales de humedad relativa (65%), temperatura (20ºC) y presión (1013mbar). En otro caso, aplicaremos la Ley de Boyle-Mariotte de los gases:

Caudal de aire necesario en la maniobra (Q): es el consumo total de aire comprimido en el total de los n ciclos.

taire VnQ

atmtrabajoabsoluta PPP

c.n.atmtabsoluta VPVP

atm

tatmtrabajoc.n. P

VPPV


27

Válvulas distribuidoras: simbología (I)Válvulas distribuidoras: simbología (I)

Tipos: vienen determinados por el número de vías, orificios de la válvula, y de posiciones de trabajo, forma en la que se conectan los orificios (estado). Normalmente existe una posición de reposo. En neumática suelen usarse válvulas de 2 ó 3 posiciones y no más de 4 vías. La nomenclatura se compone de dos cifras:

vías/posiciones funcionamientoejplo: 3/2 NC

Tipos de conexiones: pueden ser a una fuente de aire comprimido, a los orificios de uso o a salidas de escape.

Sentido de circulación de aire: Las vías se unen mediante líneas que representan las conducciones de aire y unas flechas indican el sentido de éste. Un trazo transversal indica una línea cerrada.


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Válvulas distribuidoras: simbología (II)Válvulas distribuidoras: simbología (II)

Órganos de accionamiento y retorno: El primero pone en funcionamiento la válvula y se sitúa a la izquierda de la posición de trabajo, mientras que el segundo devuelve a la válvula a su posición inactiva y se sitúa a la derecha de la posición de reposo.

Los mandos de accionamiento pueden ser manuales, mecánicos, neumáticos y eléctricos.

Manual: implica acción voluntaria del operador. Se usa para iniciar el proceso y en casos para garantizar la seguridad.

Mecánicos: se activan por un mecanismo en movimiento, árbol de levas o el émbolo de los cilindros. Se usan como captadores de señal.

Neumático: se usan como regulación de los actuadores. El aire que las conmuta proviene de válvulas más pequeñas

Eléctrico: un electroimán activado desde cualquier circuito eléctrico de control, final de carrera, etc desplazará la corredera. Esto permite líneas de mando a largas distancias.


29

Válvulas distribuidoras: simbología (III)Válvulas distribuidoras: simbología (III)

¿Cuál será la denominación de la siguiente válvula?

___EJERCICIO___

Será una válvula de 3 vías y 2 posiciones accionada manualmente y con retorno por muelle.

Como la posición de reposo es la que manda normalmente el muelle, esta válvula normalmente está cerrada en dicha posición porque se bloquea el paso de la entrada de aire (vía 1) y se comunica la vía 2 al escape 3. Al presionar el pulsador manual, se activa la otra posición, que transfiere el aire comprimido de la vía 1 a la 2. En cuanto se suelta el pulsador, el muelle retorna la válvula a su posición de reposo. Por este motivo se denomina normalmente «cerrada».

3/2 NC


30

Válvulas distribuidoras: ejemplos de aplicación (I)Válvulas distribuidoras: ejemplos de aplicación (I)

Control de un cilindro de doble efecto mediante una válvula 5/2 con accionamiento por palanca y retorno por resorte

___EJERCICIO___

En reposo, la fuente de aire comprimido introduce aire en la cámara anterior y el cilindro no actúa.

Al accionar la palanca, se conectan las vías 1 y 4 llegando el aire a la cámara posterior del cilindro y éste avanza. La conexión de las vías 2 y 3 permite la salida del aire contenido en la cámara anterior.

Cuando dejamos de actuar, el resorte retorna la válvula a su posición de reposo original. El aire penetra en la cámara anterior a través de la conexión 1-2 y origina la carrera de retroceso. La conexión 4-5 permite la salida del aire de la cámara posterior.


31

Válvulas distribuidoras: ejemplos de aplicación (II)Válvulas distribuidoras: ejemplos de aplicación (II)

Control de un cilindro de doble efecto mediante una válvula 5/2 con accionamiento y retornos neumáticos gracias a dos válvulas 3/2 con accionamiento por pulsador y retorno por resorte

___EJERCICIO___

En reposo la situación es la misma que en el caso anterior.

Al presionar la válvula A, damos una señal de aire a la 5/2, que cambiará su posición. El cilindre recibe el aire a presión a través de la conexión 1-4 y se produce la carrera de avance.

Al presionar la válvula B, damos a la 5/2 una nueva señal de aire, que la retorna a su posición original. El cilindro recibe el aire a través de la vía 2 y se produce su carrera de retroceso.


32

Válvulas distribuidoras: electroválvulaVálvulas distribuidoras: electroválvula

Es una válvula pilotada eléctricamente mediante la acción de una bobina que, al circular corriente por ella, desplaza un vástago ubicado en su interior.


33

Válvulas distribuidoras: constitución (I)Válvulas distribuidoras: constitución (I)

Válvula distribuidora 2/2 NC. Paso y cierre

Válvula distribuidora 3/2 NC. Paso en una dirección y cierre en la contraria alternativamente. Gobiernan cilindros de simple efecto


34

Válvulas distribuidoras: constitución (II)Válvulas distribuidoras: constitución (II)

Válvula distribuidora 4/2. Paso en ambas direcciones.

Válvula distribuidora 5/2. Paso en ambas direcciones con una segunda salida de escape que permite que el escape de cada lado del cilindro sea independiente. Gobiernan cilindros de doble efecto


35

Válvulas distribuidoras: constitución (III)Válvulas distribuidoras: constitución (III)

Válvula distribuidora 4/3. Se utilizan para gobernar cilindros de doble efecto. Funcionan como las válvulas 5/2 pero incorporan una posición intermedia que permite otras posibilidades de mando como un bloqueo o una liberación del elemento de trabajo.

En la posición intermedia (a) el aire circula de P a R, con lo que las salidas están cerradas.

Estas válvulas no llevan muelle sino un sistema mecánico o eléctrico de enclavamiento para poder fijar las tres posiciones.


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Válvulas de bloqueo: antirretorno o de retenciónVálvulas de bloqueo: antirretorno o de retención

Es una válvula que permite la circulación de aire en un solo sentido. La presión del aire actúa sobre la pieza de bloqueo reforzando el cierre. Un muelle impide la abertura en un sentido.

Se utilizan para puentear elementos por seguridad o para evitar la influencia entre dos elementos del circuito.


http://neumatica-es.timmer-pneumatik.de/artikel/artbild/maxi/vfp-rve-b.jpg

37

Válvulas de bloqueo: selectora (I)Válvulas de bloqueo: selectora (I)

Esta válvula cumple la función lógica O (OR o suma lógica) en los circuitos neumáticos.

Tiene dos entradas y una salida. El bloqueo siempre se realiza sobre la entrada con menor presión, con que haya presión en alguna entrada, habrá presión a la salida.

Se usa cuando un actuador o una válvula distribuidora debe gobernarse indistintamente desde dos puntos por separado, distantes físicamente uno del otro, con dos accionamientos diferentes.


38

Válvulas de bloqueo: selectora (II)Válvulas de bloqueo: selectora (II)

Accionamiento de la puerta de un autobús desde la palanca del chófer (siempre y cuando esté pulsado el freno de mano) o desde el pulsador de emergencia. Además, tanto la velocidad de apertura como la de cierre están reguladas.


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Válvulas de bloqueo: de simultaneidadVálvulas de bloqueo: de simultaneidad

Esta válvula cumple la función lógica Y (AND o producto lógico) en los circuitos neumáticos. Tiene dos entradas y una salida. El bloqueo siempre se realiza sobre la entrada que no está purgada.

En todo caso, lo interesante de esta válvula es que para obtener señal a la salida debe haber señal en las dos entradas. Por este motivo, se usa preferentemente en equipos de enclavamiento y de control, como el accionamiento de una prensa neumática por un operario. Por razones de seguridad, sólo debe bajar la prensa si el operario mantiene activadas dos válvulas a la vez.

El circuito de la figura presenta este funcionamiento, donde el vástago del cilindro de simple efecto es el émbolo de la prensa. Para que el vástago del cilindro 1.0 salga, deben activarse las dos válvulas 3/2 NC manuales. En cuanto una se desactive, conecta una entrada de la válvula de simultaneidad a escape, con lo que el cilindro recogerá su émbolo gracias a la acción del resorte interno.


40

Válvulas de bloqueo: reguladora de flujo o caudalVálvulas de bloqueo: reguladora de flujo o caudal

Las válvulas reguladoras de flujo ajustan el caudal circulante a un valor fijo o variable. Su principio de funcionamiento es la estrangulación del aire reduciendo la sección de paso del aire y, por tanto, su caudal.

Existen dos tipos de válvulas de flujo: Válvulas estranguladoras bidireccionales, que

actúan sobre el caudal en cualquiera de los dos sentidos de flujo.

Válvulas estranguladoras unidireccionales, que actúan sobre el caudal en un solo sentido de flujo.

El mecanismo de estrangulación puede ser por diafragma o por estrechamiento del conducto de paso. Los estrechamientos pueden ser constantes o variables.

En neumática sólo se usan en la práctica estranguladores regulables, y sólo se reserva el ajuste mecánico a los estranguladores unidireccionales.

También se pueden considerar válvulas de flujo los silenciadores y reguladores de escape si actúan sobre el caudal.


41

Válvulas de bloqueo: estranguladora unidireccional

Válvulas de bloqueo: estranguladora unidireccional

La válvula estranguladora unidireccional o estranguladora de retención es una válvula híbrida que reúne características del funcionamiento de las válvulas del bloqueo y de las de flujo. Se usan como válvulas de flujo, para regular la velocidad de los actuadores, pero sólo en un sentido de su movimiento.

Si interesa disponer de velocidades de avance y retroceso diferentes y controladas, en los cilindros de doble efecto, se disponen dos válvulas, una en cada vía del cilindro. Si interesa que la velocidad de avance y retroceso sea la misma, basta con poner una válvula estranguladora normal, no unidireccional; o regular las dos de antes al mismo valor.


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Válvulas de bloqueo: reguladoras de presión (I)Válvulas de bloqueo: reguladoras de presión (I)

Actúan sobre la presión del aire en circulación, controlándola desde un valor nulo hasta el máximo valor de alimentación. Pueden tener salida al exterior o hacia otro elemento del circuito.

El ajuste del valor nominal de control se puede realizar a mano o mediante electricidad (válvulas proporcionales). Esta posibilidad de ajuste se refleja con una flecha inclinada de los símbolos.

En general, se usan poco en neumática, aunque son necesarias en los equipos de producción del aire comprimido.

Según su colocación en el circuito cumplen diferentes funciones: Válvulas limitadoras de presión o de seguridad. Válvulas de secuencia. Válvulas reguladoras de presión o reductoras.


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Válvulas de bloqueo: reguladoras de presión (II)Válvulas de bloqueo: reguladoras de presión (II)

Válvula limitadora de presión o de seguridad: La válvula limitadora impide que la presión de un sistema sea mayor que la fijada manualmente a través de un tornillo. Al sobrepasarse esta presión máxima permitida, la válvula abre la conexión con la atmósfera, con lo que se reduce la presión hasta el valor nominal. Entonces se vuelve a cerrar el orificio de purga. Se usa en todo equipo productor de aire como válvula de seguridad.

Válvula de secuencia: Se abre cuando se alcanza una presión predefinida. El principio de funcionamiento es el mismo que el de la limitadora. La diferencia reside en que en vez de conectar a escape, se conecta a una o varias vías de trabajo. Se usa para detectar cuando un cilindro alcanza una presión prefijada y deja escapar el aire por seguridad.


44

Válvulas de bloqueo: reguladoras de presión (III)Válvulas de bloqueo: reguladoras de presión (III)

Válvula reductora: El movimiento de una membrana se encarga de regular la presión de salida, que siempre será menor que la de entrada.


Este es otro tipo de válvula de secuencia

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Válvulas de bloqueo: de escape rápido (I)Válvulas de bloqueo: de escape rápido (I)

MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS

Sirven para la rápida purga de cilindros y conductos; sobre todo en cilindros de gran volumen. La velocidad del embolo puede ser aumentada de manera apreciable.

La junta del labio cierra el cilindro R cuando el aire fluye de P hacia A abriéndose al lado de estanqueidad. Al pulgar el aire, desciende la presión en P, el aire comprimido de A impulsa la junta hasta P, fluyendo todo el aire directamente por R hacia la atmósfera.


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Válvulas de bloqueo: de escape rápido (II)Válvulas de bloqueo: de escape rápido (II)

MECÁNICA DE FLUIDOS C. NEUMÁTICOS C. OLEOHIDRÁULICOS

Ejemplo de aplicación de purgado de cilindros. Al pulsar, hay presión en P y se llenan de aire los cilindros. Cuando no se pulsa, se purgan los cilindros por la vía R


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Detectores neumáticosDetectores neumáticos

Detectores: captan la posición o presencia de un objeto o detectan cambios de magnitudes físicas (normalmente presión).

Captadores de presión Presostatos Captadores de umbral de presión

Captadores de posición Por contacto

microrruptores Microválvulas neumáticas Captadores de fuga

Sin contacto Captadores de proximidad o réflex Captadores de paso o barrera de aire

Amplificadores de señal Contadores neumáticos


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Detectores: microválvulas neumáticas (I)Detectores: microválvulas neumáticas (I)

Son captadores de posición por contacto físico del objeto a detectar, normalmente el vástago del cilindro.

Normalmente son válvulas 3/2 pequeñas y su función es gobernar a las válvulas distribuidoras mediante señales neumáticas.

Suelen ser accionadas por pulsadores, o rodillo y el retorno por muelle.


49

Detectores: microválvulas neumáticas (II)Detectores: microválvulas neumáticas (II)

Son muy utilizadas como final de carrera en el avance de un cilindro.


50

Detectores: microrruptores eléctricosDetectores: microrruptores eléctricos

Son electroválvulas con accionamiento y retorno mediante bobinas. Tienen las mismas funciones que las microválvulas pero las señales que utilizan

son eléctricas y los elementos de gobierno son electroválvulas.


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Detectores: de paso (I)Detectores: de paso (I)

Son captadores de posición sin contacto físico. Constan de dos elementos independientes de

captación de una señal neumática de baja presión y poco caudal; uno será el emisor y el otro el receptor. Su función es detectar presencia o ausencia de un objeto.

La presencia de objeto implica ausencia de señal neumática en X


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Detectores: de paso (II)Detectores: de paso (II)

El ejemplo muestra un circuito para accionar un cilindro de doble efecto cuando en la zona de influencia del detector T se interpone la pieza A.


53

Detectores: de proximidad (I)Detectores: de proximidad (I)

Son captadores de posición sin contacto físico. Aprovechan la reflexión de aire en el objeto a detectar. A diferencia de los detectores de paso, emisor y receptor

están integrados en el mismo elemento. Su función es detectar presencia o ausencia de un

objeto.

La presencia de objeto a una distancia d, implica presencia de señal neumática en X


54

Detectores: de proximidad (II)Detectores: de proximidad (II)

El ejemplo muestra un circuito para accionar un cilindro de doble efecto cuando un objeto se acerca frontalmente al detector. La distancia de detección suelen ser 20mm.


55

Detectores: presostatos (I)Detectores: presostatos (I)

Detectan cambios de presión y lo transforman en una señal eléctrica. Por tanto, su función es contraria a la de una electroválvula.

El aire a presión empuja una membrana que pone en contacto los puntos M y D (pulsador eléctrico), cerrando un circuito eléctrico. (contactos 1 y 3).

Pueden ser de membrana o de pistón.


56

Detectores: presostatos (II)Detectores: presostatos (II)

En el ejemplo, cuando la presión que existe en la entrada de avance del cilindro es aquella fijada en el presostato, éste cambia a la posición 3 cambiando la posición de la electroválvula y accionando de nuevo el retroceso del cilindro.


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Producción de aire comprimido: compresores (I)Producción de aire comprimido: compresores (I)

COMPRESOR es una máquina que toma aire con unas condiciones y lo impulsa a una presión superior a la de entrada.

Son accionados por motores eléctricos o térmicos.

Se caracterizan por su caudal y por su relación de compresión (relaciona la presión de entrada con la de salida).


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Compresores: tipos Compresores: tipos

Según su forma de trabajo existen compresores de émbolo o rotativos.

Los primeros funcionan de forma similar a un motor de térmico. Son más baratos pero más ruidosos. Se refrigeran por aire o por aceite

Los segundos aumentan la presión del aire mediante el giro de un rotor. El aire se comprime en una cámara de compresión. Pueden ser de paletas o de tornillo.


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Red de distribución y tratamiento de aire comprimido (I)

Red de distribución y tratamiento de aire comprimido (I)


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Red de distribución y tratamiento de aire comprimido (II)

Red de distribución y tratamiento de aire comprimido (II)


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Maniobras con circuitos neumáticos (I)Maniobras con circuitos neumáticos (I)

Mando básico de cilindros (directo e indirecto)

Mando de cilindros desde diversos puntos

Regulación de velocidad

Control de la carrera

Control de la fuerza del vástago


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Maniobras con circuitos neumáticos (II)Maniobras con circuitos neumáticos (II)

Mando básico de cilindros (directo)


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Maniobras con circuitos neumáticos (III)Maniobras con circuitos neumáticos (III)

Mando básico de cilindros (indirecto)


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Maniobras con circuitos neumáticos (IV)Maniobras con circuitos neumáticos (IV)

Mando de cilindros desde diversos puntos


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Maniobras con circuitos neumáticos (V)Maniobras con circuitos neumáticos (V)



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Maniobras con circuitos neumáticos (VI)Maniobras con circuitos neumáticos (VI)



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Maniobras con circuitos neumáticos (VII)Maniobras con circuitos neumáticos (VII)



Retroceso automático

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Maniobras con circuitos neumáticos (VIII)Maniobras con circuitos neumáticos (VIII)



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Maniobras con circuitos neumáticos (IX)Maniobras con circuitos neumáticos (IX)

Control de la fuerza del vástago


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Ejemplos de aplicación de circuitos neumáticos (I)Ejemplos de aplicación de circuitos neumáticos (I)

Regulación de la longitud de la carrera de un cilindro de doble efecto mediante microválvulas 3/2 con detección por rodillo fijo y retorno por muelle. El control del cilindro se hará mediante una válvula 5/2 con accionamientos neumáticos y la maniobra de inicio mediante una válvula 3/2 accionada por pulsador y retorno por resorte. Se regulará, también, las velocidades de avance y retroceso del cilindro.


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Ejemplos de aplicación de circuitos neumáticos (II)Ejemplos de aplicación de circuitos neumáticos (II)

Control neumático de un cilindro con funcionamiento automático mediante válvula 5/2. Realiza un movimiento rápido hasta la mitad del recorrido y un trabajo lento hasta el final, durante la carrera de avance. La carrera de retroceso no tiene ajustes de velocidad.

Válvula para el accionamiento automático: 3/2 NC con pulsador manual con enclavamiento. Los finales de carrera utilizados, serán válvulas 3/2 NC. Pilotadas por rodillos, monoestables. En el caso del final de carrera S2, deberá actuar en el sentido de avance.


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Ejemplos de aplicación de circuitos neumáticos (III)Ejemplos de aplicación de circuitos neumáticos (III)

Circuito automático de un cilindro de doble efecto mediante válvula 5/2. Al pulsar un pulsador de Marcha el cilindro comienza a realizar ciclos hasta que es accionado el pulsador de Paro, momento en el que realiza el ciclo y se para en el estado inicial. Con la pulsación al botón Reset, se interrumpe el ciclo y el cilindro retorna a su posición inicial.

Válvulas para el accionamiento de pulsadores: 3/2 NC. Pulsador manual, monostable. Los finales de carrera utilizados, serán válvulas 3/2 NC. Pilotadas por rodillos, monoestables.


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Fluidos oleohidráulicosFluidos oleohidráulicos

Los más utilizados son los aceites minerales debido a su elevado poder lubricante que permite una buena conservación de los elementos de la instalación. No obstante, en instalaciones con riesgo de incendio se sustituyen por esteres fosfatados o emulsiones de agua en aceite (proporciones de 40% de agua es suficiente).

En todo caso, el fluido utilizado debe cumplir las siguientes funciones: Actuar como agente de transporte Lubricar los diversos elementos y partes del circuito Actuar como anticorrosivo Arrastrar impurezas en las canalizaciones, que serán filtradas Evacuar el calor generado por fricción


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Circuitos oleohidráulicos: elementos (I)Circuitos oleohidráulicos: elementos (I)

Los elementos que forman un circuito oleohidráulico utilizan aceite como agente de transporte para obtener energía mecánica, es decir, trabajo útil.

Unidad hidráulica o de presión: está formada por: Depósito de aceite Filtros de aceite para eliminar partículas sólidas Bomba que hace circular el aceite gracias a la acción de un motor

eléctrico Válvula reguladora de presión para descargar el aceite hacia el

depósito cuando se sobrepasa la presión adecuada.

BombaDepósito Filtros

Al circuitoAl depósito

Válvula reguladora de presión


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Circuitos oleohidráulicos: elementos (II)Circuitos oleohidráulicos: elementos (II)

Elementos de trabajo: convierten la energía de presión en trabajo. Cilindros: generan movimiento rectilíneo alternativo Motores: generan movimiento circular

Elementos de mando: son las válvulas de distribución, dirigen y gobiernan los elementos de trabajo.

Elementos auxiliares: preparan el aceite en condiciones óptimas de limpieza, presión y caudal para conseguir el máximo rendimiento. Válvulas de bloqueo Filtros


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Circuitos oleohidráulicos: ventajas frente a la neumáticaCircuitos oleohidráulicos: ventajas frente a la neumática

Fácil regulación de velocidad, ya que los aceites son fluidos incompresibles

Los accionamientos hidráulicos se pueden invertir instantáneamente, sin punto muerto

El uso de una válvula limitadora de presión protege al circuito frente a sobrecargas.

Un actuador hidráulico puede detenerse en cualquier posición sin riesgo de fugas o sobrecalentamientos, gracias a la incompresibilidad de los líquidos


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Bomba hidráulica (I)Bomba hidráulica (I)

Aspiran aceite del depósito y lo impulsan a una determinada presión y caudal hacia las conducciones y el resto de elementos, trasformando la energía mecánica en hidráulica.

Se caracterizan por su caudal, rendimiento, régimen de giro y presión nominal.

Según su forma de trabajo existen diversos tipos: de engranajes, de tornillo, de pistones o de paletas.


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Válvulas distribuidorasVálvulas distribuidoras

Tienen las mismas funciones de control del paso de aceite y gobierno de elementos de trabajo que las válvulas neumáticas.

Trabajan a presiones mucho mayores que las neumáticas. La simbología es idéntica salvo:

las conexiones de las vías Los órganos de accionamiento y retornos intercambian las

posiciones Las vías se nombran con letras (P para presión; R,S,T para escapes

y A,B,C para salidas de uso)


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Elementos de trabajo: cilindrosElementos de trabajo: cilindros

Transforman la energía de presión del aceite en energía mecánica mediante un movimiento rectilíneo alternativo.

Son muy similares a los neumáticos; existiendo los mismos dos tipos: de doble y simple efecto. Su funcionamiento es el mismo.

Los parámetros de los cilindros oleohidráulicos son los mismos que los de los neumáticos y las ecuaciones físicas que rigen su funcionamiento también lo son.

Trabajan con presiones mayores que los neumáticos y tienen mayores dimensiones y mayor longitud del vástago. Esto hace que generen mayores fuerzas tanto en avance como en retroceso.

También se componen de los mismos elementos constructivos, si bien añaden algunos que garantizan su óptimo funcionamiento:

Juntas de estanqueidad que, colocadas en el émbolo, evitan pérdidas de aceite.

Anillo limpiador, situado en el extremo opuesto del émbolo, mantiene limpio el vástago.

Dispositivo de purga, elimina bolsas de aire que se forman en el aceite y provocan pérdidas de presión.


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Elementos de trabajo: motoresElementos de trabajo: motores

Transforman la energía de presión del aceite en energía mecánica mediante un movimiento de giro continuo.

Su acción es inversa a la realizada por las bombas. Existen dos tipos de motores oleohidráulicos:

Motor de engranajes: el aceite entra a presión en el motor haciendo girar los engranajes, de los cuales solo uno se conecta al eje de giro. Para invertir el sentido de giro se invierte el sentido de flujo del aceite.

Motor de paletas: el aceite entra por dos entradas opuestas en el interior del motor ejerciendo un par de fuerzas sobre las paletas del rotor ranurado.


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Elementos auxiliares: válvulas de bloqueoElementos auxiliares: válvulas de bloqueo

Las más utilizadas son las válvulas antirretorno, selectoras de circuito, reguladoras de caudal y limitadoras de presión. No obstante, existen las mismas válvulas que en neumática.

Su funcionamiento y simbología es el mismo que las válvulas neumáticas.

Trabajan a mayores presiones por lo que constructivamente son más robustas.


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Elementos auxiliares: filtrosElementos auxiliares: filtros

El aceite utilizado en los circuitos oleohidráulicos tiene que ser limpio ya que cualquier partícula disuelta puede obstruir las vías de los elementos impidiendo su correcto funcionamiento.

Los filtros retienen y retiran impurezas de hasta 1.5μ. Suelen ubicarse a la entrada y salida de la bomba y en la conducción de

retorno de aceite. Existen dos tipos de filtros:

Filtros de aspiración: se sitúan a la entrada de la bomba. Filtros de presión: se sitúan a la salida de la bomba y su poder de

filtrado es mayor que en los anteriores.


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Maniobras (I)Maniobras (I)

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


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Maniobras (II)Maniobras (II)

Accionamiento de un cilindro de doble efecto mediante válvula 4/2.


Accionamiento de un cilindro de doble efecto mediante válvula 4/3. (parada intermedia

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Maniobras (III)Maniobras (III)

Regulación de la velocidad de avance de un cilindro de doble efecto mediante válvula de regulación de caudal. Regulación de la fuerza del vástago para evitar bandazos


Regulación de la velocidad de avance de un cilindro de doble efecto mediante válvula de regulación de caudal.

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Maniobras (IV)Maniobras (IV)

Regulación de fuerza del vástago en el avance de un cilindro de doble efecto mediante válvula limitadora de presión.


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