Se llama presión relativa o manométrica a toda presión relacionada con la atmosférica. Esta presión relativa, que mide el manómetro , es de la que podemos disponer para realizar esfuerzos con los
elementos neumáticos tanto de presión como de vacío. El concepto de presión absoluta se reserva para las presiones referidas al cero absoluto; se define como depresión la diferencia entre el valor de la presión atmosférica y la presión en el cero absoluto o presión en el vacío, que es nula.
Caudal
Es el volumen de fluido que recorre una sección transversal de un conductor por una unidad de tiempo.
Q=V/T=S·I/T=Sv
Q=caudal
l=longitud
V=volumen
T=tiempo
S=sección transversal de la conducción
v=velocidad
Humedad
Cantidad de vapor de agua en el aire.
-HUMEDAD ABSOLUTA: masa de vapor de agua en cada unidad de volumen.
-HUMEDAD RELATIVA: relación entre lamasa de vapor de agua en un volumen de aire y la que habría si ese volumen de aire estuviese saturado a la misma temperatura.
-HUMEDA ESPECÍFICA: cociente de las masa de vapor y de aire seco en el mismo volumen.
PRODUCCIÓN DE AIRE COMPRIMIDO Compresor: es el aparato encargado de expulsar aire a mayor presión de la adquirida. Existen dos tipos de compresores: -Compresores de émbolo: el funcionamiento consta de un eje unido a una excéntrica activa una iela que produce movimiento en el pistón. Al
bajar el pistón, entra aire por la válvula de aspiración que está cerrada. Una vez que estas dos válvulas están cerradas,
comienza la compresión del aire que ha entrado en la cámara de
compresión. Cuando este aire se ha comprimido hasta el máximo, entonces
la válvula de cierre se abre y el aire, ya comprimido, comienza a viajar
hacia el circuito a través de los conductos.
Estos compresores alcanzan entre 6 y 10 bar y un caudal de 500 m3/min. -Compresores rotativos: aumentan la presiónmediante un giro del rotor. Dos tipos: -Compresor de paletas:
-Red de distribución: es el conjunto de tuberías que conduce el aire comprimido a todos los
elementos del circuito neumático. Esta red parte del depósito y
garantiza la presión y la velocidad del aire en todos los puntos.
-Depósitos y acumuladores:
Los depósitos tienen la función de mantener la misma presión en todos los puntos del circuito. Gracias a esto , en caso de fallo eléctrico el circuito podría seguir funcionando ya que estes acumulan aire a presión e nsu interior.
Los acumuladores son aparatos que mantiene la misma presión en todos los elementos del circuito. Son muy similares a los depósitos pero de menor tamaño.
-Tratamiento de aire comprimido: para que el circuito funcione de forma óptima es necesario que sus elementos esten en perfecto estado. Para eso se necesitan unos dispositivos que eliminen las impurezas:
-FILTROS: se colocan en la entrada del compresor y así las impurezas quedan retenidas en el purgador.
-SEPARADORES: eliminan el aceite del circuito.
-COLECTORES DE CONDENSACIÓN: eliminan las partículas de gua del aire.
Los actuadores de movimiento lineal o cilindros son los elemntos encargados de convertir la energía del aire comprimido en un movimiento lineal. Existen varios tipo: -CILINDROS DE SIMPLE EFECTO: tienen una vía de entrada o salida del aire donde empuja al émbolo haciendo avanzar el vástago. El movimiento del vástago lo provoca un muelle.
-CILINDROS DE DOBLE EFECTO: tienen dos entradas. Si el aire por una el vástago avanza pero si el aire entra por la otra el vástago retrocede. Si durante este proceso entra ire por estas entradas el ciclindro para. Se usan cuando se necesita trabajar en las dos direcciones.
-CONSUMO DE AIRE: es la cantidad de aire necesaria para que un cilindro funciones correctamente. Se calcula en dunción de las condiciones normales, que son: 20ºC, 1.013 bar y 65% de humedad.
Para calcular el consumo de aire seguiremos los siguientes pasos:
1-En primer lugar, si se trata de un cilindro de doble
efecto, calcularemos el volumen de ambas cámaras. En la cámara posterior
el volumen será:
donde L es la carrera del pistón y D el diámetro del pistón.
Análogamente, calculamos el volumen en la cámara anterior:
donde d será el diámetro del vástago, ya
que el volumen ocupado por el vástago debe ser restado al volumen de la
cámara. El volumen de esta cámara anterior es menor que el de la cámara
posterior, como se puede observar en la expresión.
2-Si sumamos las dos expresiones anteriores, obtendremos el volumen del cilindro completo:
Si se trata de un cilindro de simple efecto,
solamente será necesario calcular el volumen de una cámara, por lo que
únicamente se utilizará la primera expresión del apartado a).
3-Como sabemos, la presión absoluta es la suma de la presión indicada por el manómetro y la presión atmosférica, es decir:
Pabs= Pman+ Patm
Aplicando la ley de Boyle-Mariotte:
Pabs · Vcil= Patm · Vaire
De esta expresión despejamos el volumen del aire de la expresión anterior, y nos queda:
4-Si suponemos una presión atmosférica de 1 kp/cm2, el volumen del aire será:
5-También habrá que considerar el número de ciclos por minuto
que realice el cilindro. La cantidad total de aire será el volumen de
aire calculado anteriormente multiplicado por el número de ciclos por
minuto (f).
Qaire= Vaire · f
-ESFUERZO SOBRE EL VÁSTAGO DE UN CILINDRO: el vástago de un ciclindro está sometido a varios esfuerzos como tracción o compresión. El pandeo es un esfuerzo que consiste en la deformación, compresión del vástago. Si esto se produce el cilindro no funciona porque no se mueve de forma lineal.
Las válvulas pueden son cajas con orificios que sirven para la entrada y salida del aire
comprimido. La forma en que se conectan dichos orificios en una posición
estable se llama posición y los orificios vías.
Las válvulas se componen de dos o más posiciones. Para cambiar de una posición
a otra se dispone de unos mandos en la propia válvula.
El número de vías y de posiciones de la válvula identifica su
funcionamiento. De hecho, en la nomenclatura de las válvulas se dice
primero el número de vías seguido del de posiciones. Por ejemplo, una válvula 3/2 es una válvula de tres vías y dos
posiciones.
Las posiciones que adopta el órgano distribuidor se representan por
cuadrados tantos como posiciones existan ( predominan dos y tres posiciones).
Las conexiones con tomas de presión consisten en la unión a tuberías
que enlazan con el compresor y con el escape.
Las vías se unen mediante líneas rectas que representan las
conducciones de aire que se establecen y el sentido de circulación del
aire se define por flechas.
-CONSTITUCIÓN DE VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS:
Las válvulas distribuidas constan de tres partes:
-CUERPO: recoge los conductos, orificios y demás elementos.
-ELEMENO MÓVIL: su desplazamiento obtiene las distintas posiciones.
-ELEMNTOS DE ACCIONAMIENTO: accionan la válvula. Hay tantos como tipos de mando.
Las válvulas distribuidoras se dividen en dos grupos: de asiento y de corredera.
-TIPOS DE ACCIONAMIENTO:
Hay tantos tipos de accionamiento como tipos de mandos.
-MANDO MANUAL: necesita la acción de una persona. Sólo se suele usar una, la que inicia el circuito.
-MANDO MECÁNICO: se activan por un mecanismo en movimiento, como un árbol de levas, o por
el émbolo de los cilindros. Se suelen usar como captadores de señal.
-MANDO NEUMÁTICO: se usan como órganos de regulación de los actuadores, necesitan válvulas más pequeñas que las controlen. Se realizan en
asiento plano y corredera.
Las dos posibilidades de pilotaje son pilotaje positivo (empuje del aire) y pilotaje negativo (escape del aire)
-MANDO ELÉCTRICO: obtienen la fuerza para desplazar la corredera de un electroimán. En un circuito necesitan otra instalación paralela para que funcione.
-FORMA CONSTRUCTIVA DE VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS:
-Válvulas 2/2:
Se encarga del paso del fluido. Tiene dos posiciones y dos vías: abierto y cerrado.
-Válvulas 3/2:
Permiten el paso del aire en una dirección y lo cortan en otra. Se utilizan para cilindros de simple efecto.
-Válvulas 4/2:
Permiten el paso del fluido en ambas direcciones. Se usa para cilindros de doble efecto.
-Válvulas 5/2:
Son una ampliación de las 4/2. Como tiene una vía más el escape de un cilindro de doble efecto puede ser indepensiente.
-Válvulas 4/3:
Sirven para cilindros de doble efecto como las 4/3 y 5/2. Además tienen una posición intermedia. No tienen muelle, sino un sistema mecánico o
eléctrico para poder fijar las tres posiciones.
-VÁLVULAS DE BLOQUEO:
Cortan el paso del aire comprimido para que este haga fuerza en la pieza de bloqueo y así reforzar su cierre. Existen los siguientes tipos:
-Válvulas anirretorno:
Es la más simple de todas. Corta el paso del aire en un sentido y lo permite en el otro.
-Válvulas selectora:
Tiene la función de suma. Tiene dos entradas y una salida. El bloqueo siempre se realiza sobre la entrada con menor presión.Es decir si hay presión en la entrada hay presión en la salida.
-Válvulas de simultaneidad:
Tiene la función de producto. También tiene dos entradas y una salida. El
bloqueo siempre se realiza sobre la entrada. Para
que exista señal a la salida, debe haber presión necesariamente en las
dos entradas.
Para que el vástago del cilindro 1.0 salga, deben activarse las dos
válvulas 3/2 manuales, normalmente cerradas. 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.
-Válvula estranguladora unidireccional:
Tiene las características de las de bloqueo y las de flujo. Se utilizan para regular la velocidad de los actuadores pero en un único sentido.
En la regulación de la velocidad de los cilindros neumáticos con
válvulas estranguladoras unidireccionales se distingue entre la
regulación a la salida y la regulación a la entrada.
En la estrangulación de la entrada o alimentación del cilindro se
controla el caudal de aire que entra en él, pero el aire de salida
circula libremente hacia el escape.
-Válvulas reguladores de flujo o caudal:
Regulan el paso del aire, es decir, disminuyen la cantidad de aire que circula por las tuberías. Existen dos tipos: las que actúan en los dos sentidos y las que actúan en un único sentido.
-Válvulas reguladoras de presión:
Regulan la presión del aire desde un valor nulo hasta un máximo. El ajuste puede realizarse a mano o mediante electricidad. Existen tres tipos:
-Válvulas limitadoras de presión: evitan que la presión exceda de un valor ajustado.
-Válvulas de secuencia: se conectan a una vía de trabajo.
-Válvulas reguladoras de presión: tienen una menbrana que regula la presión.
Captan la posición o presencia de un objeto. Todos ellos tienen que ser instalados en lugares
estratégicos y cuidadosamente situados para su correcto funcionamiento. Es importante tener en cuenta que cada elemento que se coloca en un
circuito neumático genera una oposición al paso de aire comprimido que,
en términos de rendimiento, se denomina pérdida de carga. -Captadores de presión:
Convierten la medida de presión neumática, entre 0,6 y 10 bar, en
señal eléctrica. Pueden ser instalados en cualquier parte
del circuito, ya que no requieren contacto físico.
Los presostatos tienen una cámara de aire con una membrana deformable
provista de un contacto que, al llenarse con aire a presión, es capaz
de cerrar un circuito eléctrico que envía una señal eléctrica.
Estos elementos son muy útiles como medida de seguridad, ya que
sirven para limitar la presión máxima que puede circular por un circuito
neumático y evitar que los elementos de la instalación o personas que
se encuentren en los alrededores puedan sufrir daños por explosiones o
cables sueltos.
-Captadores de posición:
-Por contacto: Se usan para emitir una señal en función del recorrido, como final de carrera o tope fijo.
-Microválvulas: Se utilizan para evitar contactos eléctricos en un circuito neumático.
-Sin contacto: Detectan la posición de un elemento sin entrar en contacto con él. Los
dispositivos más usuales son las fotocélulas y los detectores
magnéticos.
-Captador de proximidad: Detectan del aire que se refleja cuando se interpone una pieza en la corriente de salida que se emite desde el emisor.
-Amplificadores de señal:
Se utilizan para elevar la presión neumática de entrada. Son útiles en aquellas situaciones en las que es necesario intensificar
la presión de entrada en algún actuador del esquema neumático.
-Contadores neumáticos:
Registran las señales neumáticas y realizan una cuenta atrás desde un
número preseleccionado. Cuando la cuenta llega a cero, el contador emite
una señal neumática de salida, ya que permite el paso de aire entre la
entrada y la salida. Esta señal se mantendrá hasta que se preseleccione
de forma manual un número para una nueva cuenta atrás o se inicie con
una señal neumática.
-Diagrama de Grafcet:
El diagrama Grafcet es una herramienta de
representación gráfica sencilla del comportamiento de las sucesivas
etapas de un sistema lógico. Esta herramienta permite elaborar un modelo
del proceso que queremos automatizar, contemplando las entradas, las
acciones que deben realizarse y los procesos intermedios que provocan
estas acciones.
-Diagrama de movimientos:
-Espacio/fase:
En ellos se representa el ciclo de un elemento de trabajo en función de las fases respectivas y se anota el espacio recorrido.
Al pasar de la fase 1 a la fase 2, el cilindro avanza desde la posición
de reposo hasta que el vástago queda completamente fuera, acción que
ocurre al llegar a la fase 2. Desde ese momento se mantiene parado (fase
3), para volver a retroceder a partir de la fase 4, alcanzando en la
fase 5 la posición inicial.
-Espacio/tiempo:
Este diagrama permite comprender con claridad no solo el tiempo que
tardará en ejecutarse cada operación, sino cómo se desarrollará el
circuito neumático una vez activado y el orden de trabajo de cada
actuador. De este modo, si se ha cometido un error en la fase previa de
diseño, podrá ser fácilmente evidenciado y solventado.
Ambos cilindros parten desde la posición «vástago retraído» y finalizan
en la misma posición, siendo el cilindro A el primero en alcanzar la
posición «vástago fuera». -Esquema neumático: El esquema neumático es el plano de representación de
todos los elementos que componen el sistema neumático. En él se
representan los actuadores neumáticos, los elementos de mando, los
elementos de detección, los conductos y las líneas de conexión.
-Diagrama de mando:
Se representa el estado de conmutación de un elemento de control en
función de la fase o el tiempo, según el diagrama de movimientos que
acompañen. La Figura 7.46 muestra cómo se presenta una válvula en este
tipo de diagramas. La válvula 1.1 abre en la fase 2 y vuelve a cerrar en
la fase 5.
-TIPOS DE ACCIONAMIENTO:
-CONSTITUCIÓN DE VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS:
-Válvulas reguladores de flujo o caudal:
-Amplificadores de señal:
