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~ Tecnología tema 14 ~

Circuitos neumáticos

1.1 características técnicas del aire comprimido

El aire es un gas incoloro, insípido e inoloro compuesto por nitrógeno (80%) y oxígeno (20%) más otros pequeños gases. Las características son:

1. Abundancia: El aire está disponible en todo el mundo y es ilimitado.
2. Facilidad de transporte: El aire comprimido es fácilmente transportado por tuberías.
3. Facilidad de almacenaje: Se puede almacenar en depósitos fácilmente.
4. Temperatura: Es insensible a las variaciones de temperatura. Es un trabajo seguro en temperaturas extremas.
5. Estabilidad: No hay riesgo de explosión ni de incendio.
6. Limpieza: Es limpio y no contamina en caso de fuga.
7. Velocidad: Permite obtener velocidades de trabajo elevadas.

1.2 MAGNITUDES Y UNIDADES

1. Presión: es la fuerza que ejerce por unidad de superficie. La unidad de presión en el SI se denomina pascal, en honor a Blaise Pascal y se representa con el simbolo Pa.

P=F/S

Un pascal es la presión ejercida por una fuerza de un Newton (N) cuando se aplica perpendicularmente a una superficie de un metro cuadrado (m2).

2. Caudal: en un fluido es el volumen de este que fluye a través de una sección de un conductor en la unidad de tiempo.

Q=V/t

De acuerdo con el SI, esta magnitud se mide en m3/s. Aunque también se puede medir en: l/min, l/s, m3/min, m3/h.

2. CIRCUITO NEUMÁTICO

Un circuito neumático es un dispositivo formado por un conjunto de elementos unidos entre sí a través de los cuales puede circular el aire comprimido.

Componentes de un circuito neumático:

1. El grupo compresor: se encarga de suministrar la presión necesaria al aire para que este puede circular por el circuito.
2. Las tuberías: canalizan el caudal de aire hasta los elementos de trabajo.
3. Los actuadores neumáticos: son los encargados de desarrollar el trabajo. Se denominan genéricamente cilindros.
4. Los elemento de distribución: permiten o impiden el paso del aire y, de este modo, lo suministran a los distintos elementos de trabajo. Son las válvulas.
5. Los elementos auxiliares: desempeñan diversas funciones: protección, regulación, etc. Destacan dispositivos antirretorno y los reguladores de caudal.

3. GRUPO COMPRESOR

Para aumentar la presión la presión atmosférica de 1 atm se utiliza un grupo compresor. Está formado por: el compresor, el motor auxiliar, el refrigerador, el depósito, y la unidad de mantenimiento.

3.1 COMPRESOR

Elemento básico del grupo. Su función es aumentar la presión del aire que se aspira de la atmósfera. También suele tener un filtro para filtrar impurezas del aire.

3.2 MOTOR AUXILIAR

Comunica el movimiento de rotación al eje del compresor. Puede ser un motor eléctrico o de combustión.

3.3 REFRIGERADOR

Por la compresión, el aire puede llegar a calentarse hasta 150ºC. Lo que hace el refrigerador es disminuir esa temperatura hasta 25ºC y eliminar hasta un 80% de agua que contiene.

El calor debe disminuir con el procedimiento de refrigeración más adecuado. Hay 3 tipos:

1. En compresores pequeños, las aletas de refrigeración irradian el calor.
2. En compresores grandes, contienen un ventilador adicional, que evacua el calor.
3. En una estacion de compresion, hace falta un sistema de refrigeración por circulación de agua.

3.4 DEPÓSITO

En algunas instalaciones, disponen de un depósito para almacenar el aire comprimido para ser utilizado cuando se necesite.

3.5 UNIDAD DE MANTENIMIENTO

Para conseguir una buena calidad del aire hay que someterlo a tres operaciones: filtración, regulación y lubricación.

1. El filtro elimina las impurezas que contiene el aire, ya sean líquidas o sólidas. Después, el aire se para por un cartucho filtrante para completar su limpieza.
2. El regulador asegura una presión estable de aire en el circuito neumático. Se ve en un manómetro.
3. El lubricador añade aceite nebulizado al aire comprimido para evitar la oxidación y aseguran un buen deslizamiento.

5. ACTUADORES NEUMÁTICOS

Los actuadores neumáticos se encargan de transformar la energía neumática en energía mecánica.

Se clasifican en motores y cilindros.

5.1 MOTORES

Todos los motores neumaticos estan compuestos por elementos que hacen un movimiento de rotación, como palas o engranajes.

Características que aconsejan su utilización:

1. Facilidad de regulación continua, sin escalones, ni de par motor ni de velocidad de rotación.
2. Pequeñas dimensiones y peso reducido.
3. Insensibilidad, frente a los agentes externos como el agua, el polvo o las temperatura extremas.
4. Sencillez del mantenimiento.

5.2 CILINDROS

Un cilindro es un tubo de sección circular constante, cerrado por los extremos y en el interior se desliza un émbolo con un vástago que atraviesa un lado. El émbolo divide el cilindro en dos cámaras en las que se puede meter y sacar aire.

La capacidad de trabajo viene dada por las magnitudes de carrera y diámetro.

1. La carrera (e) es el desplazamiento que hace el émbolo dentro del cilindro.
2. El diámetro (D) determina la superficie del émbolo.

LA VÁLVULA 2/2.

Es una válvula distribuidora que tiene dos vías para el aire y dos posiciones de trabajo. Su funcionamiento: Su posición inicial entra por el orificio 1 pero la válvula impide el paso por lo que al presionar el vástago baja y el aire pasa entre los orificios 1 y 2 porque entran en contacto pero al soltar el vástago sube y la válvula se queda cerrada.

LA VÁLVULA 3/2.

Esta válvula tiene tres vías para el aire y dos posiciones de trabajo. Su funcionamiento: En su posición inicial entre aire por el orificio 1, está bloqueada pero mientras entran en contacto el orificio 2 y 3 para el escape. Al presionar el vástago entra aire por el orificio 1 y está en contacto por el orificio 2, el orificio de salida está bloqueada. Al soltar el vástago sube y se bloquea la entrada del aire y entran en contacto el orificio 2 y 3 para el escape de aire.

La diferencia respecto a la válvula 2/2 está en que al volver a la posición de reposo hay una vía de escape para el aire que previamente ha pasado a través de ella.

Es fundamental para gobernar un cilindro.

LA VÁLVULA 5/2.

Esta válvula tiene cinco orificios para el aire y dos posiciones de trabajo. El orificio 1 es la entrada de aire a presión. Orificios 2 y 4 son de utilización. Orificios 3 y 5 de escape. Su funcionamiento: Su posición inicial entra aire por el orificio 1 y está conectado con el orificio 2 mientras que los orificios 4 y 5 están comunicados actúan como escape. Al presionar el vástago se comunica los orificios 4 y 1 que es por donde pasa el aire mientras que los orificios 2 y 3 están comunicados y actúan como escape. Al soltar el vástago hace la misma acción que en su posición inicial.

Se puede controlar un cilindro de doble efecto.

OTRAS VÁLVULAS

Hay dos tipos de válvulas:

1. Válvulas de regulación:
1. Válvulas antirretorno; impiden el paso del aire en un sentido mientras que el aire circula en sentido contrario con una pérdida de presión mínima. Aunque haya circulación en sentido contrario, la presión debe vencer la resistencia del resorte y abrir la conducción.
2. Válvulas reguladoras bidireccionales; regulan la cantidad de aire en ambos sentidos.
3. Válvulas reguladoras unidireccionales; válvula formada por una antirretorno y reguladora bidireccional. Regulan en una sola dirección.
4. Válvulas reguladoras de presión; tiene que mantener constante la presión por debajo de un límite.
2. Válvulas de control:
1. Válvulas selectoras de circuito o de doble efecto, se comportan como puertas lógicas OR. Hay tres orificios de entrada de aire y de un pistón que puede desplazarse en el interior para bloquear una u otra entrada.
2. Válvulas de simultaneidad, se comportan como puertas lógicas AND. Estas válvulas tienen dos entradas y una salida. El aire solo puede pasar cuando hay presión en ambas entradas.