DIRECCIN GENERAL DE FORMACIN PROFESIONAL

DIRECCIN TCNICA DOCENTE

DEPARTAMENTO DE CURRCULO

MANUAL PARA EL PARTICIPANTE

CONTROL ELECTRONEUMTICO

ESPECIALIDAD:ELECTRONICA INDUSTRIALNIVEL DE FORMACION: Tcnico medio, Bachillerato TcnicoAbril, 2014TECNLOGICO NACIONAL

DEPARTAMENTO DE CURRICULO

UNIDAD DE COMPETENCIA: Automatizador IndustrialELEMENTOS DE COMPETENCIAS: Control Electro neumticoNDICE

Pgina(s)1INTRODUCCIN

1OBJETIVO GENERAL

1OBJETIVOS ESPECFICOS

2RECOMENDACIONES GENERALES

3UNIDAD I: INTRODUCCIN A LA NEUMTICA

31.Concepto bsico de la neumtica

31.1.Tcnica neumtica

41.2.Caracterstica del aire comprimido

51.3.Unidades empleadas y equivalencias

71.4.Fundamentos fsicos

111.5.Aplicacin de la neumtica

121.6.Ventajas y desventajas de la neumtica frente a la hidrulica

132.Generacin y alimentacin de aire comprimido

132.1.Compresor

142.1.1.Compresores alternativos de mbolo y de membrana

162.1.2.Compresores rotativos

192.2.Elementos auxiliares del compresor

202.2.1.Acumulador

212.2.2.Red de distribucin de aire comprimido

222.2.3.Secador de aire

242.3.Distribucin del aire

242.3.1.Tubos

242.3.2.Clasificacin de tubos segn su funcin

262.3.3.Clasificacin de tubos segn material

292.4.Tomas de presin

292.4.1.Racores ms representativos y accesorios diversos

312.4.2.Racores universales

312.4.3.Racores instantneos

322.4.4.Racores con funciones neumticas

342.5.Tipos de mando

362.6.Elementos de sistemas neumticos

362.7.Estructura de sistemas neumticos y flujos de las seales

37EJERCICIOS DE AUTOEVALUACIN

38UNIDAD II: SIMBOLOGA Y NORMAS EN LA NEUMTICA

381.Smbolo y descripcin de los componentes

382.Smbolos de tipo general

403.Smbolos de convertidores de energa

403.1.Simbologa de compresor y motores

403.2.Simbologa de cilindros neumticos

413.3.Smbolos de convertidores de presin

414.Smbolos de vlvulas distribuidoras

425.Smbolos de accionamientos de las vlvulas

436.Simbologa de vlvulas de bloqueo y reguladores de caudal

437.Smbolos de vlvulas de presin y de seguridad

448.Simbologas de filtros, purgadores y lubricadores

449.Simbologa de dispositivos y aparatos diversos

4510.Smbolos neumticos no normalizados

4510.1.Smbolos de transformadores de energa y vlvula

4510.2.Simbologa de cilindros especiales

4610.3.Simbologa de captadores o detectores de seales

4611.Simbologa de temporizadores neumticos

4712.Smbolos lgicos

4713.Smbolos de elementos complementarios

4914.Smbolos elctricos empleados en sistemas electro neumticos

4914.1.Smbolos de elementos de interrupcin/conmutacin e interruptores/conmutadores especiales

5114.2.Smbolos de interruptores con retardo de contacto o de interrupcin de contacto e Interruptores con accionamiento

5314.3.Smbolos de accionamientos electromecnicos y electromagnticos

5414.4.Smbolos de accionamientos electromecnicos para rels y contactores electromagnticos

5714.5.Smbolos de transformadores

5814.6.Simbologa de lmpara pilotos, indicadores con reposicin automtica, alarmas de bocina y sirena

5914.7.Smbolos de tipos de tensiones y corrientes, conexiones y conmutacin

6014.8.Simbologa de lneas y conexiones

6114.9.Smbolos de instrumentos de medicin

6115.Letras de identificacin del tipo de elemento operacional empleados en los sistemas de control elctricos y electro-neumticos

65EJERCICIO DE AUTO EVALUACIN

66UNIDAD III: ELEMENTOS DE ENTRADA, PROCESADORES DE SEAL Y DE MANIOBRA NEUMTICOS

661.Vlvulas distribuidoras y de mando

662.Vlvulas de vas

673.Diseo de vlvulas

673.1.Vlvulas de 2/2 vas

683.2.Vlvulas de 3/2 vas

683.3.Vlvulas de 3/2 vas servo-pilotada

683.4.Vlvulas de 4/2 vas

683.5.Vlvulas de 4/3 vas

693.6.Vlvulas de 5/2 vas

693.7.Vlvulas de 5/3 vas

693.8.Vlvula antirretorno desbloqueable

703.9.Vlvula estranguladora

703.10.Vlvula antirretorno

703.11.Vlvula antirretorno estranguladora

703.12.Vlvula de simultaneidad (funcin lgica Y)

713.13.Vlvula selectora (funcin lgica O)

713.14.Vlvula de escape rpido o purgadora

713.15.Vlvula de secuencia

713.16.Vlvulas temporizadora

723.17.Regulador unidireccional

723.18.Cabezal de interruptor de vaco

723.19.Tobero de succin de vaco (ventosa)

753.20.Contador neumtico

753.21.Medidor de presin (manmetro)

764.Actuadores neumticos

764.1.Propiedades de los cilindros

764.2.Cilindros de simple efecto

774.3.Cilindro de doble efecto

774.4.Cilindro de accionamiento

774.5.Cilindros de doble efecto con amortiguacin en posiciones finales

774.6.Cilindros de doble efecto con doble vstago

774.7.Cilindros de doble efecto con vstago doble unidos por yugos

784.8.Cilindros multi posicional

784.9.Actuador lineal neumtico sin vstago

784.10.Actuador lineal neumtico sin vstago

784.11.Actuador lineal neumtico sin vstago con amortiguadores regulables

784.12.Estructura de los cilindros

795.Motores neumticos

805.1.Motores de paletas

815.2.Motores de pistones radiales

815.3.Actuadores giratorios tipo cremallera

826.Pinzas neumticas

85EJERCICIO DE AUTOEVALUACIN

86UNIDAD IV: DISPOSITIVOS DE PROCESAMIENTO DE SEALES ELCTRICAS

861.Elementos sin retencin Pulsadores

862.Interruptores con retencin

873.Interruptores mecnicos de final de carrera

874.Detectores de proximidad segn el principio de Red

874.1.Detectores de proximidad inductivos

884.2.Detectores de proximidad capacitivos

884.3.Detectores de proximidad pticos

905.Convertidor de seales neumtico-elctrico

916.Interruptor de presin diferencial

917.Presostato

928.El rel

939.Rels temporizadores

9410.Contactores electromagnticos

96EJERCICIO DE AUTOEVALUACIN

97UNIDAD V: SISTEMAS DE PROCESAMIENTO DE SEALES NEUMTICAS Y ELCTRICAS

971.Seleccin y comparacin de medios de trabajo

982.Desarrollo de un sistema de trabajo

982.1.Diagrama de tiempo

992.2.Diagramas de seal de mando

1012.3.Sistema de representacin de la secuencia mediante Grafcet

1032.4.Diseo de circuitos neumticos por mtodos sistemticos

1032.4.1.Mtodos sistemticos en la realizacin de esquemas

1042.4.2.Formacin de grupos de seal neumtica

1053.Conexin de memorias en cascada

1074.Alimentacin de memorias conectadas en cascada

1095.Diseo de esquemas mediante conexin en cascada

1126.Actividades prcticas

1126.1.Accionamientos de cilindros de simple efecto

1166.2.Accionamientos de cilindros de doble efecto

1216.3.Uso de la funcin lgica O

1226.4.Uso de la funcin lgica Y

1236.5.Utilizacin de vlvula temporizadora neumtica

1246.6.Mando de actuadores lineales de simple y doble efecto a travs de electrovlvulas

130EJERCICIO DE AUTOEVALUACIN

131GLOSARIO

132BIBLIOGRAFA

INTRODUCCINEl manual del participante Control Electro neumtico pretende que los/las participantes adquieran las destrezas y habilidades necesarias para realizar trabajos de mantenimiento en mquinas y equipos que utilizan la electricidad y el aire comprimido como otra fuente de energa, consiguindose con esta tecnologa, simplificar y agilizar el movimiento en las mquinas, logrando automatizar de manera beligerante muchos procesos, que con la mecnica convencional es muy difcil de lograrlo.

El manual contempla cinco unidades modulares, presentadas en orden lgico iniciando con los elementos ms sencillos hasta llegar a los ms complejos. El manual del participante est basado en sus Mdulos Formativos y normas Tcnicas respectivas y corresponde a la unidad de competencia Automatizador Industrial de la especialidad de Tcnico Medio en Electrnica y Bachiller Tcnico en Electrnica. y se abordar en un total de 100 horas.

Se recomienda realizar las actividades y los ejercicios de auto evaluacin para alcanzar el dominio de la competencia: Control Electro neumtico. Para lograr los objetivos planteados, es necesario que los y las participantes tengan en cuenta la importancia que tiene esta tecnologa hoy en da tanto en la mecnica y como en la robtica.OBJETIVO GENERAL Realizar mantenimiento preventivo o correctivo a sistemas de control electro neumtico en mquinas industriales las cuales realizan diversas operaciones, aplicando procedimientos tcnicos y normas de seguridad.OBJETIVOS ESPECFICOS Identificar correctamente el sistema de distribucin y alimentacin de aire comprimido segn normas tcnicas establecidas en el plano. Verificar correctamente estado tcnico de los filtros instalados en la red de alimentacin y unidades de mantenimiento de acuerdo a especificaciones y normas tcnicas. Verificar correctamente la existencia de presin de aire en manmetros, distribuidores y salidas de alimentacin de los elementos procesadores de seales, actuadores lineales y giratorios, aplicando las normas de seguridad. Identificar diferentes elementos de mando y regulacin de seales para el gobierno de pre-accionadores y actuadores neumticos y electro neumticas mediante plano de la mquina.

Diagnosticar correctamente estado tcnico de diferentes elementos actuadores, pre-accionadores y controladores mediante la manipulacin de instrumentos de medicin.

Verificar correctamente tensin elctrica en circuitos de mando y regulacin de seales para el gobierno de pre-accionadores y actuadores electro neumtico mediante el sistema de procesamiento de seales elctricas. Reemplazar correctamente dispositivos de proteccin, pilotos o mando averiados. Verificar correctamente funcionamiento de mquina en reparacin atendiendo la secuencia de operacin lgica de la misma.RECOMENDACIONES GENERALESPara iniciar el estudio del manual, debe estar claro que siempre tu dedicacin y esfuerzo te permitir adquirir la unidad de competencia a la cual responde el Mdulo Formativo de control Electro neumtico. Al iniciar el estudio de los temas que contiene el manual, debe estar claro que tu dedicacin y esfuerzo te permitir adquirir la competencia a la cual responde el mdulo formativo.

Al comenzar un tema, debes leer detenidamente los objetivos y recomendaciones generales.

Trate de comprender las ideas y analcelas detenidamente, para comprender objetivamente los ejercicios de auto evaluacin.

Consulte siempre al instructor, cuando necesite alguna aclaracin.

Ample sus conocimientos con la bibliografa indicada u otros textos que estn a su alcance.

A medida que avance en el estudio de los temas, vaya recopilando sus inquietudes o dudas sobre stos, para solicitar aclaracin durante las sesiones de clase.

Resuelva responsablemente los ejercicios de auto evaluacin.

UNIDAD I: INTRODUCCIN A LA NEUMTICA1. Concepto bsico de la neumticaEn la antigedad, los griegos en su bsqueda de la verdad fueron cautivados por cuatro elementos que se presentaban con relativa continuidad y abundancia, estos eran: el agua, el aire, el fuego y la tierra.

De estos cuatro elementos, uno en particular, el aire, posea por su naturaleza voltil y presencia transparente, la ms fina expresin de la materia, que en otras densidades o estados constitua adems los otros elementos, era casi el alma. De los antiguos griegos procede la expresin PNEUMA que designa la respiracin, el viento y en filosofa que significa el alma. En consecuencia de la derivacin de la palabra Pneuma se obtuvo el concepto de NEUMTICA que trata sobre los movimientos y procesos del aire el cual se utiliza como vehculo para transmitir energa.A partir del estudio realizado por los griegos, el aire se us de muy diversas formas, en algunos casos, tal como se presenta en la naturaleza, o sea, en movimiento. Un ejemplo de su aprovechamiento fue la navegacin en vela, la que se constituy en la ms antigua forma de aprovechamiento de la energa elica. Ms, tarde los molinos de viento la transformaron en energa mecnica, permitiendo en algunos casos mover moliendas y en otros bombear caudales importantes de agua unos cuantos metros por encima del nivel del mar en el que estaban operando.

El aire presenta connotaciones muy importantes desde el punto de vista de su utilizacin. Desde su necesidad para la vida (el ser humano, sin saberlo, llena en sus pulmones el compresor ms antiguo de la historia, capaz de bombear 100 litros de aire por minuto con un a presin entre 0.02 y 0.08 bar) hasta contener olas en el mar o impedir el congelamiento de agua por burbujeo.

Las investigaciones en el campo de las aplicaciones del aire comprimido no han terminado todava. Los robots, la manipulacin, los autmatas programables y otras diversas prestaciones no han hecho perder ni un pice el atractivo de la NEUMTICA en la nueva generacin tecnolgica. Actualmente, es posible realizar elevados ciclos de trabajo con una vida largusima de estos componentes. Utilizando la electrnica como mando, se ofrecen soluciones inmejorables para muchos problemas de automatizacin industrial.

1.1. Tcnica neumticaLa tcnica neumtica junto a la oleo hidrulica (conocida tambin como Hidrulica), constituyen hoy da, el complemento ideal de la mecnica en cualquier proceso de produccin moderno. Muchos problemas de ingeniera, a lo largo de los aos, han sido resueltos mediante la mecnica tradicional, pero con la incorporacin relativamente reciente de estas tecnologas se ha conseguido simplificar las mquinas haciendo ms sencillos los movimientos, a la vez que se ha logrado cierto grado de automatizacin de forma sencilla y econmica. La automatizacin se ha convertido con el paso del tiempo en una necesidad cotidiana, que no slo afecta ya a las grandes empresas, sino a cualquier industria independientemente de su capacidad de produccin, donde se requiere sustituir los procesos manuales por mecanismos y mquinas automticos, que eviten en lo posible la participacin directa del hombre para lograr mayor rapidez y seguridad en los sistemas productivos.

La neumtica juega un papel importante debido, sobre todo, a que resulta muy flexible y capaz de ser utilizada en prcticamente cualquier tipo de industria.

Al igual que la energa elctrica, la energa neumtica suele encontrarse fcilmente disponible, en cualquier taller o industria, por pequea que sea, posee un compresor general que alimenta diferentes puntos de la planta de produccin, desde donde se toma para ser utilizada. El proyectista de sistemas neumticos disea el equipo, conecta el dispositivo o mquina a esos puntos, y se olvida por completo de la produccin de la energa.

Es necesario advertir tambin, que no siempre puede ser utilizada esta forma de transmisin de energa ya que tiene ciertas limitaciones, la mayor de ellas es, por supuesto, la fuerza, ya que con la neumtica no es conveniente sobrepasar los 30.000 N o (3000 Kp) de fuerza directa. Otra limitacin importante es el ruido; existen actividades, como por ejemplo centros hospitalarios, donde su uso est muy limitado debido al ruido que producen los escapes de aire de los diferentes componentes.

1.2. Caracterstica del aire comprimidoEl aire comprimido empleado en la industria, es aire de la atmsfera sometido a presiones de hasta unos 12 bar (12 Kp/cm2) aproximadamente, es una energa fcilmente transportable, pero no se recomiendan grandes distancias en su distribucin debido a las prdidas de carga que se originan en tuberas y racores de unin. Esta energa se puede almacenar en depsitos que eviten el continuo funcionamiento de los compresores con lo cual se alarga la vida til de estas mquinas.

El aire, como se sabe, es un gas casi perfecto caracterizndose esencialmente por su fluidez, compresibilidad y elasticidad. La fluidez permite a sus partculas no ofrecer resistencia apenas al deslizamiento; la compresibilidad, hace que una determinada cantidad de gas pueda reducir su volumen si ste se encuentra en un recinto hermticamente cerrado; la elasticidad permite que al comprimirlo en ese mismo recinto, ejerza sobre sus paredes una determinada presin, normal a las superficies en contacto, como lo muestran las figuras 1 y 2.

De estas caractersticas esenciales destaca la compresibilidad, cualidad sta que lo diferencia de los lquidos empleados en la hidrulica. Segn el uso que se haga del aire comprimido esta caracterstica puede ser positiva, o bien, resultar perjudicial. As, al someter a compresin el aire encerrado dentro de un cilindro, el pistn cede y, al igual que un resorte helicoidal mecnico, la deformacin experimentada ser directamente proporcional a la fuerza aplicada (Vea las siguientes figuras 3, 4 y 5). Constituye pues el aire un excelente resorte que puede ser utilizado como elemento amortiguador, cuando el volumen est controlado sin escape posible, o bien, con el escape regulado. Los mecanismos accionados con este medio son mecanismos que poseen cierta elasticidad y capacidad de amortiguamiento.

Esta cualidad resulta negativa en un buen nmero de casos, debido precisamente a ese retroceso del pistn, si se supera una determinada fuerza de reaccin. Tambin es problemtica la imposibilidad de detener la carrera del cilindro cuando ste deja de ser alimentado, si el caudal de alimentacin de aire se detiene bruscamente, el cilindro no para, sino que sigue avanzando hasta que las fuerzas de una y otra cmara se igualan, o bien, un tope mecnico lo detiene, el gas comprimido al quedar libre dentro de la cmara se expansiona, ya que en la otra no existe retencin por estar el aire en contacto con la atmsfera.

Otra de las caractersticas que ofrece este medio de transmisin es que el aire comprimido es antideflagrante, y por tanto, insustituible en ambientes explosivos o con riesgo de incendio. Puede tambin regularse el flujo con facilidad, simplemente estrangulando el paso segn se muestra en la figura 6. Y para terminar, otra de las cualidades notables que ofrece el aire comprimido, es la de poder regular los esfuerzos en los elementos de trabajo, controlando la presin del fluido de una forma muy simple, como lo muestra la figura 7.

1.3. Unidades empleadas y equivalenciasLas magnitudes fundamentales en el Sistema Internacional de Medidas (SI) son: La longitud, la masa y el tiempo, obtenindose las dems como combinacin de estas tres. Este sistema de uso universal en la actualidad, utiliza como medida de longitud el metro (m), el kilogramo como unidad de masa (kg) y como unidad de tiempo, el segundo (s).

En el sistema SI, la fuerza es una magnitud derivada cuya unidad es el newton (N) que, en funcin de las unidades bsicas, se expresa as:

Es preciso insistir ms sobre la unidad de fuerza ya que en ingeniera es la ms utilizada, junto a la unidad de longitud. La razn est en que la fuerza puede medirse directamente. No ocurre as en fsica donde lo que se prefiere en general es la masa, que es invariable e independiente del lugar que ocupe en el espacio.

Dado que actualmente se est en plena transicin del Sistema Tcnico al Sistema Internacional, se har todava alusin al Sistema Tcnico en algunos casos, sobre todo en lo que se refiere a las unidades de fuerza. En el caso de la fuerza, la equivalencia es:

Tradicionalmente para medir la presin se han empleado las unidades: atmsfera, bar, pascal, mm de columna de Hg y m de columna de agua. Con la entrada del sistema internacional, la tendencia es la de unificar criterios empleando las unidades recomendadas, pero como ocurre en otros campos, el pascal (Pa), del SI es demasiado pequeo para las presiones normales de trabajo en neumtica. Por esta razn se emplea la dcima parte del Megapascal (MPa), o bar, cuya equivalencia es:

Las unidades Kp/cm2 y atmsfera (atm), muy empleadas en neumtica hasta hace bien poco, deben dejar de utilizarse y ser sustituidas por el bar.

En relacin a las unidades de mm de Hg y m columna de agua, se emplean con frecuencia, sobre todo la primera, en el caso de depresiones o presiones por debajo de la atmosfrica y tambin para expresar pequeas presiones por encima de sta.

Las presiones neumticas se definen por encima de la presin atmosfrica normal, que equivale a 1,013 bar o, aproximadamente, 1 kp/cm2.

En el grfico de la figura 8. se observa lo dicho anteriormente. El estado por debajo del cero absoluto, se conoce por vaco aunque, en la prctica, y a nivel industrial, se consideran tcnicas de vaco aquellas que utilizan el aire a presiones inmediatamente por debajo de la atmosfrica.

Las caractersticas de los aparatos neumticos, la presin de trabajo de un cilindro, o cualquier clculo donde se vean involucradas las presiones, se referirn siempre a presiones relativas o presiones medidas sobre la presin de referencia atmosfrica.

1.4. Fundamentos fsicos

El aire es una mezcla de gases de aproximadamente de 78 Vol % de nitrgeno y aproximadamente de 21 vol % de oxgeno

El aire contiene, adems, un % de dixido de carbono, un pequeo % de gases nobles como el argn, % de hidrgeno, % de nen, % de helio, % criptn y % de xenn.

Para facilitar el entendimiento de las leyes fsicas se incluye a continuacin una lista de las magnitudes fsicas. Los datos corresponden al Sistema Internacional de Unidades (Sl).

Unidades fundamentales

MagnitudDimensinNombre y smbolo

LongitudLmetro (m)

MasaMkilogramo (kg)

Tiempotsegundo (s)

TemperaturaTKelvn (K, O C = 273 K)

Unidades derivadas

MagnitudDimensinNombre y smbolo

FuerzaFNewton (N). 1N 1kg x m/s2

SuperficieAmetro cuadrado (m2)

VolumenVmetro cbico (m3)

CaudalQ(m3/s)

PresinpPascal (Pa)

1Pa = 1Nm

1bar = 105Pa

Conversin de un sistema a otro

1 N = 1/9,81 kgf = 1/9,81 kp

1 kgf = 1 kp = 9,81 N

1 J = 1/98lkgm

1 kgm = 9,81 J

1 W = 0,102 kg.m/seg

1 kgm/seg = 9,81 W

1 W = 0,00 136 CV.

1 CV. = 736 W

Ley de newtonFuerza = Masa x Aceleracin F = m x a

En caso de cada libre, la aceleracin (a) es sustituida por la aceleracin normal de la gravedad g 9,81 m/s2PresinUn Pascal (1Pa) corresponde a la presin que ejerce una fuerza perpendicular de 1N sobre una superficie de 1 m2 La presin imperante en la superficie terrestre es denominada presin atmosfrica (pamb), esta presin tambin es denominada presin de referencia.La presin superior a esta presin de referencia es denominada sobrepresin (+pe), mientras que la presin inferior a ella se llama subpresin (-Pe), observe el siguiente diagrama, ofrece una informacin detallada al respecto:

Fig. 9. Diagrama de presionesLa presin atmosfrica no es constante, su valor cambia segn la ubicacin geogrfica y las condiciones meteorolgicas. La presin absoluta (Pabs), es el valor relacionado a la presin cero (en vaco), esta presin absoluta es la suma de la presin atmosfrica ms la sobrepresin o subpresin. En la prctica suelen utilizarse sistemas de medicin de la presin que solo indican el valor de la sobrepresin +pe. El valor de la presin absoluta (Pabs) es ms o menos 1 bar (100 kPa) ms elevado.

El aire, como cualquier gas, carece de forma determinada si se le deja libre, pero encerrado en cualquier recinto adopta la forma de ste pudiendo ser comprimido al someterlo a presin. Si la presin cesa y el recinto aumenta su volumen (como lo que ocurre en una chimbomba), el aire tambin lo har en la misma proporcin que aqul.

La ley de Boyle-Mariotte aplicada a gases perfectos dice que a temperatura constante, la presin absoluta es inversamente proporcional al volumen, o sea:

En las siguientes figuras 10, 11 y 12, de la siguiente pgina, se muestran tres situaciones diferentes de un gas donde fuerzas exteriores F1, F2, y F3, de menor a mayor, comprimen el gas interior de las cmaras cerradas hermticamente. El volumen de gas en dichos recintos es inversamente proporcional a la fuerza aplicada, o lo que es lo mismo, a las presiones del gas.

Esta ley fsica puede ser aprovechada para conseguir un resorte o amortiguador donde la fuerza no sea proporcional al desplazamiento, sino que resulte constante. As conectando la cmara de un cilindro directamente al depsito del compresor a travs de la red, de forma tal que el volumen del depsito y el del cilindro estn comunicados, como lo muestra la figura siguiente, se tendr:

La fuerza F ser prcticamente constante aunque el vstago ceda, tal y como se muestra en el grfico. Esta fuerza ser la resultante de multiplicar la presin de la red por la superficie del pistn del cilindro.

Otra de las leyes de inters es la de Gay-Lussac que dice que, a presin constante, el volumen ocupado por un gas perfecto es directamente proporcional a la temperatura absoluta del mismo.

Donde la temperatura absoluta se expresar en grados Kelvin.

El caudalEl caudal que circula por un conducto de un elemento neumtico es la cantidad de aire que atraviesa dicho conducto en un determinado tiempo. Generalmente se expresa en longitud minutos (l/min) o en metros cbicos hora (m3/h).

El caudal nominal de un componente neumtico, es la cantidad de aire por unidad de tiempo que puede circular por l, con una presin absoluta de entrada de 7 bar, y una presin, tambin absoluta, de 6 bar a la salida. Todo ello en un medio con temperatura ambiente de 20 C.

Para medir el caudal se emplea en la prctica un coeficiente de caudal o factor de flujo, que se suele representar por el smbolo Kv, y que mediante la correspondiente operacin, puede convertirse en el caudal real expresado en las unidades anteriormente mencionadas. Este coeficiente condensa las caractersticas de los pasos internos de las vlvulas y otros elementos neumticos, por el cual circula este fluido.

El coeficiente de caudal Kv representa el nmero de litros de agua que en condiciones normales de presin y temperatura 760 mm de columna de mercurio y 20 oC de temperatura circula a travs de un componente neumtico y que produce una cada de presin de 1 bar.

Para determinar este coeficiente se emplea un circuito como el indicado en la figura 14, donde se aprecia el aparato que se quiere medir (2), los manmetros (1) y (3), el estrangulador de flujo (4) y el caudalmetro (5).

Fig. 14. Determinacin del coeficiente Kv.

Normalmente en las tablas de caractersticas de las vlvulas y otros elementos, se indica directamente este coeficiente, que de alguna manera es proporcional al caudal de aire en 1/mm y a presin atmosfrica normal, que circular por el aparato con una cada de presin indicada.

El caudal de la vlvula en funcin del factor Kv se calcula a travs de la expresin siguiente:

donde:

Q = Caudal en 1/mm a presin normal.

Kv = Coeficiente de caudal.

Ps = Presin absoluta de salida en el aparato en bar, o presin de utilizacin en el sistema.

Ap = Cada de presin.

T = Temperatura del aire en C.

Esta frmula se considera vlida para cadas de presin iguales o inferiores a la mitad de la presin absoluta de entrada. A temperaturas normales de trabajo, el valor de la segunda raz puede despreciarse ya que se aproxima al valor 1. Por tanto la expresin anterior puede sustituirse en estos casos por la siguiente:

Otra forma de expresar el coeficiente anterior es a travs del factor Cv que se utiliza en Estados Unidos, en este caso, el caudal nominal de la vlvula en l/min. se obtiene utilizando una expresin similar a la anterior, pero con una constante diferente. As pues, y teniendo en cuenta las equivalencias anteriores, se tendr:

Al igual que en el caso anterior, esta expresin puede simplificarse eliminando la segunda raz.

1.5. Aplicacin de la neumticaLas aplicaciones del aire comprimido no tiene lmites: desde la utilizacin, por parte del ptico, de aire a baja presin para comprobar la presin del fluido en el ojo humano, a la multiplicidad de movimientos lineales y rotativos en mquinas con procesos robticas, hasta las grandes fuerzas necesarias para las prensas neumticas y martillos neumticos que rompen el hormign.

Las siguientes son aplicaciones del control neumtico en las industrias:

1) Accionamiento de vlvulas para aire, agua o productos qumicos.

2) Accionamiento de puertas pesadas o calientes.

3) Descarga de depsitos en la construccin, fabricacin de acero, minera e industrias qumicas.

4) Apisonamiento en la colocacin de hormign.

5) Elevacin y movimiento en mquinas de moldeo.

6) Pulverizacin de la cosecha y accionamiento de otro equipamiento tractor.

7) Pintura por pulverizacin.

8) Sujecin y movimiento en el trabajo de la madera y la fabricacin de muebles.

9) Montaje de plantillas y fijaciones en la maquinaria de ensamblado y mquinas herramientas.

10) Sujecin para encolar, pegar en caliente o soldar plstico.

11) Sujecin para soldadura fuerte y normal.

12) Operaciones de conformado para curvado, trazado y alizado.

13) Mquinas de soldadura elctrica por puntos.

14) Ribeteado.

15) Accionamiento de cuchillas para guillotinas.

16) Mquinas de embotellado y envasado.

17) Accionamiento y alimentacin de maquinarias para trabajar la madera.

18) Plantillas de ensayo.

19) Mquinas herramientas, mecanizado o alimentacin de herramientas.

20) Transportadores de componentes y materiales.

21) Manipuladores neumticos.

22) Calibrador automtico o verificacin.

23) Extraccin del aire y elevacin por vaco de placas finas.

24) Tornos de dentistas.

25) y muchas ms.

1.6. Ventajas y desventajas de la neumtica frente a la hidrulica1.6.1. Ventajas

Sectores industriales como: alimentacin, ensamblaje y manipulacin, sistemas robotizados o industrias de procesos continuo, son automatizados, en gran parte, neumticamente por las ventajas que esta tecnologa ofrece, tales como:

Elasticidad, puesto que puede ser almacenada en recipientes una vez comprimido.

No posee caractersticas explosivas, aun habiendo sido comprimido.

La velocidad de los actuadores es elevada (1m/s).

Los cambios de temperatura no alteran sus prestaciones.

Es una tcnica limpia (desde el punto de vista macroscpico).

Su coste no es elevado.

Simplifica enormemente la mecnica.

Por lo tanto, la NEUMTICA, es una tecnologa imprescindible como interfase de potencia entre la electrnica de mando y el trabajo a desarrollar.

Un sistema de potencia fluida es el que transmite y controla la energa por medio de la utilizacin de lquido o gas presurizado. En la neumtica, esta potencia es aire que procede de la atmsfera y se reduce en volumen por compresin, aumentando as su presin.

El aire comprimido se utiliza principalmente para trabajar actuando sobre un mbolo o paleta.

La utilizacin correcta del control neumtico requiere un conocimiento adecuado de los componentes neumticos y de su funcin para asegurar su integracin en un sistema de trabajo eficiente. Aunque normalmente se especifique el control electrnico usando un secuenciador programable u otro controlador lgico, sigue siendo necesario conocer la funcin de los componentes neumticos en este tipo de sistema

En este curso trataremos la tecnologa de los componentes de sistemas de control, describe tipos y caractersticas de diseos de equipos de tratamiento de aire, actuadores y vlvulas, mtodos de interconexin y presentaremos los circuitos neumticos fundamentales.

1.6.2. Desventajas

Los inconvenientes ms significativos de la neumtica frente a la hidrulica son los siguientes: La neumtica tiene fuerza limitada a unos 30,000 N (3,000 Kp), en la hidrulica no existe lmite. Represente un mayor coste para la produccin de energa.

La compresibilidad del aire presenta un problema en no pocos casos, si se superan reacciones en el vstago superiores a la propia fuerza del cilindro, ste retrocede. Esto no ocurre en la hidrulica, donde el aceite es apenas comprensible y basta con incorporar en la salida una vlvula antirretorno para resolver el problema.

Los escapes de aire producen mucho ruido, pero la incorporacin de silenciadores en los escapes reduce el problema, pero no los elimina. El aire una vez utilizado, es evacuado al exterior sin poder ser reutilizado. Ello supone una cierta suciedad en los escapes y en el entorno, debido fundamentalmente al aceite de lubricacin que lleva en suspensin el aire de las instalaciones convencionales.En cualquier caso, la utilidad del aire comprimido en muchas aplicaciones, evidencia las grandes ventajas que estos sistemas poseen. Ambas tecnologas son comparables, y en general, cada una de ellas tiene su propio campo de aplicacin, por lo que las dos no pueden ser consideradas como superior e inferior la una de la otra.2. Generacin y alimentacin de aire comprimido2.1. CompresorEl compresor es el componente principal de toda la cadena de produccin de aire comprimido, normalmente, y a nivel industrial, se montan en un recinto especialmente acondicionado, aunque existen tambin equipos generadores porttiles de tamao reducido o mediano que se transportan al lugar del consumo. Generalmente algunos son alimentados por motores elctricos, aunque pueden ser alimentados tambin por motores trmicos, sobre todo los porttiles.

Tradicionalmente l o los compresores se han instalado siempre en recintos especiales o apartados, o bien, en pequeas edificaciones fuera del edificio de produccin pero cercanas al mismo. Dos razones importantes se pueden aducir a esa decisin: Por una parte el molesto ruido de los compresores de mbolo, y por otra, la supuesta mayor limpieza del aire exterior frente al aire interior de la planta industrial, sin olvidar tampoco la mejor refrigeracin por aireacin natural que ofrece esta ubicacin.

El empleo cada vez ms frecuente de compresores sofisticados y silenciosos da mayor flexibilidad a la instalacin. El ruido ya no representa un problema, y adems, el propio equipo del compresor integra refrigeradores tanto para el aire comprimido, como para el circuito de aceite refrigerador de la cmara de compresin.

Los compresores ms utilizados todava son los de mbolos, debido sobre todo a que resultan ms econmicos y con prestaciones suficientes para el consumo medio industrial. El gran problema que presentan es el excesivo ruido que producen y que todos conocemos a travs de los compresores porttiles empleados en pequeos talleres de vulcanizacin que existen en la ciudad.

Dentro de los compresores giratorios se pueden enumerar los rotativos multicelulares de marcha silenciosa y de concepcin ms moderna, el de tornillo y el de ua, ambos muy silenciosos tambin. Los turbocompresores son generadores concebidos para obtener grandes caudales pero a muy baja presin por lo que no se utilizan apenas en neumtica.

Las caractersticas fundamentales de un compresor son el caudal suministrado y la presin. El caudal se proporciona en diferentes medidas: 1/mm, 1/S, y m3/min. esta caracterstica se facilita en condiciones de aire a la presin atmosfrica y temperatura normal.

El caudal suministrado por el compresor debe adaptarse al consumo general de los diferentes elementos de trabajo de la planta industrial, y en cuanto a la presin, lo que se hace es regularla a la salida entre unos valores mximos y mnimos, que controlan los presostato.Varias son las formas de evitar que el compresor trabaje cuando se alcance el valor mximo establecido, y se ponga en marcha al descender al valor mnimo. Una de ellas es el funcionamiento intermitente del motor, se pondr en marcha ante el valor mnimo tardado en el presostato, y se parar cuando se alcance el valor mximo. Este procedimiento se usa principalmente en compresores de reducida potencia donde la puesta en marcha y parada frecuente del motor no presenta problema alguno, en los compresores de mayor potencia tambin se usa, sobre todo si se dispone de un depsito ampliamente dimensionado y acumuladores capaces de mantener un cierto tiempo el motor en reposo.

A veces es ms conveniente mantener todo el tiempo el motor en marcha aunque unas veces desarrolle potencia, y otras gire en vaco. De esta forma se evitan los excesivos consumos en los arranques y adems, mientras funciona en este estado, se van refrigerando todos los circuitos auxiliares del compresor. Mientras funciona el motor, los rganos de aspiracin y el mecanismo generador de presin tambin lo hacen. Para que el motor trabaje sin carga, se pueden utilizar varios procedimientos, todos ellos muy simples: el aire aspirado puede enviarse directamente al exterior de nuevo, inmediatamente despus de la salida de la cmara de compresin. Puede establecerse un circuito cerrado entre la cmara de aspiracin y la de compresin, de forma tal, que el aire aspirado sea el mismo que el comprimido, y, finalmente, el compresor puede dotarse de un mecanismo que bajo la seal del presostato, mantenga abierta la vlvula de aspiracin hasta que la presin descienda a los niveles marcados.

En cuanto a las presiones obtenidas, stas son variables y dependen del tipo de compresor y, a veces, de las etapas de compresin. Con una sola etapa se obtienen presiones ms bajas, y con dos, las ms altas. En cualquier caso y para un uso industrial medio, en los elementos consumidores es preciso alcanzar una presin mnima garantizada de 6 bar (6 kp/cm2).

2.1.1. Compresores alternativos de mbolo y de membranaEl compresor de mbolo es, como se ha indicado, el de ms difusin en el mercado debido sobre todo a que existen de todos los tamaos posibles y capaces de proporcionar desde los ms pequeos caudales, hasta caudales superiores a los 500 m3/min. En cuanto a presiones, se consiguen hasta los 4 bar en los de ms baja presin y una etapa de comprensin, y hasta 15 bar en los de dos etapas. Existen tambin de tres o ms etapas de compresin que proporcionan presiones superiores, pero para aplicaciones especiales sin inters en la materia que nos ocupa.

Los ms usados industrialmente son los de una o dos etapas, pudiendo estar dotados o no de refrigeracin forzada alrededor de la camisa y en la salida de presin. El refrigerante suele ser agua o aceite que se hace circular mediante una bomba de cualquier tipo. Los que no van dotados de circulacin forzada de refrigerante, se proyectan con delgadas aletas en el cuerpo de la cmara de compresin con objeto de aumentar la superficie de radiacin de calor hacia el exterior. En los de mayor tamao se instala un ventilador que ayuda a dichas aletas a obtener una evacuacin ms enrgica del calor desarrollado.

El funcionamiento es similar al de los motores de combustin interna, pero sin ningn tipo de explosin. En la figura 15 en la siguiente pgina, se muestra un compresor de pistn de una etapa, en un eje giratorio solidario al motor, va calada la excntrica o manivela (8) que acciona a la biela (7) produciendo un movimiento alternativo en el pistn (6). Cuando el pistn desciende, aspira el aire de la atmsfera a travs del conducto (1) y de la vlvula de aspiracin (2). Mientras tanto, la vlvula de escape (3) se encuentra cerrada. Al llegar el pistn al lmite de su carrera inferior, la vlvula (2) se cierra y, con ambas vlvulas cerradas, el mbolo inicia la comprensin del aire del interior de la cmara (5). Cuando dicho aire se comprime hasta el mximo, la vlvula (3) se abre y el aire a presin es expulsado a la red a travs del conducto (4).

El funcionamiento del compresor de dos etapas es similar, pero con dos unidades de comprensin parecidas, (Figura. 16) y con el segundo pistn de menor dimetro. En la primera fase el aire se comprime de 4 a 6 bar aproximadamente y en la segunda entre 10 y 15 bar. Ambas unidades son accionadas, por un eje comn, como puede apreciarse.

Dentro de los compresores alternativos, puede englobarse el de membrana o diafragma, (Figura 17). El principio de funcionamiento es similar a los anteriores en lo que se refiere a transformacin del movimiento rotatorio del eje del motor, en movimiento alternativo. En ellos no existe mbolo o pistn tal y como se entiende la funcin lgica de stos, sino que es reemplazado por una corredera (7) solidaria a la membrana elstica (6) que es la que produce realmente la estanqueidad del gas a presin. Al descender la corredera, la cmara (5) aumenta de volumen y aspira, a travs de la vlvula de admisin (2), el aire atmosfrico del conducto (1). Al ascender dicha corredera, comprime el aire de la cmara y, una vez alcanza la posicin superior, la vlvula (3) abre y proyecta el aire comprimido, por el conducto de salida (4), hacia la red general de distribucin.

Fig. 17. Compresor de membrana.Este tipo de compresor tiene la ventaja de que el aire no entra en contacto con las piezas mecnicas de los mecanismos en movimiento, y por tanto, no se contamina del aceite de lubricacin de tales piezas del compresor.

2.1.2. Compresores rotativosEn estos generadores, la presin del aire se consigue por el giro de un rotor o de otro elemento que de diversas formas consigue aspirar el aire del exterior, comprimirlo y despus enviarlo al depsito o acumulador de la lnea general. Con respecto a los alternativos, ofrecen la importante ventaja de que son menos ruidosos y, por tanto, lentamente van introducindose en el mercado y ganando terreno a los de mbolo.

Existen ejemplares ms singulares de estos generadores, los ms conocidos son el rotativo de paletas o multicelular, los turbocompresores, y los de ms reciente incorporacin en el mercado, como los de tornillo y los de ua.

Los compresores de paletas proporcionan presiones de hasta unos 4 bar para los de una etapa, y unos 8 bar para los de dos etapas. En la figura 18, se muestra un compresor de este tipo de una etapa solamente. Constan esencialmente de un rotor excntrico (2) que gira en el interior del cuerpo (4) provisto de la toma del aire (5) y de la tobera de salida (1). Sobre dicho rotor se aloja una serie de paletas radiales deslizantes (3), que por la accin de la fuerza centrfuga, o de resortes, presionan continuamente a las paredes del alojamiento ocasionando as la debida estanqueidad. Como puede apreciarse, se crea una serie de clulas de aire entre cada dos paletas, consecutivas, cuyo volumen se va reduciendo comprimindose as el aire hasta la salida por la conduccin correspondiente.

La caracterstica ms importante de este compresor frente a los de mbolo es lo poco ruidoso que resulta y la uniformidad del caudal suministrado.

Los turbocompresores, son generadores de aire comprimido concebidos para suministrar un gran caudal de fluido pero a baja presin. En la neumtica convencional no se usan mucho por la baja presin que proporcionan. Aqu se mencionan como ilustracin e informacin para el alumno. Pueden ser de compresin axial y de compresin radial.

En la figura B, se muestra un turbocompresor axial, compuesto por la turbina (2) de paletas inclinadas y alabeadas que aspiran el aire por la cmara (1) y lo comprimen a baja presin en la (3) hacia la tobera de salida.

Los compresores de tornillo, junto a los de ua, son generadores que, poco a poco se van imponiendo en el mercado, sobre todo en instalaciones de cierta entidad. Comparados con los de mbolo, son bastante ms costosos, pero a largo plazo resultan muy rentables. Como todos los rotativos, son muy silenciosos, ya que apenas alcanzan los 75 dB (Decibelios), medidos a una distancia de 1 m desde la mquina.Existen compresores de tornillo con lubricacin en los propios tornillos, y compresores de tornillo exentos de tal lubricacin, cierta cantidad de aceite en los lubricados, es arrastrada por el aire que a pesar del empleo de sofisticados sistemas de separacin, suele quedar en suspensin en el aire comprimido y ocasiona problemas en determinadas industrias. En los compresores de tornillo exentos de lubricacin, al igual que ocurre con los de ua que podrn verse a continuacin, se obtiene aire limpio exento de este aceite contaminante. Es precisamente sta la cualidad ms significativa de estos compresores y la que hace que irrumpan con fuerza en el mercado. Al no existir contacto entre los rotores, ni entre stos y la carcasa, se prescinde de la necesidad de lubricacin, y por tanto, se evita esa contaminacin habitual del aire en el resto de los compresores.Hasta hace poco tiempo slo en las industrias farmacuticas, transformadores de alimentos y cosmticos, era exigido el uso de aire totalmente limpio y seco, pero el campo de aplicacin de aire seco y limpio, exento de todo tipo de impurezas, se ha ampliado notablemente, de forma tal, que la tendencia general se dirige hacia la utilizacin de este tipo de aire refinado. Distintos medios auxiliares pueden emplearse para obtener aire limpio a partir del compresor, pero es evidente que si se obtiene ya desde el generador, el proceso posterior se simplifica mucho.

La refrigeracin de la cmara de aire comprimido puede realizarse con aire o con agua. Los caudales que proporcionan este tipo de compresores oscilan entre los 3 y los 8 m3/min. Las presiones alcanzadas con una sola etapa de compresin oscilan entre los 75 bar y los 13 bar, suficientes para accionar la casi totalidad de los mecanismos neumticos.

En la figura 20, se muestra de forma esquemtica uno de estos generadores donde el aire es aspirado de la atmsfera por el conducto (1). Al girar los dos tornillos helicoidales (2) y (3) de perfiles de diente cncavo y convexo, comprimen el aire y lo impulsan hacia la salida (4).

Estos compresores se comercializan junto a todo el resto de los componentes auxiliares, en unidades compactas que proporcionan aire de cierta calidad al depsito y a las conducciones generales.El compresor rotativo de ua pertenece a una nueva generacin de mquinas para la obtencin de aire a presin. Al igual que los de tomillo, los perfiles de los elementos de compresin deben ser obtenidos con geometras casi perfectas mediante avanzadas tecnologas de fabricacin. En los dos de ua, el concepto o los principios de comprensin, son muy diferentes al resto de compresores.

Esencialmente constan, (observe las figuras 20. A, B, C y D) de dos rotores (1) y (3) de perfil especial y sincronizado en el giro. En la posicin (a) de dichos rotores el aire es aspirado por la boca de entrada (4), mientras que el propio rotor (3) obstruye la lumbrera de salida (2). En (h) puede apreciarse el principio de comprensin donde ya se cierran ambas lumbreras y se inicia la reduccin de volumen creado por ambos rotores y, por tanto, el aumento de la presin del gas. En el esquema (c) se observa el fin de la compresin, con la lumbrera de escape (2) todava cerrada y la (4), aspirando aire de la atmsfera. Y ya para finalizar el ciclo, en (d) puede apreciarse el comienzo de la apertura de la lumbrera de escape que permite la salida del aire comprimido hacia la red general de abastecimiento.

Otra cualidad importante de estas mquinas es el escaso ruido que producen, siendo muy similar al de los compresores de tornillo, o sea, sobre los 75 dB, medidos al igual que en aqullos a 1 m de distancia.

El caudal mximo suele rondar los 9 m3/min y la presin, obtenida en dos etapas de comprensin, no supera apenas los 8 bar; en principio, y si las prdidas de presin en la red no son muy elevadas, esta presin es suficiente para accionar cualquier sistema neumtico.

2.2. Elementos auxiliares del compresorEl grado de pureza del aire comprimido puede ser decisivo para el correcto funcionamiento de los dispositivos neumticos. Los delicados componentes que se utilizan, ya sean vlvulas, cilindros, reguladores, etc, hacen que su duracin y buen funcionamiento cotidiano, dependan de la calidad de dicho fluido. Para obtener un cierto grado de calidad, es preciso dotar al compresor de una seria de elementos que filtren al aire de impurezas, lo enfren y despus liberen de alguna forma el agua que contiene.

En la figura 21, se muestra lo que podra ser un equipo convencional instalado con el mismo compresor. Como puede apreciarse, el aire atmosfrico es aspirado a travs del filtro, el cual se encarga de retener las impurezas que posee el aire en su seno, los mecanismos del compresor deben ser engrasados con aceite, que crea los inconvenientes antes mencionados, lo primero que se hace es separar dicho aceite residual del aire, en los denominados separadores, y restituirlo al circuito de lubricacin. Segn la capacidad del compresor, el aceite de lubricacin es bombeado a travs de un circuito donde es filtrado y despus enfriado en los radiadores correspondientes, por aire o por intercambiadores de calor. El aire desprovisto ya de la mayor parte de aceite residual, es pasado por un radiador donde, tambin por aire o por intercambiadores de calor, es enfriado hasta que finalmente un decantador de humedad se encarga de separar el agua que posee.

Pero el proceso de purificacin del aire no termina ah, sino que a lo largo de la instalacin, y hasta el propio punto de consumo, todava contina.

En los equipos neumticos convencionales el pequeo porcentaje de aceite que posee el aire no representa problema alguno. S es problema, y muy grave, el porcentaje de agua que el aire contiene y que no ha sido totalmente eliminada en esta primera etapa. Para ayudar a desalojar el agua restante se instalan, en el fondo de los depsitos y acumuladores intermedios, llaves de purga, adems de colectores de condensacin en determinados puntos de la red de distribucin.

Finalmente y en la entrada del fluido hacia la mquina, se monta todava un grupo de tamao reducido que purifica el aire definitivamente, filtrndolo nuevamente y eliminando la humedad que todava contiene, adems de lubricarlo deliberadamente con aceite especialmente preparado para este fin. Al final del captulo se dedica un apartado especial para estudiar estos grupos de acondicionamiento final del aire antes de ser consumido en los mecanismos neumticos.

2.2.1. AcumuladorEl Depsito y acumuladores intermedios, cumplen la misma funcin, y podran ser denominados de la misma forma Depsito. En general se reserva el nombre de depsito al elemento principal de almacenaje de aire a presin, de mayor volumen que los pequeos depsitos intermedios, y situado cerca de los compresores o generadores de aire a presin (Observe la figura 22.).

El depsito de aire, cumple varias funciones en la red de abastecimiento: en caso de fallar el fluido elctrico, o bien con objeto de evitar los arranques frecuentes del motor del compresor, los depsitos deben acumular gran cantidad de aire a presin capaz de mantener durante un cierto tiempo en marcha los equipos neumticos.

Las fluctuaciones de presin que se originan en los generadores, sobre todo en los alternativos, as como las fluctuaciones en el consumo de los actuadores, deben ser absorbidas por los depsitos y por los pequeos acumuladores intermedios. Otras funciones que desempean estos elementos, son las de hacer de refrigeradores de aire y tambin de condensadores. Efectivamente, la gran superficie de evacuacin de los depsitos hace que sean capaces de contribuir notablemente al enfriamiento del gas, para ello, deben ser instalados en zonas protegidas del sol y perfectamente ventiladas, en el fondo de los depsitos se montan tambin llaves de purga, que de una forma manual o automtica, evacuan el agua de condensacin producida en su interior.

Los acumuladores intermedios, son pequeos depsitos de aire a presin instalados en la red general, y que cumplen, una funcin similar a la del depsito principal, instalados en la zona de los consumidores ayudan a compensar las fluctuaciones de presin de los actuadores neumticos, a la vez que garantizan una cierta reserva de aire y sirven tambin como elementos separadores de la humedad del aire.

El tamao del depsito principal depende de la capacidad del compresor y del consumo general en la planta. Tanto la capacidad del compresor, como la del depsito, deben ser calculadas con cierta generosidad para poder abastecer posibles ampliaciones en cuanto a equipos y mquinas neumticas se refiere. Este grado de generosidad debe ser ms acentuado en el depsito, ya que con un depsito mayor, y si se cuidan las fugas de las tuberas, el compresor funcionar con menor frecuencia. El clculo del volumen del depsito puede realizarse del siguiente modo:

Siendo:

V = Volumen del depsito en m3

K = Constante variable entre 0,2 y 0,4

Q = Caudal del compresor en m3/min

Debe tenerse en cuenta que es ste un clculo orientativo y prctico, el valor del volumen del depsito depende tambin, del tipo de elementos consumidores y del nmero de stos. Pero a falta de tales datos, este clculo puede servir. El volumen que resulte de esta frmula deber ser ajustado a los tamaos ms o menos normalizados del mercado.

2.2.2. Red de distribucin de aire comprimidoSe llama red de distribucin de aire comprimido, a todas las tuberas que partiendo del depsito conducen el aire a presin hasta el lugar de trabajo. Desde el compresor se crea una red principal que, a modo de parrilla se distribuye por toda la fbrica. Desde esta conduccin principal de mayor dimetro situada en la parte alta de la nave, se toman las derivaciones o conducciones secundarias que distribuirn el aire hasta los diversos consumidores. Unas y otras tuberas son de acero, y se unen entre s mediante racores de diversos tipos. Como cualquier otra conduccin de fluidos, deben evitarse en lo posible cambios bruscos en la seccin de la tubera, codos cerrados y cualquier elemento que contribuya en exceso a aumentar las cadas de presin.

En la figura 23, se muestra lo que podra ser una red de distribucin convencional, el aire llega del depsito y se reparte a travs de la red principal hacia toda la nave industrial, formando un rectngulo sobre el que se hacen unas comunicaciones transversales de forma tal, que el aire se reparta uniformemente sobre toda esta red primaria.

En estas conducciones, y en los esquemas de la red rectangular, se han montado acumuladores intermedios con el correspondiente purgador para el agua de la condensacin. Desde estos tubos, o bien desde las conducciones transversales, se derivan las conexiones que abastecern a los consumidores; como puede apreciarse, en estas bajantes se han instalado colectores de condensacin con llave de purga y un nuevo acumulador final, desde el cual partir el ltimo tramo de tubera hacia las zonas de trabajo.Para estimar la seccin necesaria en las tuberas deben tenerse en cuenta factores tales como: caudal circulante de aire, velocidad del mismo, prdidas admisibles de presin, presin de trabajo en los consumidores, estrangulaciones existentes en toda la conduccin y longitud de tubera.

Al igual que ocurre con los depsitos y acumuladores, es difcil calcular con precisin el dimetro de los tubos que deben emplearse en la instalacin. El motivo es que no slo se tendrn en cuenta los consumos actuales conocidos sino las futuras ampliaciones que puede haber previstas en lo que a equipos neumticos se refiere. El caudal de aire consumido puede calcularse con cierta aproximacin si se conoce el nmero de actuadores, su capacidad y la frecuencia de funcionamiento.

Tanto en la red principal como en las conducciones secundarias, la velocidad de circulacin del aire estar comprendida entre 6 y 10 mis debiendo procurarse que no se alcance el valor mximo. Se entiende que estos valores son para aplicar en tuberas, y no en codos ni estrangulaciones donde se alcanzan valores notablemente superiores. Las cadas de presin en toda la red hasta los dispositivos de consumo, no deben ser superiores, en la prctica, al 5% de la presin de trabajo. Estas prdidas dependen de muchos factores: dimetro de las tuberas, longitud de las mismas, rugosidad superficial de la pared interior, codos, estrangulaciones, cambios bruscos en la direccin del fluido y seccin de las vlvulas de paso.

2.2.3. Secador de aireEl tratamiento del aire, se realiza desde la admisin en el compresor hasta la toma final a travs de los enchufes rpidos (racores). Se ha filtrado en la entrada al compresor, se ha decantado el aceite de restos de lubricacin que posee en su seno, se debe de rebajar la temperatura a travs de enfriadores o intercambiadores de calor y, en el transcurso de varias etapas, se ha procedido a separar el agua que forma parte del aire atmosfrico y ha sido engullida tambin por el compresor. Todo un largo proceso que ha permitido obtener aire de mayor o menor pureza en las tomas de presin.

Pero los distintos elementos utilizados en los circuitos estn constituidos por una mecnica delicada que es preciso preservar. Las estrechas tolerancias de fabricacin, el alto grado de acabado superficial en los elementos deslizantes y el rozamiento entre las partes mviles, hace que el aire empleado deba ser de la mayor calidad posible.El aire ideal en este caso sera un aire exento totalmente de impurezas y agua, y con una ligera dosis de lubricante que suavizar los movimientos interiores de correderas de vlvulas, mbolos y vstagos de cilindros.

En una instalacin convencional como la descrita anteriormente, esto no es posible del todo ya que el aire arrastra algunas impurezas de pequeo tamao, que no han sido filtradas en el origen: partculas metlicas desprendidas al montar los racores de unin y vlvulas de paso, restos de oxidaciones interiores de las tuberas y, tambin, restos de aceite de la lubricacin que no han podido eliminarse del todo en el proceso de decantacin junto al compresor. El agua, a pesar de las decantaciones sucesivas, sigue haciendo acto de presencia aunque ya en reducidas proporciones.

Es preciso, pues, someter el aire a un tratamiento final que lo haga apto para el consumo. Para ello, y ya formando parte de la mquina neumtica, se instalan en la entrada a los mismos pequeos grupos concebidos para este fin.

Tales grupos conocidos como unidades de mantenimiento, filtran el aire, decantan su humedad, regulan la presin y lubrican el aire mediante aceite limpio, finamente disperso en el gas.

En la figura 24, se muestra esquemticamente una de estas unidades donde en un slo conjunto, y formando un bloque homogneo, se montan diversos componentes.

En primer lugar se instala el elemento de filtraje (1), cuya misin es la de liberar al aire de impurezas y del agua en suspensin. Estn dotados de un vaso transparente en cuyo fondo se depositan dichas impurezas y el agua. La evacuacin se efecta a travs del purgador (6) que puede ser de apertura manual o automtica. En el centro del grupo se monta el regulador de presin (2), cuyo objeto es mantener una presin de trabajo a la salida, constante, pero inferior a la presin de entrada o de la red. Dicha presin de salida es controlada mediante el pequeo volante incorporado. Sobre este mismo componente se instala un manmetro que indica en todo momento el nivel de la presin regulada. El elemento (4) es el lubricador de aire y suministra aceite limpio al aire, finamente disperso. El funcionamiento se basa en el principio de Venturi al aspirar aceite a travs del tubo incorporado. La cantidad de aceite es regulada a voluntad y visible a travs de la cpula transparente (3) de la parte superior. El aceite de engrase se encuentra en el recipiente, tambin transparente (5) alojado en la parte inferior.2.3. Distribucin del aire2.3.1. Tubos

Los tubos son elementos que sirven para inter conexionar los distintos componentes que integran un circuito neumtico. El fluido discurre por el interior de los mismos, unas veces con presin para realizar un trabajo determinado, y otras, sin apenas presin, es conducido para ser desalojado al exterior y formar parte del aire atmosfrico.Las leyes que rigen para este medio de transmisin energtica son las mismas que las que rigen para la conduccin de cualquier fluido a presin. Esencialmente se trata de transportar aire a presin de un lugar a otro, con prdidas de presin mnimas y de la forma ms econmica posible.Las cadas de presin son indeseables y deben ser reducidas al mximo. Para disminuir estas prdidas es preciso tener en cuenta ciertos factores en el diseo de tuberas tales como: Mnimas longitudes de transpone

Dimetros suficientes de paso

Tubos con superficies interiores lisas y reduccin, en lo posible, de estrangulaciones de tubera y cambios bruscos en la direccin del fluido.

La conduccin ideal para el transporte de cualquier fluido sera conseguir un rgimen laminar perfecto, utilizando para ello las condiciones anteriores de tubera de mnima longitud, totalmente recta, dimetro generosamente dimensionado, y con paredes interiores finamente pulimentadas. Aqu hay prdidas no solamente en las tuberas, sino que tambin, en los racores de unin, las vlvulas, los filtros, los reguladores, los silenciadores de escape y los propios elementos de trabajo o actuadores.

El proyectista en general slo puede influir en el dimensionado de las tuberas, en el montaje de las mismas y algo tambin en el tipo de racores que se empleen.

No tiene en absoluto control sobre las prdidas de carga en el resto de los componentes neumticos, cuya competencia corre a cargo del propio fabricante de estos aparatos. El tcnico slo puede elegir el tamao adecuado de dichos componentes neumticos, dentro de la amplia gama existente en el mercado.

La eleccin del dimetro del tubo no suele representar problema alguno ya que depende normalmente, de la rosca de conexin de los distribuidores que alimentan a los actuadores. El dimetro interior posible del tubo depende a su vez, de los racores montados en dichos distribuidores, en general, la eleccin del tubo est condicionada por el tamao de las vlvulas.2.3.2. Clasificacin de tubos segn su funcin

Las tuberas de una conduccin neumtica pueden clasificarse segn la funcin que cumplen dentro del circuito, por una parte, y por otra, segn el tipo de material utilizado en su elaboracin.

Atendiendo a la funcin que desempean, se pueden establecer cuatro grupos:

Tuberas de alimentacin (No. 3) Tuberas principales de distribucin (No. 1) Tuberas auxiliares o de pilotaje (No. 4) Tuberas de escape (No. 2). Todas ellas estn representadas en el esquema elemental mostrado en la figura 25.

Las velocidades del fluido dentro de las mencionadas tuberas dependern del caudal, de la presin y de la seccin interior del tubo. Normalmente las velocidades oscilan entre 8 y 30 mIs.

En la figura anterior (No 25), se representa un circuito que contiene todas y cada una de las funciones que desempean las tuberas.

La indicada con el nmero (3) es de alimentacin con aire que procede de la red. Antes de llegar al grupo de acondicionamiento del aire (D), el fluido se encuentra a la presin de dicha red; despus de atravesar ste, el aire estar sometido a la presin de trabajo que controle el regulador de dicho grupo, y siempre igual o por debajo de la que proporcione la mencionada red general. Todas las tuberas (3) son de alimentacin y el aire circula en un solo sentido; no existe en stas retomo del fluido.

Las tuberas (1) son de distribucin de aire hacia los cilindros y cumplen la doble funcin de hacer de tuberas de alimentacin a la presin de trabajo, y de tuberas de retorno a muy baja presin, segn se desplace el mbolo del cilindro en uno u otro sentido. El tramo de estas tuberas est comprendido entre el distribuidor (B), y el cilindro o actuador (A). Son las tuberas de mayor seccin puesto que por ellas pasa todo el fluido que abastece a las cmaras del cilindro.

Las tuberas auxiliares o de pilotaje (4) son tuberas encargadas de conducir el fluido que proporcionar seal de mando a elementos tales como: vlvulas distribuidoras, temporizadores neumticos, presostatos y otros. Suelen ser de pequea seccin de paso ya que por ellas discurre muy poco caudal de aire. En general soportan presiones similares a las anteriores, aunque tambin pueden alimentar a los aparatos mencionados con presiones inferiores a las de trabajo en los actuadores. En determinados momentos de funcionamiento del circuito, tambin hacen de tuberas de retorno del pequeo caudal de aire, ya que ste tambin debe ser evacuado al exterior.

Para finalizar esta primera clasificacin, las tuberas con la referencia (2) se indican tramos de tuberas de escape. Normalmente, y salvo algunos casos, estas tuberas apenas existen ya que desde las mismas vlvulas, el aire es expulsado al exterior, bien directamente por el orificio de salida, o bien a travs de silenciadores o reguladores de escape.Si existe algn tramo de tubera de esta naturaleza, y las velocidades de los cilindros son elevadas, conviene que la seccin de dichas tuberas, est ampliamente dimensionada para facilitar el escape.

2.3.3. Clasificacin de tubos segn materialExisten en el mercado una extenssima gama de tubos para usos neumticos, que van desde los rgidos, como los de acero, cobre y latn, a los flexibles, como los de caucho con refuerzo de fibras diversas, los de poliamida, los de poliuretano y los de tefln.

En general, y en la neumtica convencional, los ms utilizados hoy da son los de poliamida o nylon. Los tubos rgidos de acero se utilizan mayormente para instalaciones fijas, como por ejemplo, las de la red de distribucin de aire en las plantas industriales. Las mangueras de caucho con refuerzo de fibras se utilizan en equipos mviles y en herramientas porttiles manuales de diversos tipos.

Se presentan a continuacin, algunos de los tipos ms representativos que se encuentran en el mercado para tubos de acero.

En la tabla anterior, se muestra tubera de acero de diversos dimetros. Como puede verse, y a pesar de los reducidos espesores de pared, las presiones que pueden soportar son ms elevadas que las mximas usadas en neumtica que no superan en general los 8 bar.

El montaje de estas tuberas se realiza mediante racores universales con anillo mordiente, el acero debe ser lo ms dctil posible para que el anillo lo deforme con facilidad y pueda producir la total estanqueidad.

En los circuitos neumticos es muy poco utilizado los tubos de acero, debido a lo costoso que resulta el montaje, y a la falta de flexibilidad, al igual que los tubos de cobre, estos soportan muy altas temperaturas.

En la siguiente tabla, se muestra una gama de tubos de cobre de hasta 20 mm de dimetro interior. Al igual que en el caso de los tubos de acero, soportan presiones elevadas, muy por encima de las mximas empleadas en neumtica.

El montaje tambin se realiza mediante racores clsicos universales con anillo bicono, pero en stos es ms fcil la estanqueidad debido a que es un material ms dctil que el acero. Esta misma ductilidad facilita bastante los montajes ya que pueden ser curvados manualmente con ligeros esfuerzos y sin deformaciones importantes en los dimetros. Son tambin poco utilizados debido al precio, a la rigidez que presentan, y a lo costoso de su instalacin.

En la siguiente tabla se presenta las dimensiones de las mangueras flexibles de caucho neopreno. Esta manguera es uno de los varios tipos existentes en el mercado de caractersticas similares, normalmente poseen un forro interior liso de neopreno de color negro, un refuerzo interior trenzado helicoidal de fibra textil y una cubierta exterior de caucho tambin neopreno, de color negro.

Pueden emplearse para el montaje racores especiales concebidos para este tipo de tubos, o bien abrazaderas normalizadas de cualquier tipo con el racor introducido a presin.

Este tipo de tubos se emplean mucho en herramientas porttiles neumticas, compresores transportables, aparatos para inflados de neumticos, etc. Se muestran tubos con dimetros interiores que oscilan entre los 11 y los 37 mm y presiones de trabajo en todos ellos de 13 bar.

Adems de la manguera mencionada de tipo universal, existen otras mangueras plsticas flexibles muy empleadas en diversas aplicaciones, y que tambin son de uso muy variado. Suelen ser mangueras armadas en plstico transparente y dimetros entre 6 y 25 mm y presiones admisibles de hasta 20 bar.

El gran auge experimentado por las uniones a base de racores rpidos o instantneos, ha hecho que en la actualidad, y en equipos neumticos industriales convencionales, los tubos ms utilizados sean los de poliamida (niln), y los de poliuretano, de menor uso, pero de caractersticas muy interesantes, son los tubos de tefln.

En la tabla siguiente, se muestran tubos normalizados flexibles de poliamida. Debido a las especiales caractersticas que poseen, son los ms empleados, pudiendo montarse mediante racores instantneos, o bien con los racores universales de bicono o anillo mordiente.

Las caractersticas ms notables son:

Peso reducido

Amplia gama de temperaturas de utilizacin, que oscilan entre los -20 c y los +70 C

Elevada resistencia mecnica y buena resistencia a la humedad y a ambientes salinos

Tambin absorben bastante bien las vibraciones

Y son resistentes a la abrasin

La superficie interior fina de sus paredes, hace que posean un dbil coeficiente de rozamiento. En la tabla se indican dimetros y presiones de trabajo para cada medida, estas presiones deben entenderse para una temperatura normal de 20 oC. El grado de flexibilidad de estos tubos puede apreciarse por el radio de curvatura mnimo que permiten.

Estos tubos se comercializan en varios colores: Negro, Verde, Rojo, Azul y Amarillo. El tubo de poliamida se comercializa tambin en forma de espiral como se muestra en la siguiente figura, sobre todo los de pequeo dimetro, y en aplicaciones donde uno de los extremos del tubo se desplaza respecto al otro, como ocurre en mecanismos de carros deslizando sobre bancadas o guas.

En la tabla de la derecha, se muestran distintas medidas normalizadas de tubos de poliuretano. Las temperaturas que soportan son similares a las de los tubos de poliamida, es decir, desde - 20 C hasta los +70 C aproximadamente. Se montan mediante racores instantneos de diversos tipos y racores universales, tambin poseen una buena resistencia a la abrasin y a distintos productos qumicos.

Comparados con los tubos anteriores, estos soportan menores presiones de trabajo pero, en cambio, son ms flexibles. Las presiones indicadas son para temperaturas de 20 C.

Para finalizar, en la tabla de la izquierda, se muestran tubos de tefln con las medidas de ms frecuente uso. Son tubos empleados en ciertas aplicaciones donde se desarrollan temperaturas elevadas ya que soportan hasta 140 C. Son tambin bastante resistentes a agentes agresivos de distintos tipo, para su montaje se emplean racores instantneos de cualquier tipo, o racores universales, las temperaturas mnimas que soportan son del orden de los 40 C bajo cero. Las presiones indicadas en la tabla estn dadas para temperaturas normales de 20 C. A medida que aumenta dicha temperatura, la presin de servicio disminuye notablemente.

2.4. Tomas de presinEn general los equipos neumticos, toman el aire a presin de puntos regularmente distribuidos dentro de la planta industrial, al igual que las tomas de energa elctrica. Esta toma est situada en zonas accesibles y en estos puntos se conectan, desde los equipos neumticos para producir trabajo, hasta las simples pistolas auxiliares de aire empleadas para el soplado. Al elemento de conexin de aire se le denomina conector o enchufe rpido. En la figura 27, se muestra uno de estos dispositivos formado por dos piezas. La base (1) o hembra se monta en los mismos terminales de las conducciones, formando parte de la instalacin general.

El macho (3) forma parte de la mquina o dispositivo neumtico siendo el primer elemento por el cual circula el aire a presin. La hembra, cuando est desconectada del macho, impide, mediante una vlvula antirretorno incorporada, la salida del aire al exterior de la red. La conexin del macho se realiza ejerciendo una cierta presin sobre la hembra. Una vez introducido a tope, queda automticamente enclavado y se produce el paso de aire de uno a otro elemento. Para desconectar el macho bastar con desplazar hacia afuera el anillo (2) de la hembra y tirar del macho. A travs de estos elementos y de forma rpida, se conecta el aire de la red al equipo consumidor2.4.1. Racores ms representativos y accesorios diversos

En la figura 28. (Dividida en: a, b, c, d, e y f), se muestran los tipos de Racores ms representativos. En cualquier caso el proyectista de sistemas neumticos encontrar en el mercado, y en cualquier catlogo, una variada gama de formas y tamaos suficientes como para resolver cualquier problema de unin de tuberas que se le presente.

Independientemente del tipo de conexin, se pueden encontrar: Racores rectos machos o hembras (a). Racores en ngulo recto (b), en forma de T con rosca macho o hembra (c). Racor en cruz con entrada y tres salidas (d), Racor con dos salidas en forma de V y Racor orientable (F), que permite girar el tubo en cualquier direccin de un plano concreto.

En cuanto a los materiales empleados o los de uso ms frecuente, como son los de acero, acero inoxidable, latn y diferentes materiales plsticos. Las roscas de conexin ms usadas son las roscas GAS de paso fino y algo tambin las mtricas. Las primeras oscilan entre RG 1/8 y RG 1/2, y las segundas son especialmente utilizadas en pasos inferiores a RG 1/8. y son M3 y M5.En las conexiones de las tuberas a los distintos componentes, se emplean tambin accesorios de muy diversos tipos. Algunos de ellos se muestran en la figura 29 (a, b, c, d, e, f, g, h, i y J).

La espiga roscada macho (Fig. 29 a) se utiliza sobre todo para conexiones de tubo de caucho o plstico en unin de la abrazadera ajustable (j). Estos elementos de unin son muy empleados en herramientas neumticas diversas, en pistolas de soplado y tambin en conexiones espordicas para algn dispositivo neumtico de uso momentneo.

En la figura 29 b, se muestra un ejemplo similar, pero con rosca hembra. En la figura 29 c, puede apreciarse una unin reductora con rosca macho en ambas partes.En la figura 29 d, se representa una unin macho-hembra. En la figura 29 e, se muestra una unin hembra, y en la fig. 29 f, se muestra un tapn para impedir el escape del fluido por agujeros roscados.

La base de conexin mltiple figura g (Distribuidor) posee una entrada y varias salidas y es muy empleada cuando es preciso, por ejemplo, alimentar a la vez varios puntos de presin neumtica. Y para finalizar, en (h) se muestra una arandela de aluminio, cobre o latn, muy til para ayudar a conseguir estanqueidad en racores de unin. Las arandelas caucho-metal (i) cumplen la misma funcin que las anteriores, constan de una arandela de acero, en cuya parte cilndrica interior se adhiere un pequeo anillo de caucho que es el que produce realmente la estanqueidad.2.4.2. Racores universalesHasta hace poco tiempo, lo racores denominados universales eran los ms utilizados en montajes neumticos. La aparicin relativamente reciente de los racores instantneos, los ha postergado a un honroso segundo lugar.

Se conocen por racores universales por anillo, aquellos que utilizan para su montaje un anillo metlico que, al apretar la tuerca del racor, comprime radialmente al tubo, produciendo la consiguiente estanqueidad.

El racor universal por anillo, es la nica solucin posible para el montaje de tubos metlicos. En tuberas de acero se emplean anillos de acero templado que deben morder radialmente al tubo para producir el cierre, esto supone el empleo de tubos de aceros especiales muy dctiles; en cambio, cuando dicha tubera es de cobre o nylon se emplean anillos de latn.

Este tipo de montaje por racor universal, tiene el inconveniente, de que el anillo no es recuperable si se elimina la unin, si sta se realiza en otra parte del tubo, el anillo se pierde junto al pequeo tramo de tubo abarcado por el anillo.

Tal y como se aprecia en la figura 30, estos racores estn formados por un cuerpo (1) que es el que se rosca al aparato neumtico, un elemento (3) que se rosca al interior del cuerpo principal, y un anillo bicono (2) que se cierra sobre el tubo (4) produciendo la total hermeticidad.

Fig. 30 Racor universal por anillo.2.4.3. Racores instantneosLos racores instantneos o racores rpidos, se han ido imponiendo poco a poco en el mercado debido a que su montaje es muy rpido y sencillo y, adems, no se requiere ningn tipo de herramientas para ser conectados al tubo.

Fig. 31. Racor instantneo. Existen diferentes tipos de conexin segn los fabricantes. A continuacin se muestran dos de las soluciones ms empleadas en la actualidad. La primera se indica en la siguiente figura y est basada en la estanqueidad que ofrece una simple junta trica de caucho.

Este tipo de conexin es apta para una gran variedad de tubos tanto de poliamida como de poliuretano y como puede apreciarse, la seccin de paso del tubo se conserva ntegra en el racor, lo cual significa que no existen prdidas de carga en los racores rectos. Constan esencialmente de un cuerpo principal (1) que se rosca al componente neumtico respectivo, una junta trica (2) y una pinza extensible (3). El montaje del tubo (4) es muy sencillo; basta con introducirlo hasta el tope final y despus tirar de l manualmente. La pinza (3) se cierra y muerde ligeramente el tubo evitando la salida accidental de ste mientras discurre el fluido. Para el desmontaje bastar empujar ligeramente con el dedo desde el exterior a la pinza (3) para desbloquear el tubo, y despus tirar de ste hacia afuera. Todo ello, como se ha indicado, sin ningn tipo de herramienta y de forma rpida.

En la figura 32, se muestra otro tipo de racor instantneo de concepcin diferente pero de similares caractersticas en cuanto al montaje y desmontaje.

Fig. 32 Racor instantneoEste tipo de racor est formado por el cuerpo principal (1) con rosca para la conexin al elemento neumtico, por la junta de estanqueidad (2) o collarn, por las ganas de sujecin (3) y por el anillo de desconexin (4).

Al igual que en el caso anterior, para montar el tubo (5) bastar con introducirlo hasta el fondo y tirar ligeramente de l. La junta (2) proporciona la estanqueidad, y las garras de sujecin (3) impiden la salida accidental del tubo. Para desmontarlo bastar oprimir con el dedo el anillo (4) y tirar del tubo.

2.4.4. Racores con funciones neumticasLos racores con funciones neumticas, son elementos de reciente creacin dentro del campo del aire comprimido. Son cada vez ms utilizados debido al reducido espacio que ocupan, y al montaje relativamente sencillo sobre los mismos cilindros o sobre los distribuidores de mando.

Entre estos racores destacamos los ms conocidos, tales como: Racores reguladores de caudal

Racores captadores de seal

Racores de bloqueo

Racores de arranque progresivoLos racores reguladores de caudal, como el que se muestra en la figura, son elementos que se montan generalmente sobre las entradas a las cmaras de los cilindros, o bien sobre las salidas de los distribuidores. Estn constituidos por el cuerpo principal orientable (2), por la rosca de conexin (4), por el racor de unin al tubo (3) y por el tornillo de regulacin del caudal (1).

Otras formas existentes permiten montarlos directamente sobre las mismas tuberas de alimentacin. Puede apreciarse, tambin a travs del smbolo, que llevan incorporada una vlvula anti rretorno y por tanto, son de regulacin unidireccional.

Los captadores de seal neumtica, ver la figura siguiente, tambin denominados captadores de umbral de presin, se montan sobre el mismo cilindro, o sobre el distribuidor. Este dispositivo, constan de una micro-vlvula de funcin NO (2), del cuerpo del racor (1) y de la rosca de conexin (3). La funcin de estos componentes es la de detectar el final de la carera de un cilindro cuando, en la cmara de escape, la presin desciende por debajo de un determinado valor, prximo a la presin atmosfrica; la seal de salida puede ser neumtica, elctrica o electrnica. El mejor resultado de estos elementos se obtiene al combinarlos con reguladores de caudal o con reductores de presin, que pueden ser tambin de los de tipo racor.

Fig. 34. Racor regulador de sealLos racores de bloqueo, como el que se muestra en la figura 35, sirven para bloquear el mbolo del cilindro en una determinada posicin (1), y son tambin muy utilizados como elementos de seguridad del movimiento del vstago ante cortes accidentales en la alimentacin del aire. Debe advertirse que el bloqueo es un tanto elstico debido a la compresibilidad del aire.

Slo puede utilizarse en determinadas aplicaciones debido a esta especial caracterstica del fluido neumtico. Es importante tener presente que estos se encuentran montados directamente sobre los agujeros de alimentacin de los cilindros y por parejas, ya que es conveniente producir el bloqueo de las dos cmaras del cilindro.

Fig. 35 Racor de bloqueo.En el smbolo puede apreciarse la funcin que desempean con la suficiente claridad. En reposo o, lo que es lo mismo, sin que acte el pilotaje neumtico, el paso del aire tanto en un sentido como en el otro, se encuentra bloqueado. Al pilotarse neumticamente, se comunican las vas correspondientes y el aire de la alimentacin o el escape circulan libremente.

Este dispositivo se compone del cuerpo principal de la vlvula (2), del cabezal de pilotaje (1), del racor principal (3) y de la rosca de conexin (4).

El racor de arranque progresivo que se muestra en la figura 36, asegura el arranque progresivo de la presin despus de un paro de fin de jornada de trabajo o paro de emergencia. De una forma lenta se recuperar as la posicin ltima de trabajo sin choques bruscos ni peligrosos.Fig. 36. Racor de arranque progresivo.Los cilindros o actuadores se llenan poco a poco de aire a presin, hasta dejar la instalacin lista para su funcionamiento normal. Se montan sobre la vlvula de entrada general de aire a todo el circuito, o sobre el propio distribuidor del cilindro.

En el primer caso se restituye la presin a todo el circuito, y en el segundo, solamente al cilindro y a las tuberas de alimentacin. Constan de un cuerpo principal (2) con un racor de conexin al tubo (3), un tomillo de regulacin de flujo (1) y la rosca de conexin (4). En el smbolo puede apreciarse el funcionamiento: el aire a presin penetra por la estrangulacin lentamente y va llenando la instalacin, mientras tanto se produce el pilotaje neumtico, lentamente tambin. Transcurrido un corto espacio de tiempo el elemento se acciona y deja el paso libre de aire hacia el circuito correspondiente.

2.5. Tipos de mandoLos elementos de mando de un circuito son los que se inter-conexionan entre s para gobernar a los motrices o de maniobra. Tienen por objeto recoger la informacin de los captadores de seal, tratar dicha informacin, y difundir las rdenes de pilotaje precisas para que los elementos de maniobra realicen la funcin asignada. Esta parte del circuito es la que se comunica con el exterior y la que ms caracteriza a la mquina.

Segn su estructura se consideran dos tipos de mando claramente diferenciados: mando neumtico puro y mando electro neumtico. El primero utiliza slo elementos de aire comprimido sin participacin alguna de parte elctrica, y el segundo requiere componentes elctricos con su correspondiente circuito elctrico y, a veces, elementos electrnicos tambin.

Unos y otro pueden ser secuenciales, donde el funcionamiento de cada etapa depende de la finalizacin de la anterior, y programados, donde la maniobra y las distintas fases del ciclo dependen del tiempo. Existen circuitos en los que una parte se desarrolla de forma secuencial, y en otra parte las distintas etapas dependen de un tiempo previamente establecido.

Las ventajas de los mandos neumticos son evidentes, ya que se utiliza un slo tipo de energa: la neumtica. Por ello son de concepcin ms simple, de mayor fiabilidad, y mayor rapidez de respuesta. En este caso los captadores de seal accionan directamente las vlvulas distribuidoras sin necesidad de rels intermedios y por tanto resultan mucho ms econmicos. Por todo ello, y siempre que sea posible, deben proyectarse los circuitos con mando neumtico puro. Poseen sin embargo bastantes limitaciones, sobre todo cuando se necesitan automatizaciones de cierta complejidad. Observa la figura 37 en la siguiente pgina.

Donde no llega el mando neumtico, y a veces por imperativo de la mquina, se utiliza el mando electro-neurntico, como el mostrado en la figura 38, donde se combinan las dos energas, la neumtica y la elctrica.La decisin de emplear uno u otro tipo de mando depende de las caractersticas particulares de cada mquina. Unas veces ser el grado de complejidad de la automatizacin, donde el mando neumtico tiene sus limitaciones, y otras ser el propio entorno de la mquina, donde el ambiente explosivo de industrias qumicas, petroleras, mineras, etc. harn que la nica solucin vlida, sea precisamente el mando neumtico. El tipo de captadores por utilizar tambin puede ser determinante, ya que los hay de muy diversos tipos y para funciones muy variadas: captadores neumticos y elctricos de accionamiento mecnico, detectores de proximidad magnticos y electrnicos, celdas fotoelctricas, detectores de chorro de aire y otros.

El tiempo de respuesta es otro factor que debe considerarse, ya que el mando neumtico es ms rpido, pero para distancias entre el mando y el distribuidor no superiores a unos dos metros; para distancias mayores, la rapidez de respuesta de los circuitos elctricos es superior.

En la figura 39, se muestra un diagrama secuencial donde cada movimiento del vstago de los cilindros depende de la fase anterior. As pues, todo el ciclo se desarrolla completo si las distintas etapas se cumplen de forma sucesiva y permiten la transicin a la siguiente. Estos circuitos, aunque son ms fiables que los programados, requieren tambin mayor nmero de captadores de seal y adems no existe posibilidad de cambio en la secuencia si no se efectan modificaciones importantes en el circuito. Este tema lo abordaremos con ms detalle en la unidad V.Fig. 39 Circuito con secuenciador neumtico.2.6. Elementos de sistemas neumticosEn la figura No, se puede observar, la manera como se clasifican cada elemento en un circuito sea neumtico o electro-neumtico, en funcin la accin que realizan. Hasta ahora, solo hemos estudiado la parte de generacin y abastecimiento de aire a presin, en las siguientes unidades, estudiaremos a fondo cada elemento, as como tambin el significado de su simbologa.

2.7. Estructura de sistemas neumticos y flujos de las sealesLa utilizacin correcta del control neumtico requiere un conocimiento adecuado de los componentes neumticos y de su funcin, para asegurar su integracin en un sistema de trabajo eficiente. Aunque normalmente se especifique el control electrnico usando un secuenciador programable u otro controlador lgico, sigue siendo necesario conocer la funcin de los componentes neumticos en este tipo de sistema.En la figura 41, Se presenta el orden que lleva cada elemento en un circuito, en funcin de la accin que realizar. La ubicacin adecuada de cada dispositivo, asegura un sistema de trabajo eficiente.Fig. 41. Estructura de un sistema neumtico EJERCICIOS DE AUTOEVALUACINLea nuevamente el manual, analice la informacin y responde las siguientes preguntas.Explique1) Qu ventajas ofrecen los tubos flexibles frente a los tubos rgidos?

2) Qu ventajas ofrecen los racores con funciones neumticas?

3) Por qu es importante tratar el aire a la salida del proceso de compresin?

4) Cul es la funcin que realizan los acumuladores intermedios en una red de distribucin?

5) Cul es el tratamiento final que se le da al aire de la red, inmediatamente antes que lleguen a los circuitos neumticos

6) Qu diferencia existe entre el compresor de mbolo y el compresor de tornillo?

7) Explica, cul es la funcin de la unidad de mantenimiento en los sistemas de alimentacin de presesin?

UNIDAD II: SIMBOLOGA Y NORMAS EN LA NEUMTICA

1. Smbolo y descripcin de los componentes

Para representar los esquemas neumticos y electro-neumticos, se emplean, smbolos normalizados de uso universal. En las vlvulas distribuidoras cada posicin de la corredera se representa por un cuadrado en el cual se incluyen las vas y los sentidos de flujo. Las vlvulas de presin se muestran en un slo cuadrado, las vlvulas reguladoras de caudal se indican con rectngulos, los aparatos de mantenimiento se representan por rombos, y para terminar, los elementos como motores, bombas de vaco y compresores, con crculos como elemento bsico.Los smbolos neumticos han sido normalizados por la International Organization Standardization que utiliza las siglas ISO, norma ISO 1219 se emplea en el nombre de Transmisiones Hidrulicas y Neumticas, Smbolos Grficos.

En las siguientes tablas que se muestran, divididas en grupos, segn la funcin que cumplen los distintos elementos, se indican tambin, smbolos no normalizados por la norma UNE.

2. Smbolos de tipo general

3. Smbolos de convertidores de energa3.1. Simbologa de compresor y motores

3.2. Simbologa de cilindros neumticos

3.3. Smbolos de convertidores de presin

4. Smbolos de vlvulas distribuidoras

5. Smbolos de accionamientos de las vlvulas

6. Simbologa de vlvulas de bloqueo y reguladores de caudal

7. Smbolos de vlvulas de presin y de seguridad

8. Simbologas de