Este texto ha sido confeccionado por los profesores de la asignatura de Neumática y

Transcripción

1 Fernando Santos Sabrás Gorka Sánchez Larraona Juan Villarón Baz Donostia - San Sebastián, septiembre de 2006

2 Vivimos en el fondo de un mar de aire. Evangelista Torricelli ( ) He redactado esta carta más extensa de lo usual porque carezco de tiempo para escribirla más breve. Blaise Pascal ( ) La verdadera ciencia enseña, sobre todo, a dudar y a ser ignorante. Miguel de Unamuno( ) Nunca me he encontrado con alguien tan ignorante de quien no pudiese aprender algo. Galileo Galilei( ) La casualidad favorece a las mentes entrenadas Louis Pasteur ( ) Lo último que uno sabe es por dónde empezar. Blaise Pascal ( ) Este texto ha sido confeccionado por los profesores de la asignatura de Neumática y Oleohidráulica de esta Escuela. Consta de 254 páginas divididas en 9 capítulos y 2 apéndices. Por otra parte se ha redactado otro fascículo dedicado a la oleohidráulica que junto con éste volumen configuran el resto de los apuntes de la asignatura. San Sebastián, septiembre de 2006.

3 I INDICE 1. INTRODUCCIÓN Formas de energía para elementos de trabajo y de mando Características fundamentales del aire comprimido PRODUCCIÓN DE AIRE COMPRIMIDO Central compresora Servicio a consumo variable Acondicionamiento del aire Filtrado previo del aire El compresor Tipos de compresores Compresión por etapas Campos de aplicación de cada tipo de compresor Refrigerador posterior-separador Depósito de regulación Secador Secado por adsorción Secado por absorción Secado por enfriamiento Compresores compactos Red de distribución Tipos de red de distribución Trazado de las líneas Detalles constructivos Acometidas de la red Unidad de mantenimiento Válvula de arranque progresivo Enchufes rápidos Mangueras Selección del compresor Presión de servicio Caudal proporcionado Rendimiento energético del compresor Cálculo del volumen del depósito de regulación

4 II 2.12 Cálculo de una red de distribución Hipótesis de funcionamiento Cálculo de caudales circulantes Predimensionamiento de diámetros Cálculo de pérdidas de carga Otro procedimiento para predimensionar las tuberías Mantenimiento de un sistema de aire comprimido Verificaciones a realizar en el compresor Precauciones en el uso de aire comprimido ACTUADORES Actuadores lineales (cilindros neumáticos) Cilindros de simple efecto Cilindros de doble efecto Cilindros de doble efecto de ejecución especial Amortiguación en el final de carrera Fijaciones Detalles constructivos de los cilindros Variables a tener en cuenta en la selección de los actuadores Cálculo del diámetro del émbolo necesario Longitud de carrera Velocidad del émbolo Consumo de aire Funcionamiento real de un cilindro Actuadores de giro Motores neumáticos Motores de émbolo Motores de paletas Motor de engranajes Turbomotores Ejemplos de selección de un cilindro Cilindro con vástago trabajando a tracción y compresión Cilindro con vástago trabajando a flexión VÁLVULAS NEUMÁTICAS Generalidades

5 III 4.2 Válvulas Distribuidoras Representación esquemática de las válvulas Accionamiento de válvulas Características constructivas de las válvulas distribuidoras Válvulas de asiento Válvulas de corredera Válvula de disco plano giratorio Accionamiento servopilotado de válvulas Caudal circulante por las válvulas Válvulas de bloqueo Válvula antirretorno Válvula selectora de circuito (Válvula O ; Función lógica OR ) Válvula de simultaneidad (Válvula Y ; Función lógica AND ) Válvulas de presión Válvulas reguladoras de presión Válvula de arranque progresivo Válvulas limitadoras de presión Válvulas de secuencia Válvulas de caudal Válvula reguladora de caudal Válvula de escape rápido Válvulas combinadas Temporizador Tobera de aspiración por depresión o generador de vacío Sensores de proximidad neumáticos Sensores de obturación de fuga (toberas de contrapresión) Sensores de reflexión Barreras de aire Amplificador de presión CIRCUITOS NEUMÁTICOS Simbología Métodos de representación Esquema funcional Diagrama espacio - fase Diagrama espacio - tiempo Secuencia de actividades

6 IV 5.3 Proceso del funcionamiento real de un cilindro Confección de un circuito Esquema del proceso Esquema del circuito funcional Ejemplos resueltos Manipulación de paquetes Compactador doméstico de basura Circuitos con interferencias Proceso de fresado de una pieza Método sistemático para la resolución de interferencias Marcado de piezas ELECTRONEUMÁTICA Introducción Entradas de señal Finales de carrera Finales de carrera mecánicos Finales de carrera sin contacto Sensores de proximidad Sensores inductivos Sensores capacitivos Sensores ópticos Convertidor de señal neumático eléctrico Relés Relés de tiempo o temporizadores Electroválvulas Fiabilidad de las válvulas Simbología eléctrica CIRCUITOS ELECTRONEUMÁTICOS Circuitos básicos Circuito de autorretención Mandos con comportamiento temporizado Retardo de excitación. Cilindro de doble efecto Retardo de desexcitación. Cilindro de doble efecto

7 V 7.4 Diseño de circuitos Ejemplo 1: Manipulación de paquetes Interferencias de señales Ejemplo 2: Fresadora Ejemplo 3: Dispositivo de cortar NEUMÁTICA PROPORCIONAL Clasificación Válvula distribuidora proporcional 5/ Funcionamiento Válvula proporcional de presión Funcionamiento Simbología AUTOMATIZACIÓN CON AUTÓMATAS PROGRAMABLES Conexión del autómata a la máquina neumática Componentes del autómata Unidad central de proceso (CPU) Sistemas de entradas/salidas Fuente de alimentación Funcionamiento del autómata Programación del autómata Funciones básicas de la programación mediante diagrama de contactos de un PLC Cómo mandar un programa al PLC GRAFCET (gráfico de mando etapa transición) Principios básicos Etapas Condición de transición Reglas de evolución del GRAFCET Elección condicional entre varias secuencias Salto condicional a otra etapa Elaboración del diagrama de contactos a partir del GRAFCET Programas de ejemplo Ejemplo 1: Fresadora Programación de forma análoga a electroneumática Ejemplo 2: Temporizadores y contadores

8 VI Ejemplo 3: Ciclo continuo o paso a paso APENDICE SIMBOLOGIA....A1 BIBLIOGRAFÍA....A7

9 APENDICE A-1 SIMBOLOGÍA NEUMÁTICA Conversión de energía Compresor Bomba de vacío Motor neumático unidireccional de caudal constante Motor neumático bidireccional de caudal constante Actuador de giro Cilindro neumático de simple efecto con retroceso por fuerza exterior Cilindro neumático de simple efecto con retroceso por muelle Cilindro de doble efecto Cilindro de doble efecto con amortiguación regulable en ambos sentidos Cilindro de doble efecto con doble vástago Unidad lineal neumática sin vástago Cilindro hidrotelescópico Elementos de medición Manómetro Caudalímetro Termómetro Caudalimetro contador Presostato

10 A-2 Neumática Transmisión de energía Conducto Conducto flexible Fuente de presión neumática Fuente de presión hidraulica Unión de conductos Cruce de conductos Conexión cerrada de escape de aire Silenciador Acoplamiento rápido Acoplimiento rápido desconectado, con conducto abierto Salida de aire sin posibilidad de conexión Acoplamiento rápido conectado con mecanismo de cierre de apertura mecánica Acoplimiento rápido desconectado, con conducto cerrado Salida de aire con posibilidad de conexión Conexión de presión cerrada Válvula de cierre Filtro Filtro con purga manual de condensados Filtro con purga automática de condensados Lubricador Refrigerador sin conductos para el sentido de flujo del medio refrigerante Refrigerador con conductos para el medio refrigerante Secador Undidad de mantenimiento Acumulador de aire a presión

11 APENDICE A-3 Válvulas de vías Válvula 2/2 normalmente Válvula 2/2 normalmente cerrada (NC) 1(P) abierta (NA) 1(P) Válvula 3/2 normalmente Válvula 3/2 normalmente cerrada (NC) 1(P) 3(R) abierta (NA) 1(P) 3(R) 4(A) 2(B) Válvula 3/3 con centro cerrado Válvula 4/2 1(P) 3(R) 1(P) 3(R) 4(A) 2(B) 4(A) 2(B) Válvula 4/3 con centro cerrado 1(P) 3(R) Válvula 4/3 con centro a escape en las vías de trabajo 1(P) 3(R) 4(A) 2(B) 4(A) 2(B) Válvula 5/2 5(R) 3(S) 1(P) Válvula 5/3 con centro cerrado 5(R) 3(S) 1(P) Válvula distribuidora proporcional con posiciones intermedias y 2 posiciones finales. Denominación de las conexiones ISO/DIS Para válvulas 2/2 y 3/2 Para válvulas 4/2 y 4/3 Para válvulas 5/2 y 5/3 1 P P P 2 A B B 3 R R S 4 - A A R 10 Z Z Y Y 14 - Z Z

12 A-4 Neumática Accionamientos Manual General Pulsador Pulsador a tracción Palanca Pedal Mecánico Leva Rodillo Rodillo escamoteable muelle Válvula accionada en posición inicial Accionamiento por presión Pilotaje neumático Centrado por muelle Accionamiento eléctrico Por aplicación de presión diferencial Electroimán con un devanado Electroimán con dos devanados Electroimán y servopilotaje Electroimán, servopilotaje y accinamiento manual auxiliar Enclavamiento

13 APENDICE A-5 Válvulas de caudal Válvula reguladora de caudal con estrangulación constante Regulador de caudal unidireccional Válvula reguladora de caudal con estrangulación variable Divisor de caudal Válvulas de presión Valvula reguladora de presión Válvula regulable, limitadora 3(R) con escape de aire 1(P) 3(R) de presión 1(P) Válvula de secuencia 1(P) Válvula de secuencia con pilotaje externo 10(Z) 1(P) Válvulas de cierre Válvula antirretorno Válvula antirretorno precargada Selector de circuito Válvula de simultaneidad Válvula de escape rápido Componentes para vacío Generador de vacío Ventosa Detectores neumáticos Detector réflex Amplificador de señal de baja presión

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15 APENDICE A-7 Bibliografía A continuación se adjuntan la bibliografía recomendada entre la disponible en biblioteca. No obstante, a pesar de no aparecer aquí indicados, se recomienda especialmente la consulta de catálogos comerciales en los que aparecen las últimas novedades de los elementos, además de todos los aspectos a tener en cuenta a la hora de la selección de componentes. Serrano Nicolás, A., Neumática. Quinta edición. Thomson-Paraninfo, de las Heras, S., Instalaciones Neumáticas. Editorial UOC, Stefan Hesse, Aire comprimido fuente de energia Preparación y distribución. FESTO, Fernando Santos, Los compresores. EUHASA, Meixner, H. Kobler, R., Introduccion en la Neumatica (Manual de estudio). FESTO, Neumatica: Nivel Basico. Manual de Estudio. FESTO, Neumatica: Coleccion de ejercicios con soluciones. Nivel Avanzado. FESTO, Controles Logicos Programables: Nivel Básico. FESTO, Electroneumatica: Colección de ejercicios con soluciones. Nivel Basico. FESTO, Introduccion a la Electroneumatica. FESTO, Introduccion a la tecnica Neumática de mando (Manual de estudio). FESTO, Hesse, S., 99 ejemplos prácticos de aplicaciones neumáticas. FESTO, Pedro Romera, J., Lorite J. A., y Montoso, S., Automatización. Problemas resueltos con autómatas programables. son: Algunos de los enlaces de Internet con información técnica sobre neumática más útiles FESTO (Neumática y oleohidraulica): BOSCH-REXROTH (Neumática y oleohidraulica): ATLAS COPCO (compresores): SMC: LEGRIS (conductos):