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Este cilindro neumático de
doble efecto (cilindro sin vástago) está compuesto de una camisa, un émbolo y
un carro exterior montado sobre el cilindro émbolo puede moverse libremente
dentro del cilindro en concordancia con las respectivas señales neumáticas. El
émbolo y el carro exterior están provistos de imanes permanentes. La
transmisión del movimiento del émbolo hacia el carro se efectúa con la misma
fuerza mediante el acoplamiento magnético. En el momento en que el émbolo es
sometido a presión, el carro se desplaza de modo sincronizado en relación con
el émbolo. Este tipo de cilindros es utillizando principalmente para carreras
extremadamente largas de hasta 10m, En la superficie del carro pueden montarse
directamente diversos equipos o colocarse cargas. La camisa del cilindro está
herméticamente cerrada en relación con el carro, puesto que entre los dos no
existe conexión mecánica alguna. En consecuencia, tampoco es posible que se
produzcan fugas.
Con el fin de evitar
desplazamientos involuntarios del carro y para poder posicionarlo con
exactitud, el mando neumático correspondiente incluye válvulas de antirretorno.
Accionando la válvula 1.4 conmuta la válvula 1.2, con lo que se evacua el aire
del lado derecho del cilindro. En consecuencia, el émbolo del cilindro se desplaza
hacia la derecha. Con la válvula 1 .5 se emite la señal necesaria para que el
émbolo del cilindro se desplace hacia la izquierda. La dirección del
movimiento del émbolo del cilindro siempre es controlada con la válvula que se
encarga de evacuar el aire del cilindro en el lado que no es sometido a presión.
En este diseño de cilindro
de doble efecto, el vástago tiene incorporada una cremallera con dientes de
engranaje, la cualmueveuna rueda dentada que representa el
movimiento de salida (rectilíneo). El rango de rotación puede ser de
45º,90º,180º,270º a 360º. El torque depende de la presión de accionamiento y se pueden obtener
valores de 150Nm.
El vástago del cilindro
está diseñado como cremallera, que engrana en una rueda dentada.
De este modo el movimiento
rectilíneo se convierte en giratorio.
El Angulo de giro depende
de la carrera del embolo y del radio de la rueda dentada.
Aplicacióna doblado de tubos y accionamientos de
compuertas.
Actividad:
Observar el video de FESTO“Actuadores neumáticos rotativos”
Este cilindro tiene la capacidad de ejercer la misma fuerza hacia
ambos lados del vástago.
El vástago es continuo.Puede soportar mayores fuerzas transversales
y momentos de flexión, que el cilindro de doble efecto normal debidoa que el vástago esta doblemente apoyado (doble
buje).
Ambas superficies del
embolo son iguales por tanto la fuerzaen ambos sentidos es la misma.
El diseño de estos cilindros es
similar al de los cilindros de simple efecto. No obstante, los cilindros de
doble efecto no llevan muelle de reposición y, además, las dos conexiones son
utilizadas correspondientemente para la alimentación y la evacuación del aire
a presión. Los cilindros de doble efecto ofrecen la ventaja de poder ejecutar
trabajos en ambos sentidos. Se trata, por lo tanto, de cilindros sumamente
versátiles. La fuerza ejercida sobre el vástago es algo mayor en el movimiento
de avance que en el de retroceso porque la superficie en lado del émbolo es más
grande que en el lado del vástago.
2.24.4Cilindros con amortiguación en posiciones
finales
Si un cilindro tiene la función
de mover grandes masas, los amortiguadores final de carrera se encargan de
evitar un golpe seco y, por tanto, un daño los cilindros. Un émbolo
amortiguador interrumpe la evacuación directa de la hacia afuera antes de que
el cilindro llegue a su posición de final de carrera. En vez de ello, queda
abierta una salida pequeña que por lo general es regulable. La velocidad del
cilindro es reducida en la última parte del movimiento de retroceso. Deberá
procurarse que los tornillos de ajuste nunca estén total cerrados, ya que de lo
contrario el vástago no podrá alcanzar su posición de final de carrera.
Si las fuerzas son muy
elevadasy a la aceleración es
considerable, deberán adoptarse medidas adicionales parasolucionar el problema. Concretamente pueden
adicionarseamortiguadores externospara aumentar el efecto de frenado.
Forma correcta de frenar:
·Cerrar completamente el tornillo de ajuste
·Abrir paulatinamente el tornillo de ajuste hasta que sea
alcanzado deseado
La
función de los actuadores neumáticos es transformar la energía acumulada en el
aire comprimido
en energía mecánica mediante un movimiento rectilíneo. Se denominan
generalmente cilindros.
El cilindro es un tubo de sección
circular constante, cerrado por ambos extremos, en cuyo interior se desliza un
émbolo solidario con un vástago que atraviesa uno de los fondos. El émbolo
divide al cilindro en dos volúmenes llamados cámaras y existen dos aberturas en
las cámaras por donde puede entrar y salir el aire.
La capacidad de trabajo de un cilindro
viene determinada por su carrera y su diámetro.
Los actuadores transforman la
energía en trabajo. La señal de salida es controlada por el mando y el actuador reacciona a dicha señal por
acción de lo elementos de maniobra. Otro tipo de equipos de emisión de señales
son lo elementos que indican el estado del sistema de mando o de los actuadores
como pueden ser, por ejemplo, los indicadores ópticos de accionamiento neumático.
Los actuadores neumáticos pueden
clasificarse en dos grupos según el movimiento, si es lineal o giratorio:
·Movimiento rectilíneo
(movimiento lineal) - Cilindros de simple efecto - Cilindros de doble efecto
·Movimiento giratorio -
Motor neumático - Actuador giratorio
Las válvulas
temporizadoras están compuestas de una válvula neumática de 3/2vías,
una válvula de estrangulación y antirretorno
y de un pequeño acumulador de aire a
presión. La válvula de 3/2 vías puede tener posición normal de bloqueo o de
paso abierto. El tiempo del retardo conseguido en los dos tiposde válvulas de retardo cubre normalmente un
margen de 0 hasta 30 segundos. EI pequeño acumulador auxiliar permite aumentar
el tiempo de retardo. El tiempo previsto para la conmutación puede ajustarse
con gran precisión, siempre ycuando el aire esté limpio y la presión sea constante.
Temporizador a la
conexión neumáticonormalmente cerrado
Funcionamiento
El aire a presión llega por la conexión (1) de
la válvula. El aire del circuito de mando entra por la válvulapor la entrada (12) y atraviesa la válvula de estrangulación y
antirretorno. Con el tornilloregulador
se determina la cantidad de aire que por unidad de tiempo pasa al pequeño
acumulador. Una vez que en éste la presión de mandoes suficiente, el embolo de la válvula 3/2 vías es desplazado hacia
abajo, con lo que bloquea el paso de (2) a (3). El plato es separado del
asiento, con lo queel aire puede pasar
de (1)hacia (2). El punto de conmutación
es determinado por el tiempo necesario para generar la presión respectiva en el
acumulador.
Para que la válvulatemporizadora vuelvaa su posición normal, tiene que evacuarse el
conducto de mando (12). El aire proveniente del acumulador fluye a través
dela válvula de estrangulación y
antirretornohasta llegar al exterior.
El muelle de la válvula se encarga dede
colocar el émbolo y el plato en sus respectivas posiciones normales. El
conducto de trabajo (2) es evacuado por (3)y la conexión (1) queda bloqueada.
Temporizador a la
conexión neumático normalmente abierto
Si la válvula3/2tiene abierto el paso en posición normal, entonces
la salida normalmente abierta, la salida (2) recibe una señal.Si la válvula conmutapor recibir una señal en la entrada(10), se evacua el conducto de trabajo (2)
por (3) . Ello tiene como consecuencia que la señal desalida es cancelada una veztrascurridoel tiempo ajustado.
El tiempo de retardo corresponde también en
este caso al tiempo necesario para la generación de la presión correspondiente
en el acumulador. Si se retira el aire de la conexión 10(Z), la válvula de 3/2
vías vuelve a su posición normal.
Uso de válvula temporizadoras para crear pulsos de señales
En el esquema de distribución de
esta página hay dos válvulas temporizadoras. Una válvula (1.5) está cerrada en
posición normal, mientras que la otra (1.4) tiene el paso abierto en posición
normal. Oprimiendo el pulsador de 1.2 se emite una señal hacia la válvula 1.4,
y desde ahí es transmitida a la entrada 14(Z) de
la válvula de impulsos. El cilindro 1.0 avanza. En la válvula temporizadora ha
sido ajustado un tiempo de retardo corto, por ejemplo de 0,5 segundos. Este
tiempo es suficiente para iniciar el movimiento de avance. A continuación, la
señal de mando 10(Z) proveniente de la válvula temporizadora cancela
inmediatamente la señal en la entrada 14(Z). El vástago del cilindro actúa sobre el interruptor de final de
carrera 1.3. La válvula tempotizadora 1.5 recibe la señal de mando, por lo que
abre la válvula una vez transcurrido
el tiempo que ha sido ajustado con antelación. Entonces, el temporizador emite
una señal a la entrada 12(Y) de la válvula de impulsos. La válvula conmuta y el
cilindro retrocede. A continuación puede activarse la ejecución de un nuevo
ciclo activando la válvula 1.2.
Como
válvulasse considerarantodos los equipos ubicadosentrela unidad de mantenimientoyel actuador,a fin degarantizar el control de
los cambios de dirección,regulación de
caudal y presión.
Las válvulas distribuidoras
gobiernan los conductos de la corriente del líquido en determinadas direcciones
y permiten gobernardirectamente los
cilindroscomo elementos de maniobra,
así como también pueden cumplirfunciones de sensores.
Como válvula de mando o pilotaje, se
emplean en general para gobernar de forma directa o indirecta, las válvulas
distribuidoras.
El accionamiento de una válvula es el medio físico usado
para conmutarla yse representa también
mediante un símbolo. Puede ser por pulsador, rodillo, eléctrico, pedal, etc.
Estos elementos de accionamiento se aplican lateralmente a
los cuadrados de los símbolos de las posiciones de conmutación.
En las válvulas con dispositivo de reposición (p. Ej., mediante muelle), se
califica de posición de reposo aquella en que las piezas móviles
de la válvula se encuentran si no se acciona la válvula. En válvulas de dos
posiciones de conmutación con retorno por muelle corresponde a la posiciónb.
Posición inicial
Es la posición que toman las piezas móviles de una válvula después de montar
esta en un equipo. Lapresión del
sistema actúa entonces sobre las piezas móviles de la válvula.
En laválvula a
continuación descrita se distingue que la posición de reposo (b) es idéntica a
la inicial (b).
La figura siguiente representa la misma válvula
anterior solo que en su posición inicial se encuentra accionada y por tanto su
posición inicial no es la misma posición de reposo.
En
los planos neumáticos las válvulas de vías deben aparecer en su posición
inicial (como están en el montaje de la máquina o equipo).
2.11DESIGNACIÓN COMPLETA
DE LAS VÁLVULAS DE VÍAS
La
denominacióncompletamente de las
válvulas de vías (distribuidoras)debe
en general contener los siguientes aspectos:
1.Un número fraccionario cuyo numerador indica
el número de empalmes o vías y un denominador que indica el número de
posiciones de conmutación, ejemplo 2/2, 3/2,5/2 etc.
2.Si es normalmente abierta o normalmente
cerrada. (si es el caso)
3.El tipo de accionamiento. Ejemplo, rodillo,
eléctrico, pedal, palanca etc.
4.Si tiene retorno o centradopor resorte.
5.en caso de una válvula 4/3 indicar el tipo de
centro, ejemplo, tandem, cerrado, abierto etc.
A
continuación se presentan ejemplo de designación de algunas válvulas
distribuidoras.
·Válvula
3/2 normalmente cerrada (NC), accionamiento
por pedal y retorno por muelle.
·Válvula
5/2 (monoestable) accionamiento eléctrico y retorno por muelle.
·Válvula 5/2
(biestable) con doble accionamiento
eléctrico.
·Válvula
2/2 normalmente cerrada (NC),
accionamiento por pulsador y retorno por muelle.
·Válvula
3/2 normalmente abierta (NO),
accionamiento por palanca y retorno por muelle.
·Válvula
5/2(biestable) con doble accionamiento
neumático.
·Válvula 5/3 centro cerrado, con doble accionamiento
neumático y centrada por resortes
2.12 CONDUCTOS DE TRABAJO
La identificación de los conductos en las válvulasneumáticas
1 = Conexión de aire comrimido
2 y 4 = Conductos de trabajo
3y 5= Conductos de
escape
2.13 CONDUCTOS DE MANIOBRA
10 = La señal
circulante de 1 a 2 queda bloqueada.
12 =Se habilita el
flujo de 1 a 2.
14 = Se habilita el fujo de 1 a 4.
81, 91 = Aire auxiliar
de mando.
Nota: Las letras Y, Z
aplican a las conexiones de mando según la válvula utilizada, como aparece en
los siguientes ejemplos.
2.12DISEÑOS DE VÁLVULAS
El diseño de una válvula es un criterio importante
para su vida útil, sus tiempos de conmutación, su tipo deaccionamiento, su sistema de conexión y su tamaño.
Por
sudiseño las válvulas de vías se
clasifican en:
·Válvulas
de asiento
·Válvulas
de asiento de bola
·Válvulas
de asiento de plato.
·Válvulas
de corredera
·Válvulas
de corredera longitudinal
·Válvulas
de corredera longitudinal plana
·Válvulas
de plato giratorio
2.12.1
VÁLVULAS DE ASIENTO
En el caso de las válvulas de asiento, los pasos son
abiertos o cerrados mediante bolas, platos,
discos o conos. Las válvulas de asiento suele llevar juntas degoma que hacen las veces de asiento. Estas válvulas apenas tienen piezas que puedan desgastarse y, en consecuencia,
tienen una vida útil larganoson sensibles a la suciedad y son muy
resistentes. No obstante, requierende
una fuerza de accionamiento relativamente grande, ya que tienen que superar la
fuerza del muelle de recuperación y de la presión del
aire.
2.12.2VÁLVULAS DE CORREDERA
En el caso de las válvulas de corredera, las
conexiones son unidas o cerradas mediante correderas cilíndricas, planas o
circulares.
