OLEOHIDRÁULICA Y NEUMÁTICA (5)

CIRCUITOS NEUMÁTICOS

Primero vamos a ver los diferentes elementos que componen un circuito neumático; luego entraremos en detalle en las válvulas, que nos permitirán controlar los actuadores (normalmente cilindros) de nuestros circuitos neumáticos, y finalmente iremos diseñando circuitos que simularemos en el FluidSim.

Además de los tubos (de diferentes tipos de plástico en los circuitos neumáticos, y de plástico o metal en los hidráulicos) y los elementos auxiliares que realizan uniones entre tubos y entre tubos y elementos, en un circuito neumático se pueden distinguir cuatro tipos de elementos:

Vistos en más detalle:

1) CompresorELEMENTOS GENERADORES: COMPRESOR

Son los que suministran fluido a presión. El compresor es un motor, generalmente eléctrico, que suministra presión al fluido (aire). 

El compresor puede representarse en el esquema con uno de estos dos símbolos:

Símbolo compresorSímbolo compresor

* Los compresores volumétricos reducen el volumen, comprimiendo el fluido. Pueden ser alternativos o rotativos.

Alternativo: compresor de émbolo Rotativo: compresor de husillo o root Rotativo: compresor de paletas  
Compresor de émbolo
Compresor de husillo
Compresor de paletas

* Los compresores dinámicos comprimen el fluido aumentando la velocidad. Obtienen mucho caudal pero con poca presión.

Para no tener que estar parando y arrancando continuamente, y para mantener la presión constante dentro de unos márgenes, el compresor siempre va acompañado de un depósito y de una válvula de regulación con manómetro.

Depósito de aireSímbolo depósitoManómetroSímbolo manómetro

2) ELEMENTOS DE TRATAMIENTO

Su función es el tratamiento del fluido para así realizar el mantenimiento preventivo del sistema. Los tres principales elementos son:

  • El filtro, que elimina las impurezas y la humedad
Filtro
  • El lubricador, que pulveriza aceite en el aire para lubricar las partes móviles del circuito
Lubricador
  • El regulador de presión. Los circuitos trabajan a una presión normalmente menor que la del compresor, así que el regulador mantiene una presión constante y actúa como válvula de seguridad.
Regulador
Unidad de mantenimiento

Lo habitual es que estos tres elementos vayan juntos y se les añada un manómetro, formando lo que denomina una unidad de mantenimiento o unidad de acondicionamiento (filtra, lubrica y regula la presión).

Unidad acondicionamientoUnidad de acondicionamiento

Numeración en el esquema: Las unidades de alimentación y de mantenimiento se numeran en los esquemas de los circuitos neumáticos secuencialmente como 0.X (0.1, 0.2, 0.3, etc)

 3) ELEMENTOS ACTUADORES

Son los elementos que permiten transformar la energía comunicada al aire por el compresor en energía útil. Se dividen en dos grupos: elementos alternativos o cilindros y elementos rotativos o motores neumáticos (mucho menos utilizados).

Numeración en el esquema: Los actuadores se numeran en los esquemas de los circuitos neumáticos secuencialmente como X.0 (1.0, 2.0, 3.0, etc). Cada uno de ellos dará número a un grupo (los elementos de mando y control asociados a él).

Cilindros

Los cilindros realizan un desplazamiento útiEstructura de un cilindro neumático l (es decir, que obtiene trabajo) lineal. Tienen un émbolo que avanza y retrocede empujando normalmente un vástago. Como hemos visto, los cilindros pueden ser de simple efecto (sólo realizan trabajo en el avance) y de doble efecto (pueden realizar trabajo en ambos sentidos). En los de simple efecto el retroceso se consigue por un muelle interno o por una carga o fuerza externa (muelle externo de una puerta, el peso de la plataforma en un elevador), mientras que en los de doble efecto es el aire comprimido el que provoca el retroceso.

Símbolo cilindro simple efecto con muelle
Simple efecto con muelle
  Símbolo cilindro simple efecto sin muelle
Simple efecto retroceso por carga
Símbolo cilindro doble efecto
Doble efecto

Hay otros muchos tipos de cilindros. Como ejemplos, los cilindros de doble vástago (pueden realizar esfuerzos por ambos lados), cilindros sin vástago (normalmente el cilindro se desplaza sobre una corredera) o cilindros de doble efecto con regulación o amortiguación (cuando el émbolo llega a la parte final del recorrido actúa un muelle o un estrangulamiento de la salida de aire lo frena para amortiguar el golpe final).

Símbolo cilindro doble vástago
Cilindro con doble vástago
Símbolo cilindro sin vástago
Cilindro sin vástago
Símbolo cilindro amortiguado
Cilindro con amortiguación


Motor de palasMotores neumáticos

Los motores neumáticos tienen prestaciones en general inferiores a los eléctricos y necesitan una instalación adicional más compleja que los térmicos. Además, normalmente el circuito de presión estará accionado por un motor eléctrico. Sin embargo, tienen ciertas ventajas: robustos y de fácil mantenimiento, a pesar de su gran velocidad (hasta 500.000 rpm) es fácil parar, arrancar y cambiar de sentido de giro. Y sobre todo, no se sobrecalientan ni provocan chispas, además de estar sellados, lo que les hace ideales para entornos hostiles y peligrosos (por explosión, por contaminación o por higiene).

Motor con un sentido de giro
Motor un sentido giro
Motor dos sentidos de giro
Motor dos sentidos giro
Motor dos sentidos con regulación
Motor dos sentidos con regulación

 En cuanto a los tipos, pueden ser;

Motor pistonesMotor pistones con movimiento

Motor rotativo de pistones: mediante válvulas de distribución se va insertando aire comprimido en una serie de pistones cuyos vástagos provocan un movimiento rotativo. Para velocidades intermedias.


Motor aletasMotor aletas animado

Motor de aletas o engranajes: similar al compresor de paletas, pero actúa justo de forma contraria (el fluido mueve las paletas). Para velocidades pequeñas (hidráulicos).


Turbina dentistaTurbina neumática

Turbomotores: motores tipo turbina, en los que el aire a presión mueve los álabes haciendo girar el rotor a muy alta velocidad (hasta 500.000 rpm). Además, puede regularse fácilmente la velocidad. Un aplicación típica es el torno de los dentistas.


4) ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL

Los elementos de mando y control son las válvulas. Las válvulas son los elementos encargados de controlar la energía que se transmite a través del fluido hacia los elementos actuadores. Según su función se pueden distinguir varios tipos:válvulas distribuidoras y de bloqueoválvulas reguladoras de caudal y válvulas reguladoras de presión.

Dada la importancia de las válvulas para los circuitos, vamos a verlas a continuación en detalle.



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