SIMULACIÓN DE APLICACIONES NEUMÁTICAS DE CILINDRO ÚNICO DE DOBLE EFECTO

NEUMÁTICA E HIDRÁULICA
LABORATORIO N°2
SIMULACIÓN DE APLICACIONES NEUMÁTICAS DE CILINDRO ÚNICO DE
DOBLE EFECTO
RESULTADOS
APLICACIONES SUGERIDAS EN LA GUÍA:
1. Intercambio vertical de paquetes sobre una cadena de transporte:
Figura 1:
Con la ayuda del punto de conmutación vertical, los
paquetes se deben entregar a un transportador
superior o inferior, de acuerdo con la selección. el
destino de la deslizadera giratoria se decide por
medio de una válvula con interruptor selector. el
movimiento hacia arriba del cilindro de doble acción
es tomar t1 = 3 segundos; el movimiento hacia abajo
t2 = 2.5 segundos. Se indica la presión en ambos
lados del pistón. en la posición inicial, el cilindro
asume la posición final retraída
Figura 2:
Circuito
de
intercambio vertical
en Fluidsim y sus
respectivas piezas.
Figura 3:
Inicialmente el aire que viene de una fuente a 14.7 psi, pasa
por un compresor que trabaja a 200 psi, ese llega a una
válvula de estrangulamiento V2, que regula el caudal que
pasará de las vías 1 a 4, cuando sea accionado el botón de la
válvula V1, el vástago del actuador comienza su carrera y se
extiende hasta su carrera máxima, esta extensión tarda 3
segundos.
Figura 4:
Para el regreso del vástago del cilindro se acciona el botón
derecho de la válvula V1, y permite el paso de aire a la parte
posterior del cilindro lo que posibilita su contracción. La
válvula ET u orificio, permite que el aire comprimido se
extraiga más rápidamente para que esta retracción ocurra en
2.5 segundos
Marca
Valor de la magnitud
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
100
Gráfica#1:
Diagrama de posición para el pistón de
intercambio. Carrera máxima de 3 segundos,
carrera de retracción 2.5 segundos.
80
60
Desplazamiento
AC1
mm
40
20
Tabla #1: Componentes en el circuito del dispositivo de intercambio
Marca
Denominación de componentes
SC
Fuente de aire comprimido
14.7 (aire ambiente)
Compresor
200 psi
CO
UM
Unidad de mantenimiento
AC1
Cilindro doble efecto
(Carrera máx vástago =100mm)
V1
Válvula de 4 vías
V2
Válvula estranguladora
(0.05% de abertura, 1500 l/min)
ET
Orificio ajustable
(100% abertura, 5000 l/min)
Representación gráfica
2. Dispositivo de plegado
Figura 3
La operación de dos válvulas idénticas mediante un botón hace que la
herramienta de conformado y el dispositivo de plegado de bordes se
empujen hacia abajo y se plieguen sobre el borde de una hoja plana de área
de sección transversal de 40x5. Si se sueltan ambos o solo un botón, el
cilindro de doble acción regresa lentamente a la posición inicial. la presión
del cilindro está indicada.
Figura 4
Conexión del circuito del circuito en Fluid Sim
junto con las respectivas denominaciones de sus
piezas.
Figura 5
El sistema se vale de una fuente de aire comprimido con un
caudal de 100 L/min y pasa por un compresor que trabaja a 6 bar,
seguido, el aire es filtrado para luego entrar a las válvulas que
son accionadas por medio de un botón en ambos. La presión
saliente de estas válvulas que permiten el paso del aire siempre
que en B1 Y B2 exista un accionamiento. Dicho esto, esta
presión es la que entra a la válvula principal que accionará el
actuador. La presión que sale de la válvula principal es regulada
en ambas salidas por VE1 y VE2, que son válvulas de
estrangulamiento, ambas con un grado de apertura de 2% para así
asegurar un avance y retorno lento del actuador.
Gráfica #2.
Vista del diagrama de desplazamiento del cilindro en
el sistema Fluid Sim. Se puede notar que la carrera
máxima fue de 3.787 s y la carrera de retracción fue
de 4.626 s
Tabla 2. Vista de los componentes en el circuito del dispositivo de plegado
Marca
Denominación de componentes
S1
Fuente de aire comprimido
(6 bar; 100 L/min)
C1
Compresor
(6 bar; 60 L/min)
F1
Filtro
(60 L/min)
B1
Válvula de 3 accionada por botón
B2
Válvula de 3 vías accionada por
botón
VS
Válvula de simultaneidad
S2
Fuente de aire comprimido
VP
Válvula de 5 vías
VE1
Válvula de estrangulamiento
VE2
Válvula de estrangulamiento
CIL
Cilindro de doble efecto
Representación gráfica
3. Carril de soldadura
Figura 6.
Un carril de soldadura eléctricamente calentado es
presionado sobre un tambor giratorio frio por un
cilindro de doble acción (1A) y suelda hoja plástica en
una tubería. El movimiento hacia adelante es accionado
por un botón de inicio. La fuerza máxima del cilindro
es 4 bar (=400kPa) ejercida por un regulador de presión
con medidor de presión. (Esto previene que el carril
dañe el tambor metálico) El movimiento de regreso no
es iniciado hasta que la posición delantera final sea
reconocida y la presión en el área del pistón alcance 3
bar (=300kPa).
El suministro de aire es restringido para el movimiento
del cilindro. El control de flujo debe ser ajustado de
manera que el incremento de la presión a p=3 bar
(300kPa) tome 3s, después de que el cilindro alcance la posición final delantera (Los bordes de la hoja,
que están superpuestos, son soldados por el carril de soldadura calentado mientras se aplica la presión
incrementada.
Reiniciar es posible cunado la posición final retraída ha sido alcanzada y han pasado 2s. Revirtiendo una
válvula direccional (5/2) con un interruptor selector hace que el control cambie a un ciclo continuo).
Figura 7
Circuito de carril de
soldadura en FluidSim con
sus respectivas piezas
Figura 8:
Accionamiento manual: el aire comprimido
provenientes de las fuentes pasa por las válvulas
VM1, VM2, V1, B1 y B2. La válvula VM1 está
accionada por una etiqueta de carrera MOV1, lo
que la mantiene abierta permite el paso de aire
de la vía 1 a 2 de la misma, la válvula V1 que
está pilotada neumáticamente cambia de
posición y el aire circula de 1 a 2 y llega a una
de las terminales de la válvula de simultaneidad
VS; una vez que se accione el botón manual, la
válvula B2 cambiará de posición lo que
permitirá que pase aire de las vías 1 a la 3,
luego, llega a una válvula selectora VO que al
tener presión en una de sus terminales dejará
pasar el aire comprimido a la válvula VS y esta
al tener presión a los dos lados manda aire a la
válvula V2 lo que la cambia de posición y el aire
comprimido fluye desde la fuente FT2 pasa por
el presostato a 3 bar hasta las vías 1 a 4 y admite que el pistón empiece su carrera hacia adelante esta carrera
ocurre en 3 segundos.
Figura 9:
Una vez el actuador alcance su posición de carrera
máxima, la etiqueta de accionamiento MOV2 en la
válvula VM2, permite que esta cambie de posición,
que el aire fluya de 1 a 2 y llegue a la válvula de
secuencia que se activa cuando el pilotaje del
presostato recibe la cantidad de presión
preestablecida de 44.1 psi esta presión que llega a la
válvula de secuencia proviene de la conexión de aire
comprimido que existe desde la fuente FT2 y que
pasa por la válvula V2 por las vías 1 a 3; luego que
la válvula de secuencia cambia de posición y fluye
aire por ella llega al pilotaje neumático de V2 lo que
la cambia de posición y permite la retracción del
vástago ya que la fuente FT2 envía aire a la sección
anterior del cilindro, el aire contenido en el volumen
detrás del émbolo escapa por la vía 5 de la válvula
V2, la carrera de retracción del vástago ocurre en 2
segundos.
Figura 10:
Accionamiento
automático:
en
el
accionamiento automático sistemáticamente
todo ocurre de la misma forma que el
accionamiento manual, la diferencia yace en
que el accionamiento está dado por un
obturador colocado en la válvula B1, que una
vez accionado cambiará de posición que
mantiene esta válvula en posición abierta, lo
que permitirá que pase aire de las vías 1 a la 3,
luego, llega a una válvula selectora VO que al
tener presión en una de sus terminales dejará
pasar el aire comprimido a la válvula VS y
esta al tener presión a los dos lados manda aire
a la válvula V2 y todo el proceso descrito en el
accionamiento
manual
se
repite
automáticamente debido a que B1 se mantiene
abierta y de esta manera hasta que se decida
apagar el proceso presionado nuevamente el
obturador.
Gráfica #3
Marca
Valor de la magnitud
0
100
80
Desplazamiento
PT
60
mm
40
20
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Diagrama de posición
para el carril de
soldadura, el diagrama de
posición es el mismo para
accionamiento
automático y para
accionamiento manual.
Tabla #3: Vista de los componentes en el circuito del carril de soldadura.
Marca
FT, FT3, FT4, FT5
FT2
Denominación del
componente
Fuente de aire comprimido
0.6MPa, 1000L/min
Fuente de aire comprimido
0.4Mpa, 1000L/min
MA1, MA2, MA3
Manómetro
B1, B2
Válvula 3/2 con
accionamiento de pulsador,
1000L/min
VO
Válvula selectora
1000L/min
VS
VM1
V1
PMA
V2
VM2
VP
EX
Válvula de simultaneidad
1000L/min
Válvula 3/2 con
accionamiento mecánico
(marca: MOV1)
Válvula 3/2 accionada
neumáticamente
Válvula reguladora de
presión, ajustable
Válvula 5/2 accionada
neumáticamente en ambas
posiciones
Válvula 3/2 accionada
mecánicamente (marca:
MOV2)
Válvula de presostato
Presión nominal: 0.3Mpa,
1000L/min
Válvula de estrangulamiento
Apertura: 0.2%
Símbolo
PT
Cilindro de doble efecto
Carrera máx: 100mm, Ø
émbolo: 20mm, Ø de
vástago: 8mm
PARTE 1
EJEMPLO #1 (STEPHANI ARROCHA)
DOBLADORA DE VARILLAS DE METAL:
Figura 1.1
Se trata de un actuador neumático que es accionado por
una palanca, la cual deja pasar el aire comprimido
proveniente del compresor, de esta manera el vástago del
cilindro comienza a realizar su carrera y así a dobla las
varillas dispuestas en la montura confeccionada (como se
muestra en la figura), una vez se ha conseguido el doblez
deseado, la otra palanca se acciona llenando el volumen
delante del embolo y el actuador regresa a su posición de
equilibrio.
Figura 1.2
Circuito de la dobladora de varillas de metal en
Fluidsim, con sus respectivas piezas.
Figura 1.3
El circuito simulado en Fluidsim muestra el
accionamiento del circuito para doblar varillas de
metal. Primeramente aire que viene de una fuente
a 14.7 psi, pasa por un compresor que trabaja a
200 psi y luego a una unidad de mantenimiento,
circula por la válvula V1 (de dos posiciones y 4
vías) en su posición de equilibrio de la vía 1 a la
2 lo que llena de aire comprimido la cámara
anterior del cilindro, al accionar el botón en V1
la válvula cambia de posición entonces permite
el paso de aire comprimido hacia la cámara
posterior del cilindro y este empieza el avance
del vástago, este avance se hace de manera
controlada por lo que se coloca una válvula
estranguladora a 42.8% de abertura en la
descarga del actuador hacía a vía 3, con la
finalidad de conservar el integridad del cilindro
debido a que al avanzar muy rápidamente puede
causar deformaciones en su vástago y además para tener un mejor control del doblez de la varilla de metal.
Figura 1.4
Al accionar el otro botón de la válvula V1, esta vuelve a
su posición de equilibrio y el aire comprimido circula de
la vía 1 a 2, llenando nuevamente del volumen del
cilindro delante del émbolo lo que ocasiona que el
vástago del mismo regrese a su posición estable, el aire
comprimido contenido en la región posterior del cilindro
se descarga hacia la vía 3.
Gráfica 1.1
Marca
Valor de la magnitud
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
En el diagrama de Desplazamiento para la
dobladora de metal, vemos que el
desplazamiento máximo es de 11.9in, aunque el
alargamiento límite del vástago es de 12in,
puede deberse a la misma acción de doblar el
metal, ya que el mismo aplica una resistencia.
Ya que este proceso no es completamente
automático, el tiempo en el que esto ocurra
depende del operador y cuando se quiera doblar
la
varilla
de
metal.
11.8
9.8
7.9
Desplazamiento
AC1
in
5.9
3.9
2.0
Tabla #1.1: Descripción de los componentes para el doblador de varillas de metal
Marca
Denominación de componentes
SC
Fuente de aire comprimido
14.7 (aire ambiente)
CO
Compresor
200 psi
UM
Unidad de mantenimiento
AC1
Cilindro doble efecto
(Carrera máx vástago =12in, ɸ
vástago =1.5in, ɸ cilindro 3in)
V1
Válvula de 4 vías
V2
Válvula estranguladora
(42.8% de abertura)
Representación gráfica
EJEMPLO #2 (STEPHANI ARROCHA)
MÓDULO CORTADOR DE METAL
Figura 1.4
Se trata de un módulo que forma parte de
una industria de procesamiento de metal,
este módulo a partir de un accionamiento
manual corta el metal que está pasando en
forma de láminas por una banda
transportadora, a través de una cuchilla
adaptada a un cilindro sin vástago, esa
operación ocurre cada 2 segundos hasta
que se accione otro botón para que se
detenga la operación completamente.
Figura 1.5
Circuito del cortador de metal en Fluidsim y sus
respectivas piezas
Figura 1.6
El circuito simulado en Fluidsim muestra el accionamiento
del circuito para cortar metal. Inicialmente el aire que viene
de una fuente a 14.7 psi, pasa por un compresor que trabaja
a 294 psi y de un acumulador de presión a una unidad de
mantenimiento; este aire circula por la válvula V1 (de dos
posiciones y 3 vías) una vez accionado el botón corre aire
de la vía 1 a 2 a su vez llega a la válvula V2 (de dos
posiciones y 5 vías) y transita de la vía 1 a la 4, de la misma
forma el aire llega al temporizador T1 colocado en 2
segundos y permite que el aire comprimido llene la parte
posterior del cilindro y este comience su carrera, el aire que
se encontraba dispuesto delante del émbolo es extraído por
la vía 3 del temporizador T2; una vez el actuador complete
su carrera máxima C2 el accionamiento mecánico en la
válvula V2 permite el cambio de posición de la válvula.
Figura 1.7
El cambio de posición por medio del accionamiento mecánico
C2 de la válvula V2, permite el paso de aire hacia el segundo
temporizador T2 que se encuentra también en 2 segundos, al
transcurrir este tiempo T2 cambia de posición y permite que
el aire fluya hacia la parte anterior del cilindro lo que le
permite al actuador retornar a su posición de equilibrio, y el
aire comprimido situado en la parte posterior del cilindro
escapa por la vía 3 de la válvula V2. El accionamiento
mecánico C1, colocado en la válvula V2 permite que el
proceso se repita, hasta que se presione el otro botón colocado
en la válvula V1.
Marca
4
Valor de la magnitud
5
6
7
8
9
10
11
12
13
7.87
Gráfica 1.2
Diagrama de posición para la cortadora de metal,
podemos ver que el corte para cada lado de la banda
transportadora toma 2 segundos; es decir en la
carrera máxima el cilindro y cuando este retorna.
5.91
Desplazamiento
AC1
in
3.94
1.97
Tabla #1.2: Descripción de los componentes para el cortador de metales
Marca
Denominación de componentes
SC
Fuente de aire comprimido
14.7 (aire ambiente)
CO
Compresor
294 psi
UM
Unidad de mantenimiento
AC1
Cilindro doble efecto
(Carrera máx vástago =200mm)
V1
Válvula de 3 vías
V2
Válvula de 4 vías
T1
Temporizador neumático (2
segundos)
T2
Temporizador neumático (2
segundos)
Representación gráfica
EJEMPLO #3 (STEPHANI ARROCHA)
MÁQUINA DE SERIGRAFÍA TEXTIL NEUMÁTICA
Figura 1.8
En general las máquinas se serigrafía textil pueden tener
pistones de doble efecto colocados en varias configuraciones y
esto depende en gran medida del acabado y la tecnología que se
tenga.
La máquina de serigrafia que se muestra en esta figura, utiliza
dos pistones de doble efecto en la base de la misma, adaptados
ellos se halla una barra en horizontal que es la que extiende la
tinta para textiles. Al accionar la máquina, ya estando la
camiseta, el molde y la tinta dispuestas, los pistones comienzan
su carrera hacia adelante lo que esparce la pinta sobre el molde
y su vez sobre la camiseta; este proceso ocurre automáticamente
en repetidas ocasiones, ya que debajo del arreglo neumático
existe un mecanismo que coloca las camisetas a serigrafiar para
que el proceso continúe y así ocurre hasta que el operador
accione el botón de parado de operaciones.
Figura 1.9
Circuito para la máquina de serigrafía
textil en Fluidsim y sus respectivas
piezas.
Figura 1.10
En principio el aire proviene de una fuente a 14.7 psi,
pasa por un compresor a 294psi luego por una unidad de
mantenimiento y por un acumulador de presión con un
volumen 7l, una vez accionado el botón en la válvula V1
circula el aire de la vía 1 a 2 luego a la válvula V2, de la
vía 1 a 2, y luego este aire se bifurca a las válvulas V3 y
V4 que permiten el flujo de aire de la vía 1 a 4 de esta
manera se llena la parte posterior del actuador de aire lo
que permite su carrera hacia adelante, el aire contenido
delante del émbolo escapa por la vía tres de las válvulas
V3 y V4.
Figura 1.11
Cuando ambos cilindros alcanzan su carrera máxima
C2 el accionamiento mecánico colocado en V2
cambia la posición de esta válvula, lo permite que el
cilindro regrese a su posición de equilibrio ya que el
aire comprimido llena la parte anterior del actuador,
el aire comprimido que se encontraba detrás el
embolo es expulsado de la vía 4 a 1 de las válvulas
V3 y V4 y de allí hacia la vía 3 de la válvula V2, el
accionamiento mecánico C1 en la válvula V2, cambia
nuevamente su posición y el proceso se repite hasta
que se acciona el botón de la válvula V1 que detiene
toda la operación.
PARTE 2
EJEMPLO 1 # (JELLINI MENDOZA)
MARTILLO NEUMÁTICO
Figura 2.1:
Este martillo neumático es ideal para trabajar en sistemas
de escape, carrocería, limpieza de superficies oxidadas,
corte de remaches, tornillos y chapa. Este es accionado por
un botón y el martillo funcionará siempre y cuando se
mantenga presionado por el usuario.
Figura 2.2:
Vista del circuito conectado en Fluid Sim, todos los
martillos neumáticos tienen tres partes principales que
son: la empuñadora, que es la válvula de mando de aire
conectada por medio de una manguera; el cilindro, que
es el que de doble efecto; el distribuidor, que regula el
aire que pasa por el émbolo del cilindro. Generalmente
la fuente es un compresor. El consumo de aire que se da
en este martillo en particular es de 84.4 L/min, según su
ficha técnica. Su carrera máxima es de 89 mm.
Gráfica 2.1
Comportamiento del desplazamiento del cilindro
respecto al tiempo, este diagrama es representativo a
un solo golpe del martillo. Este puede realizar hasta
2500 en un minuto.
Tabla 2.1: Descripción de los componentes para el martillo neumático.
Marca
Denominación de componentes
SRC
Fuente de aire comprimido con
caudal de 84.4 L/min
UDM
Unidad de mantenimiento
COM
Compresor (100 psi)
CDE
Cilindro doble efecto (carrera
máxima=89 mm; diámetro del
vástago=20 mm)
V4N
Válvula de 4 vías
Representación gráfica
EJEMPLO #2 (JELLINI MENDOZA)
MESA LEVADIZA NEUMÁTICA
Figura 2.3:
Esta mesa es para realizar trabajos en piezas u objetos,
soporta una carga de hasta 200 lbs y se elevará hasta la
altura que el usuario desee por medio del presionado del
pedal.
Figura 2.4
Se puede ver la conexión del sistema en
Fluid Sim. Este tiene una fuente de aire a
100 psi que es filtrada. Luego de pasar por
la unidad de mantenimiento, se acciona
con la V1 y el cilindro de accionará
siempre y cuando el botón se mantenga
presionado y se quedará en la altura que
alcance durante la presión del pedal. Para
bajarlo, se presiona el otro pedal.
Gráfica 2.2. Se ve el comportamiento del desplazamiento del pistón, los picos representan
cuando se frena el pistón a la carrera que selecciona el usuario.
Tabla 2.2. Componentes de una mesa de trabajo levadiza.
Marca
Denominación de componentes
SRC
Fuente de aire comprimido con
presión de 100 psi
UDM
Unidad de mantenimiento con
filtro de aire
V1
Válvula de avance del cilindro
accionada por pedal
V2
Válvula de retorno del cilindro
accionada por otro pedal
VE1
Válvula de estrangulamiento para
la V1
VE2
Válvula de estrangulamiento para
la V2
CDE
Cilindro de doble efecto que eleva
la mesa de trabajo
Representación gráfica
EJEMPLO 3 (JELLINI MENDOZA)
COMPACTADORA DE BASURA
Figura 2.5
Una compactadora neumática de basura comprime los desechos de muchos tipos,
reduciendo costos y espacio para distintas industrias. Esto se conecta a una fuente
de aire y el cilindro es conectado a una fuerza externa que ayudará a realizar su
función. Este instrumento puede ser utilizarse para desechos tóxicos, mojados, y
semi sólidos. Además, es fácil y seguro de usar en la industria.
Figura 2.6
Vista del circuito conectado en Fluid Sim, este tiene una
fuente de aire comprimido a 100 psi, se acciona por medio
de botón o switch, dependiendo del modelo, y este hará su
función siempre y cuando el usuario mantenga presionado
los anteriores. Una vez el usuario suelte el botón, el pistón
regresará automáticamente a su posición original.
Gráfica 2.3
Comportamiento del desplazamiento del
cilindro de doble efecto respecto al tiempo
para este sistema. El retorno de este será un
poco más rápido que en el avance a lo que
la válvula estranguladora VE2 se colocó a
un grado de apertura mayor de VE1.
Tabla 2.3. Componentes de una compactadora neumática de basura.
Marca
Denominación de componentes
SRC
Fuente de aire comprimido con
presión de 100 psi
UDM
Unidad de mantenimiento con
filtro de aire
V1
Válvula de avance del cilindro
accionada por botón.
VE1
Válvula de estrangulamiento para
el avance del cilindro.
VE2
Válvula de estrangulamiento para
el retorno del cilindro.
Representación gráfica
PARTE 3
EJEMPLO #1 (JAYLINE PALMA)
GATO NEUMÁTICO PARA AUTOS
Figura 3.1
Este es un gato neumático para levantar autos, permitirá al usuario utilizarlo
debido a su tamaño compacto y ligero peso en cualquier momento, cuenta con
dos botones en una sola válvula que permite la entrada del aire y la salida del
aire, este tiene altas capacidades debido a su uso y se suministra aire mediante
un tanque. Dispone de un dispositivo de parada al final de la carrera y de una
válvula de seguridad que hacen que sea absolutamente fiable en caso de cargas
excesivas.
Figura 3.2
Circuito Neumático de un gato hidráulico en
fluidSim con dos válvulas que permiten el
paso y salida del aire del pistón y con una
parada al final de carrera para proceder a
realizar el trabajo en el automóvil.
Figura 3.3
El compresor en este caso portátil lleva la presión de aire a 8 bar
y permite el paso de aire hasta antes del accionamiento por
botones, una vez es accionado el primer botón permite que la
válvula de paso a la entrada de aire hacia el cilindro moviéndolo
hasta su final de carrera, es en este momento que el gato
hidráulico llega a su máxima elevación de 490 mm, el mismo
tiene un grosor que le permite levantar 2 toneladas de peso de un
automóvil. El caudal de entrada de aire está configurado para
recibir su máximo caudal de entrada tal que pueda levantarse el
auto en el menor tiempo posible.
Figura 3.4
Una vez el operario termina de utilizar el gato puede entonces
dejar salir el aire del mismo mediante accionamiento de otro
botón situado cerca, esto permite que la persona pueda utilizar
el gato hidráulico el tiempo que sea necesario y el mismo debe
mantener su posición de final de carrera hasta que se desee,
tiene una salida lenta con el fin de no permitir que el auto a
elevar sufra golpes con el suelo, esto se regula con la entrada de
caudal.
Gráfica#3.1
Comportamiento de desplazamiento del cilindro durante
el primer accionamiento.
Se muestra el comportamiento de un pistón capaz de mover 2
toneladas rápidamente hacia arriba en 4.39 segundos
permitiendo el paso regulado de aire hasta el pistón y bajar más lento para evitar golpes en el automóvil.
Tabla #3.1: Descripción de los componentes para el gato neumático
Descripción del componente
Cilindro de doble efecto con carrera de
émbolo máxima= 490 mm, con 90 mm de
diámetro y diámetro de vástago de 80 mm,
con peso de 2 toneladas.
Válvula de 5/n vías con entrada de caudal
estándar de 90 l/min que permite el flujo de
aire hacia válvulas con botón 1 y botón 2
Válvula de 3/n vías regulada a 40 l/min para
permitir el paso del aire a el pistón y dejar
Válvula de 3/n vías regulada a 60 l/min para
permitir la salida del aire del pistón a la
atmósfera.
Eleva la presión el aire a la presión de
trabajo de 8 bar con la que trabaja nuestro
gato hidráulico.
Fuente de aire de 10 bar como presión
máxima admisible por el pistón
Símbolo
EJEMPLO#2 (JAYLINE PALMA)
APLASTADOR DE LATAS CASERO
Figura 3.5
Esta máquina compactadora de latas tiene una función bastante
simple, presiona contra una pared una lata, reduciendo su tamaño
original y permitiendo diversos usos o reciclaje de la misma, tiene
como objetivo hacer más fácil el trabajo de recolección y
reciclaje de latas , es un proceso que resulta económico
debido a su ahorro de energía, y procurando utilizar la
menor cantidad de accesorios neumáticos posibles.
Figura 3.6
Circuito de compactadora neumática que cuenta
con 7 elementos capaces de volver el trabajo más
sencillo y rápido al momento de reciclar estos
objetos.
Figura 3.7
La entrada de aire que proviene de una fuente vá
hasta un compresor que entonces permitirá el paso
de 40 psi hacia el pistón, cantidad suficiente para
impactar en la lata y que esta se compacte de
manera correcta, el flujo de aire pasa por una
válvula que estará cerrada hasta que el operario
desee permitir el paso de aire, es decir un botón
que deberá mantener accionado en la medida que
desee compactar la lata, este pasa por una
estranguladora antes de llegar al pistón con el fin
de mandar de manera adecuada la presión y que
este compacte la lata mas no dañe el sistema.
Figura 3.8
Una vez el operador deje de accionar el botón
para accionamiento del pistón se permite la
entrada de aire al otro lado del pistón haciendo
que este retorne y de paso a que otra lata pueda
compactarse, esto se hace de manera regular
dejando liberar el aire sin regulación alguna
hacia e3l ambiente
Gráfica#3.2
Comportamiento del deslizamiento de la
compactadora de latas en el tiempo
En la gráfica se muestra cuánto demora en
llegar el pistón al final de su carrera para
compactar la lata, es de aproximadamente 1
segundo
Tabla #3.2: Descripción de los componentes para la compactadora de latas
Descripción del componente
Cilindro de doble efecto con carrera de
émbolo máxima=120mm, con 66.2 mm de
diámetro de émbolo y diámetro de vástago
de 20 mm, con peso de 0.0145 kg, basados
en el tamaño de una lata [12]
Válvula de 5/n vías con entrada de caudal
estándar de 80 l/min que permite el
movimiento del aire
Válvula estranguladora regulada a 90% para
no hacer el choque contra la pared muy
fuerte y compactar de manera adecuada
Válvula de 3/n vías regulada a 80 l/min para
entrada de aire al pistón y a su vez permite
la salida del aire del pistón a la atmósfera.
Lleva presión el aire a la presión de trabajo
de 40 psi con la que trabaja nuestra
compactadora.
Fuente de aire de 50 psi con un caudal de
100 l/min como presión máxima admisible
por el pistón
Tanque de almacenamiento capaz de
almacenar 40 psi de salida del compresor
para que pueda seguir utilizándose la
compactadora si el suministro se corta en
algún momento
Símbolo
EJEMPLO#3 (JAYLINE PALMA)
MÁQUINA ETIQUETADORA PARA BOLSAS Y PRODUCTOS PLANOS
Figura 3.9.
Esta es una máquina etiquetadora de
bolsas plásticas en la que en la medida
que esta es accionada empieza a cumplir
su función hasta que el operador desee
que deje de funcionar, podemos
encontrarla en industrias.
Figura 3.10
Circuito para una etiquetadora de
bolsas chica en la que una vez el
operador accione el movimiento de la
barra con bolsas podrá con un botón
dejar funcionando la etiquetadora
capaz de ser rápida y concordante con
el ciclo que lleva el movimiento de las
bolsas en la máquina.
Figura 3.11
En el circuito se muestra un compresor que
permite la entrada de aire proveniente de una
fuente el mismo permite la entrada de caudal
de 60l/min con una presión de 80 psi y pasa
a una pequeña unidad de mantenimiento para
asegurar que el aire vaya de manera correcta,
posterior a esto se encuentra una válvula que
será accionada manualmente por el operador
con el fin de comenzar la operación de la
etiquetadora una vez empiecen las bolsas a
circular por la máquina. La válvula que
permite el paso en primera instancia manda
señal al extremo izquierdo enviando el pistón
al final de carrera de 15 cm
Figura 3.12
El pistón retorna a su posición original, esto
lo hace con la configuración que se
estableció de que al terminar la carrera del
mismo la válvula que permite el paso de aire
varíe de posición y de paso al aire del lado
derecho y al terminar su carrera hasta su
posición original también la válvula cambie
de posición creando un ciclo en el que se
verá el vástago salir y entrar creando un
movimiento tal que la etiquetadora cumpla su
función, se regula con el tiempo adecuado en
cada uno de los elementos con el fin de que
vaya en concordancia con una máquina real.
Gráfica#3.3
Desplazamiento del pistón en el tiempo
para una etiquetadora de bolsas
Se presenta un desplazamiento del pistón en
el que nos dice que demora 0.5 segundos en
completar el final de la carrera y 0.666
segundos en regresar a su posición original
para empezar nuevamente.
Tabla #3.3: Descripción de los componentes para la compactadora de latas
Descripción del componente
Cilindro de doble efecto con carrera de
émbolo máxima=15 cm, con 15 mm de
diámetro de émbolo y diámetro de vástago
de 10 mm, basados en la fuerza que debe
ejercer cuidadosamente.
Válvula de 5/n vías con entrada de caudal
estándar de 60 l/min que permite el
movimiento del aire
Válvula de 3/n vías regulada a 60 l/min para
entrada de aire al pistón, corta o no el
suministro de aire a la válvula principal
LLeva presión el aire a la presión de trabajo
de 80 psi con la que trabaja nuestra
compactadora.
Fuente de aire de 80 psi con un caudal de
100 l/min como presión máxima admisible
por el pistón
Pequeña unidad de mantenimiento capaz de
regular 80 psi de salida del compresor para
que pueda tener un aire adecuado y libre de
impurezas.
Símbolo
PARTE 4
EJEMPLO #1 (IAN AYARZA)
ESCALERA PLEGABLE
Figura 4.1 Este sistema, permite que, por medio de dos cilindros
de doble efecto completamente neumáticos, abra o cierre una
escalera plegable que se encuentra en un piso superior. [6]
Figura 4.2 El sistema neumático propuesto para
esta aplicación consta de su fuente de aire
comprimido, compresor, tanque de reserva, un
filtro que se encarga de mantener el aire libre de
humedades en el sistema sobre las válvulas y
pistones. Posee una válvula de 4/2 con la que
mantiene una presión por la entrada superior de
los cilindros para mantenerlos en la posición
cero de su recorrido y además de esta válvula,
posee una válvula estranguladora.
El sistema es accionado por un usuario por
medio de un pulsador, dicho pulsador cambia la
posición de la válvula permitiendo el paso del
aire de 1 a 4 en dirección a los cilindros y de 2 a
3 por donde escapara el aire a presión dentro de
los cilindros.
Demora aproximadamente 1 segudo en aplastar la lata
Diagrama 4.1 Diagrama de posición de los cilindros AC en el
tiempo. En el primer (diagrama superior) caso se muestra que
recorrido que hacen al ser accionados para plegar la escalera.
El avance de carrera es lento gracias a la válvula de
estrangulamiento situada en la salida 4.
En el segundo caso (diagrama inferior) se muestra el recorrido
de los cilindros ahora en su carrera de retroceso para cerrar la
escalera plegable.
TABLA #4.1: Descripción de componentes en el sistema de la escalera plegable.
Marca
Denominación del componente
FO
Fuente de aire comprimido
1MPa
CO
Compresor de aire
2MPa y 1000L/min
AP
Depósito de aire comprimido
1L
F
Filtro, purga automática de
condenado
V1
Válvula 4/2
SV1
Válvula estranguladora de caudal
AC
Cilindro con dos vástagos
Carrera máx.: 200mm, Ø embolo:
100mm, Ø vástago: 50mm
Símbolo
EJEMPLO #2 (IAN AYARZA)
PINZAS PARALERAS GP224-B-99 DE SIMMER GROUPS
Figura 4.3 Este sistema consiste en una
tecnología de manipulación, utilizada mucho
en las industrias automatizadas y en algunos
casos semiautomatizada. Esta tecnología
trata de un cilindro de donde efecto que por
medio de su vástago se encarga de abrir y
cerrar las pinzas que manipula el producto.
[7]
Figura 4.4 En esta figura se muestra el sistema
neumático necesario para semi automatizar un proceso
con la de manipulación por medio de pinzas paralelas.
El sistema posee su fuente de aire comprimido, con un
filtro que se encarga de limpiar y purgas el condensado
producido, el aire es comprimido por el elemento
compresor de aire CO para luego llegar al tanque de
aire a presión. El flujo de aire luego del tanque es
estrangulado lo suficiente para obtener una velocidad
de apertura y cierre en las pinzas, luego de ser
estrangulado, llega a la válvula 4/2 que es accionada
neumáticamente para cambiar de posiciones. Para ello
se debe accionar un pulsador en la válvula v2.
Figura 4.5 Al presionar el pulsador, la válvula v2
permite el paso a la v1, que es accionada mediante este
sistema. La v1 al ser accionada permite el paso del aire
comprimido desde 1 a 4, y el escape de 2 a 3, haciendo
finalmente que cilindro comience su carrera. Al llegar a
la posición S1 (19mm) se acciona la válvula v3, quien
permite el paso a la válvula de simultaneidad que a su
ves permite el paso de aire al temporizador configurado a
5 segundos (tiempo en el que las pinzas serán movida de
una posición a otra según el proceso automatizado para
luego soltar o agarrar el producto). Pasados los 5
segundos, el temporizador accionará la v1 a su posición
normal.
Diagrama 4.2 Diagrama de posición del
cilindro de sobre efecto en el sistema de las
pinzas paralelas. El sistema tiene un tiempo
se apertura y cierre de mordazas de 0.04 en
ambos casos. Lo que se comprueba en este
diagrama de posiciones.
TABLA# 4.2: Descripción de componentes en el sistema de pinzas paralelas neumáticas.
Marca
FO
Denominación del componente
Fuente de aire comprimido
3 bar, 1000L/min
F
Filtro, purga automática de
condensado
CO
Compresor de aire
6 bar, 500L/min
PA
Depósito de aire a presión
0.5 L
SV1
Válvula de estrangulamiento
V1
Válvula 4/2 accionada
neumáticamente
V2
Válvula 3/2 accionada por pulsador
y mecánicamente
V3
Válvula 3/2 con accionamientos
mecánicos
VY
Válvula de simultaneidad
TI
Temporizados
5 segundos
AC
Cilindro de doble efecto
Carrera máx: 20mm, Ø embolo:
10mm, Ø vástago: 5mm
Símbolo
EJEMPLO #3 (IAN AYARZA)
PERFORADORA NEUMÁTICA BBD-96 TIPO STOPER DE ATLAS COPCO
Figura 4.6 Esta herramienta es útil en perforaciones de rocas en minería
y otras aplicaciones. El sistema neumático de esta herramienta consiste
en un cilindro único de doble efecto y de corta longitud de carrera. Son
un tipo de martilla que golpea la roca a gran velocidad y con varios
impactos por minuto, lo que le permite perforar la roca con ayuda
también de las brocas que poseen en las puntas. [8]
Figura 4.7 El circuito es simple y posee
su fuente de alimentación, unidad de
mantenimiento y compresor. Como el
consumo de aire es grande, el depósito
de aire a presión debe ser lo
suficientemente grande para por lo
menos cubrir una parte de esta
capacidad.
El sistema es accionado por una palanca
que de la válvula 1 permite el paso a
una válvula de simultaneidad y luego a
la válvula 2. La v1 es una válvula 3/2
por lo que solo permitirá el paso de aire
en una posición y no posee retorno de
fuelle, por lo tanto, no volverá a
cambiar de posición hasta que se
accione nuevamente la palanca. La v2
es una válvula 4/2, esta accionada
normalmente por una marca S0
(posición cero del cilindro), en esta
posición la válvula permite paso de 1 a
4, llenando así el cilindro de aire y
moviendo embolo a la posición S1, en
esta posición este acciona la marca S2 y
cambia de posición la v1 y así regresando a su posición normal. Este movimiento se da en un corto tiempo, para
general el golpe continuo a la pueda o suelo a perforar, siendo así un numero de impactos de hasta 3000 impactos
por minuto.
Diagrama 4.3 Diagrama de desplazamiento del
cilindro de doble efecto. Donde se muestran los
impactos que daría la maquina en cierto tiempo.
TABLA #4.3 Descripción de los componentes del sistema de la perforadora neumática
Marca
FO
Denominación del componente
Fuente de aire comprimido
6 bar, 5000 l/m
UM
Unidad de mantenimiento
CO
Compresor de aire
8 bar
AP
Deposito de aire a presión
1000 L
V1
Válvula 3/2 accionada por palanca
VY
Válvula de simultaneidad
V2
Válvula 4/2 con accionamientos
mecánicos
AC
Cilindro de doble efecto con marcas
al principio y final de carrera
Carrera máx: 44.45mm, Ø émbolo:
90.49mm, Ø vástago: 50mm
Símbolo
PARTE #5
EJEMPLO #1: PUERTA DE UN GARAJE (JORGE VÁSQUEZ)
Figura 5.1: Esta aplicación es para una puerta en un
garaje de una casa u edificio donde la persona presiona
un botón para que la puerta se abra mete o saca el carro
del garaje y presiona otro botón para cerrar la puerta la
cual se mueve mediante cilindros neumáticos de doble
efecto.
Figura 5.2: El circuito neumático para
esta aplicación es bastante simple, está el
sistema de alimentación, el aire que
alimenta al circuito después de pasar por
la unidad de mantenimiento pasa por una
válvula estranguladora y llega a la
válvula de 4/n vías donde al apretar un
botón permite el paso del aire hacia el
cilindro y abre la puerta y si se presiona
otro botón entonces cierra la puerta.
Gráfica 5.1: diagrama de movimiento para los
cilindros que permiten abrir y cerrar la puerta.
Tabla 5.1: Tabla de dispositivos del circuito del ejemplo #1
Marca
Denominación de componentes
CDE
Cilindro doble efecto
CMP
Compresor
FA
Fuente de alimentación
VE
Válvula estranguladora
VM
Válvula de 4/n vías
UM
Unidad de mantenimiento
símbolo
EJEMPLO #2: MÁQUINA PARA ESTAMPADO DE REGLAS (JORGE VÁSQUEZ)
Figura 5.3: Con un troquel se estampan las escalas en el
cuerpo de la regla, el cilindro baja y ejerce presión sobre el
cuerpo hasta que se cumpla con la requerida para realizar
el estampado correctamente.
Figura 5.4: el aire comprimido después de
la unidad de mantenimiento alimenta todas
las válvulas, al presionarse el pulsador le
llega el aire al cilindro el cual realiza su
carrera y el estampado y al soltar el
pulsador el cilindro regresa a su posición
original listo para repetir el ciclo.
Gráfica 5.2: diagrama de movimiento para el
cilindro de la máquina de estampado.
Tabla 5.2: tabla de dispositivos para el circuito del ejemplo #2
Marca
Denominación de componentes
CDE
Cilindro doble efecto
VN1
Válvula neumática direccional
triple de 2 vías con
accionamiento neumático
FA
Fuente de alimentación
VM
Válvula neumática direccional
triple de 2 vías con pulsador
VN2
Válvula de 4/n vías
UM
Unidad de mantenimiento
símbolo
EJEMPLO #3: DISPOSITIVO PARA UNIR PIEZAS DE PLÁSTICO (JORGE VÁSQUEZ)
Figura 5.5: Al presionar un pulsador el cilindro une las dos
piezas manteniéndolas en su lugar durante 20 segundos para
unirlas y ya después puede volver a su posición original para
trabajar con otras piezas.
Figura 5.6: Al activar el pulsador en la
válvula VN1 el aire pasa a la válvula
VN2 con accionamiento de carrera
cuando el cilindro está en la posición
A1, como el cilindro ya está en esa
posición el mismo realiza su carrera
hasta A2, cuando llega ahí activa el
accionamiento de carrera en la válvula
VN4 la cual permite el paso al
temporizador para darle los 20 segundos
al cilindro antes de volver a la posición
A1.
Marca
Valor de la magnitud
0
200
150
Desplazamiento
CDE
mm
100
50
5
10
15
20
25
30
Gráfica 5.3: Diagrama de movimiento para el
cilindro del ejemplo #3, se ve claramente
como cuando llega a la carrera máxima en
200mm tarda 20 segundos antes de volver a
su posición original.
Tabla 5.3: tabla de dispositivos para el circuito del ejemplo #3
Marca
Denominación de componentes
CDE
Cilindro doble efecto
VN1
Válvula direccional triple de 2
vías con pulsador de presión
FA
Fuente de alimentación
VN3
Válvula de 4/n vías
VN2
Válvula direccional triple de 2
vías con accionamiento mecánico
por carrera
UM
Unidad de mantenimiento
VN4
Válvula direccional triple de 2
vías con accionamiento mecánico
por carrera
TMP
Válvula de deceleración,
normalmente cerrada
símbolo
RECOMENDACIONES
Es importante la colocación de elementos tales como filtros y unidades de mantenimiento para que se eliminen
partículas provenientes del aire, el flujo sea continuo y no se desgasten otros dispositivos a lo largo de un circuito
neumático.
Utilizar las válvulas adecuadas dependiendo del funcionamiento que se necesite de cada una de ellas es posible
debido a la amplia cantidad de válvulas existentes capaces de trabajar con caudales altos y bajos y con distintas
cantidades de entradas y salidas.
Es importante el uso de válvulas estranguladoras si se desea regular el tiempo en el que se espera retorne o llegue
al final de su carrera el pistón
Mantener la presión de funcionamiento, el tamaño del vástago y émbolo adecuados es importante en las distintas
aplicaciones que se desee utilizar un pistón debido a que dependiendo de que estas estén correctas habrá o no una
eficiencia por parte del mismo y se evitarán desgastes o daños al cilindro
REFERENCIAS
1. Martillo 118MAX
http://pdf.directindustry.es/pdf/ingersoll-rand/118max-air-hammer-product-data-sheet/16225-198517.html
2. Craftman Pneumatic Air Hammer
https://www.youtube.com/watch?v=4dFcHWcaX1M
3. Martillos neumáticos
https://es.wikipedia.org/wiki/Martillo_mec%C3%A1nico#Martillos_neum%C3%A1ticos
4. Pneumatic Scissor Lift Table AT-10
https://www.youtube.com/watch?v=XQD9ns619H0&pbjreload=10
5. Pneumatic Scissor Lift Table - AT series
http://www.vestilmfg.com/products/ergosol/pneumatic_scissor_lift.htm
6. Trash compactor
https://www.youtube.com/watch?v=rh0hIUV_-ds
7. Smash-It™ Compactors From Air Cycle Corp.
https://www.youtube.com/watch?v=CkVRton-DsQ
8. Smash-It™ Pneumatic In-Drum Compactor
https://www.aircycle.com/drum-compactor/
9. Foldable stair mechanism
https://www.youtube.com/watch?v=4M3I6o_LC-c&t=38s
10. Tecnología de manipulación 1
http://pdf.directindustry.es/pdf/zimmer-group/tecnologia-manipulacion-1/14534-713538.html#open
11. Equipos de perforación manual, neumático y eléctrico.
https://es.scribd.com/document/340274940/PERFORADORAS-neumaticas-1-pdf
12. Datos de lata de aluminio,
Reciclado
de aluminio,
Arpal alu,
estraído de:
http://aluminio.org/files/taller_profesors.pdf
13. Máquina de serigrafía textil
https://youtu.be/A127je_frto?t=98
14. Módulo cortador de metal
https://youtu.be/5lCwclImyHQ?t=2
15. Dobladora de varillas de metal
https://youtu.be/cZ9rsTcNESM?t=61