ELEMENTOS DE TRABAJO DIEGO ALBERTO FLORES RIVERA QUE ES UN ELEMENTO DE TRABAJO? UN ACTUADOR ES UN DISPOSITIVO CAPAZ DE TRANSFORMAR ENERGÍA HIDRÁULICA, NEUMÁTICA O ELÉCTRICA EN LA ACTIVACIÓN DE UN PROCESO CON LA FINALIDAD DE GENERAR UN EFECTO SOBRE UN PROCESO AUTOMATIZADO. ESTE RECIBE LA ORDEN DE UN REGULADOR O CONTROLADOR Y EN FUNCIÓN A ELLA GENERA LA ORDEN PARA ACTIVAR UN ELEMENTO FINAL DE CONTROL, COMO POR EJEMPLO UNA VÁLVULA. SON LOS ELEMENTOS QUE INFLUYEN DIRECTAMENTE EN LA SEÑAL DE SALIDA DEL AUTOMATISMO, MODIFICANDO SU MAGNITUD SEGÚN LAS INSTRUCCIONES QUE RECIBEN DE LA UNIDAD DE CONTROL . COMO SE CLASIFICAN LOS ELEMENTOS DE TERABAJO? ACTUADORES MECÁNICOS LOS ACTUADORES MECÁNICOS TRABAJAN MEDIANTE LA CONVERSIÓN DE UN TIPO DE MOVIMIENTO (POR EJEMPLO, MOVIMIENTO ROTATIVO) A OTRO TIPO DE MOVIMIENTO (POR EJEMPLO, UN MOVIMIENTO LINEAL). ESTOS ACTUADORES EMPLEAN UNA COMBINACIÓN DE COMPONENTES PARA OPERAR, INCLUIDOS ENGRANES, POLEAS, CADENAS, RESORTES Y RIELES, ENTRE OTROS. Actuadores neumáticos Los actuadores neumáticos son quizás el tipo de actuador más común. Su fuente de energía es el aire comprimido, el cual se utiliza para mover un pistón cuando el aire se libera o descomprime. Los actuadores neumáticos de pistón se usan comúnmente para la operación de válvulas mariposa. Actuadores hidráulicos Los actuadores hidráulicos utilizan líquidos como aceite para generar movimientos lineales, rotativos u oscilatorios. A diferencia del aire, los líquidos son prácticamente imposibles de comprimir, por lo que los actuadores hidráulicos se utilizan en aplicaciones donde se requiere de una fuerza inmensa. Se utilizan en todos los sistemas que manejan cargas grandes, como maquinaria pesada de construcción y barcos. CUALES SON LAS PARTES QIE COMPONEN UN CILINDRO? Cuerpo del cilindro La capacidad de los cilindros neumáticos depende de la gestión del aire a presión que tengan. El tamaño del cuerpo del cilindro afecta a estos parámetros, ya que los grandes pueden agotarse rápidamente. Los materiales más utilizados para la fabricación de estas piezas son el bronce, hierro fundido, acero, aluminio, entre otros. Pistón o émbolo Si queremos saber qué es el émbolo de un cilindro neumático, también denominado pistón, debemos conocer que es un disco que está fijado al cuerpo del cilindro y que es empujado cuando el aire comprimido entra en él. Se va moviendo hacia fuera o hacia dentro en función del flujo entrante a través de una varilla de conexión. Suele estar fabricado en aluminio y sus juntas en poliuretano. Glándulas y sellos de embalaje Los sellos de empaque y los embalajes son los encargados de sellar las zonas anexas a las varillas del pistón. Las glándulas son las encargadas de sostener los empaques en su lugar. Estas están formadas por arandelas de seguridad, tornillos o placas de recubrimiento. En grandes cilindros pueden producirse sobrecalentamientos por fricción, para evitar estos efectos se recurre a camisas de agua para bajar su temperatura. Muelles Se emplean en los cilindros neumáticos de simple dirección, y su función es la de permitir su retorno. En los de doble dirección no es necesario su uso, ya que es el propio aire comprimido el que facilita la vuelta del pistón a la posición original. Casquillos de extremo Solo existirán en aquellos que sean de acción simple y actuarán a modo de tapa. Cojines de montaje Cuando un cilindro neumático impulsa una carga pesada con movimiento rápido es preciso que una unidad de amortiguación lo desacelere al final del proceso. La función del cojín de montaje es la de atrapar el aire entre el extremo de la cubierta y el pistón. El purgado lento del aire aliviará el choque en este movimiento. La mayoría de las partes de un cilindro neumático descritas pueden encontrarse en todos los modelos y son las necesarias para que estos elementos puedan desarrollar su función correctamente. Pese a que suelen ser piezas pequeñas, desarrollan trabajos muy grandes y, gracias a ellos, podemos utilizar una gran cantidad de mecanismos en nuestro día a día. Retenes y collarines Estos elementos de estanqueidad evitar la pérdida de aire y la entrada de suciedad en el recorrido del pistón hacia el interior de la camisa del cilindro. Estos elementos acaban desgastando por fricción y hay que sustituirlos después de muchos ciclos de trabajo. DE QUE MATERIALES SE FABRICAN LOS CILINDROS ? Los cilindros neumáticos están compuestos por tres partes: compartimento, embolo y vástago, son fabricados en materiales como el acero inoxidable, acero al carbón y otras aleaciones especiales. Algunos fabricantes incluyen el en cilindro compacto un imán para facilita la detección y posición. La función principal de los sellos hidráulicos es la de sellar, o sea, no dejar pasar flujo en ciertas partes dentro de un cilindro. Al momento de sellar, los sellos pueden transmitir fuerza o simplemente evitar que haya fugas de aceite . Sellos para pistón Los sellos para pistón se acomodan alrededor del pistón del cilindro. Estos sellos o empaques, al momento de sellar transmiten la fuerza que se da cuando una de las cavidades del cilindro se llena, ya sea cuando se extiende el cilindro o cuando se contrae. Sellos para Vástago La función de los sellos para vástago es la de sellar la parte de la tapa del cilindro para que no se pueda fugar aceite. Limpiadores Los limpiadores sirven para limpiar el polvo o alguna otra cosa que se pueda impregnar a la barra cromada cuando ésta se contrae después de haberse extendido. Anillos de Desgaste La función de los anillos de desgaste es la de evitar que haya roces entre el pistón o émbolo y el tubo. Sellos de Doble Acción Los sellos de doble acción tienen la misma función que los sellos de pistón solo que los sellos de doble acción pueden hacer el trabajo de dos sellos de pistón. Los sellos bidireccionales o sellos de doble acción se utilizan en diseños especiales de cilindros. Sellos para Cilindros Neumáticos Los sellos para cilindros neumáticos se utilizan en los cilindros neumáticos. Estos sellos son parecidos a los sellos para cilindros hidráulicos. Empaquetaduras tipo “V” Las empaquetaduras tipo V se usan en mayor parte en los cilindros telescópicos. O-Rings Los O-Rings se utilizan en muchas aplicaciones en los cilindros. Los O-Rings tienen una muy buena capacidad de retener el flujo, lo que los hace perfectos para el uso en los cilindros. COMO SE DETERMINA EL CAUDAL QUE UTILIZA UN CILINDRO La fuerza teórica que actúa sobre el pistón es: F=P.S Donde P es la presión en bar, S la superficie del pistón en metros cuadrados y F la fuerza en Newtons. También podemos usar la presión P en kg/cm2, la superficie S en cm2 y la fuerza F en Kg fuerza. En la práctica, la fuerza real o necesaria es un poco mayor, ya que existen fuerzas de rozamiento con la estanqueidad del cilindro. Por ello se considera que la fuerza teórica del cilindro se ve reducida entre un 10-15 % para presiones normales de trabajo entre 4-8 bar. En la tabla siguiente podemos conocer rápidamente la fuerza teórica de empuje expresada en Newton, N. Si queremos conocer los Kg que es capaz de desplazar, basta dividir este valor entre 9,8 o de forma aproximada y para mayor comodidad entre 10. Hay que recordar que debemos de aplicar una corrección del 10-15% menos al valor obtenido en la tabla, para conocer la fuerza real que puede ejercer el cilindro. Para el cálculo de la fuerza de retroceso, habrá que multiplicar este valor por el valor obtenido de la siguiente tabla, Tabla 2, en la que se relaciona la superficie del pistón con la superficie del pistón por el lado del vástago. El pandeo es un fenómeno llamado inestabilidad elástica que puede darse en elementos comprimidos esbeltos, como por ejemplo el vástago de un cilindro neumático, produciendo deformaciones y disminuyendo el tiempo de vida útil del equipo. Para evitar los efectos del pandeo es importante dimensionar correctamente el actuador neumático, Procedimiento: Desde F [N] = 800 N se debe trazar una línea vertical de color rojo hacia arriba hasta la intersección con la línea horizontal color celeste l [mm]= 500mm. Luego la línea verde inclinada debe cruzar la intersección de las líneas roja y celeste, seleccionado el diámetro del vástago inmediatamente superior en el diagrama: 16mm, por lo tanto el diámetro del vástago debe ser mayor o igual a ese valor. Para ésta aplicación el cilindro normalizado seleccionado sería el DSBC-50-500, el cual tiene un vástago de diámetro de 20mm que resulta suficiente para esta carrera
