La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos.
Mediante un fluido, ya sea aire (neumática), aceite o agua (hidráulica) se puede conseguir mover un motor en movimiento giratorio o accionar un cilindro para que tenga un movimiento rectilíneo de salida o retroceso de un vástago (barra).
Esto, hoy en día, tiene infinidad de aplicaciones como pueden ser la apertura o cierre de puertas en trenes o autobuses, levantamiento de grandes pesos, accionamientos para mover determinados elementos, etc.
El control del motor o del cilindro, para que realice lo que nosotros queremos, se hace mediante válvulas, que hacen las veces de interruptores, pulsadores, conmutadores, etc. si lo comparamos con la electricidad, y mediante tubos conductores (equivalente a los conductores eléctricos) por los que circula el fluido.
En esta unidad vamos a estudiar como se realizan los montajes de los circuitos neumáticos o hidráulicos.
Todo lo que vamos a estudiar en este curso de neumática hace referencia a circuitos neumáticos, pero cambiando aire por agua o aceite, valdría igualmente para los hidráulicos.
Neumática e hidráulica prácticamente solo se diferencia en el fluido, en uno es aire y en el otro agua. Antes de empezar puedes ver aquí todos los símbolos de Neumática o ir aprendiéndolos según avances, que creemos que es mejor.
Componentes de un Circuito Neumático
Pues bien nada mejor que una imagen para ver los componentes generales de un circuito neumático. Luego explicaremos uno a uno.
Compresores Neumáticos (Generadores)
Para producir el aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado.
La presión de servicio es la suministrada por el compresor o acumulador y es la que existe en las tuberías que recorren el circuito.
El compresor normalmente lleva primero el aire a un depósito para después coger el aire para el circuito desde depósito. Este depósito tiene un manómetro para regular la presión del aire y un termómetro para controlar la temperatura del mismo. El filtro tiene la misión de extraer del aire comprimido circulante todas las impurezas y el agua (humedad) que tiene el aire que se puede condensar antes de llegar al circuito. Todos estos componentes se agrupan en lo que se llama circuito de control.
Este sería el inicio de la instalación. Nosotros los ejercicios que hagamos supondremos que llevan todo esto, aunque no lo representaremos por facilidad a la hora de realizar los circuitos.
Cilindros Neumáticos
Al llegar la presión del aire a ellos hace que se mueva un vástago (barra), la cual acciona algún elemento que queremos mover. Hay de varios tipos:
De simple efecto: Estos cilindros tienen una sola conexión de aire comprimido. No pueden realizar trabajos más que en un sentido. Se necesita aire sólo para un movimiento de traslación rectilíneo.
El vástago retorna por el efecto de un muelle incorporado o de una fuerza externa.
Ejemplo de Aplicación: frenos de camiones y trenes. Ventaja: frenado instantáneo en cuanto falla la energía. Apertura de una puerta mientras le llega el aire, cuando deja de llegar la puerta se cierra por la acción del retorno del cilindro gracias al muelle.
Veamos el símbolo:
Cilindros de doble efecto: la fuerza ejercida por el aire comprimido anima al émbolo, en cilindros de doble efecto, a realizar un movimiento de traslación en los dos sentidos. Se dispone de una fuerza útil tanto en la ida como en el retorno. Tiene entrada y salida del aire, por lo tanto tienen dos tomas o conexiones.
Elementos Neumáticos con Movimiento Giratorio
Estos elementos transforman la energía neumática en un movimiento de giro mecánico. Son motores de aire comprimido. Cuando les llega el aire comprimido giran. Pueden girar en un solo sentido o en los dos. Su velocidad y fuerza dependerá de la presión del fluido.
Válvulas Neumáticas
Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido. Son como interruptores eléctricos, pero de aire.
Las posiciones de las válvulas distribuidoras se representan por medio de cuadrados. La cantidad de cuadrados yuxtapuestos indica la cantidad de posiciones de la válvula distribuidora.
El funcionamiento se representa esquemáticamente en el interior de las casillas (cuadros).
Las líneas representan tuberías o conductos. Las flechas, el sentido de circulación del fluido (figura 1).
Las posiciones de cierre dentro de las casillas se representan mediante líneas transversales (figura 2).
La unión de conductos o tuberías se representa mediante un punto (figura 2). Las conexiones (entradas y salidas) se representan por medio de trazos unidos a la casilla que esquematiza la posición de reposo o inicial (figura 3).
La otra posición se obtiene desplazando Lateralmente los cuadrados, hasta que las conexiones coincidan. Las posiciones pueden distinguirse por medio de letras minúsculas a, b, c ... y 0. Las salidas (al exterior) y entradas de aire se representan mediante un triangulo.
Para activar la válvula (que cambie de posición se puede hacer manualmente (como un pulsador) o de otras formas (eléctricamente, neumáticamente (una flecha) ,etc.).
Veamos un ejemplo de funcionamiento de una válvula 3/2
Un regulador de flujo: es un elemento que permite controlar el paso del aire en un sentido, mientras que en el otro sentido circula libremente.
Las válvulas estranguladoras con retención, conocidas como válvulas reguladoras de velocidad, son híbridas. Desde el punto de vista de la estrangulación son válvulas de flujo y como tales se las emplea en neumática. La función de retención les hace ser al mismo tiempo una válvula de bloqueo.
El regulador de flujo se alimenta con aire del suministro. Dicho regulador emite un flujo de aire controlado en una conexión en T. Una tubería de esta conexión se conecta a la válvula accionada por diafragma y la otra se deja abierta para que salga aire a la atmósfera.
Cuando la tubería de toma de aire es bloqueada por la rueda de un vehículo, la presión aumenta en la tubería y la válvula accionada por diafragma se activa, y el aire comprimido entra en el pistón.
Pneumatic Circuitos Neumáticos: Programa muy bueno con muchos circuitos neumáticos interactivos. Podrás ver el funcionamiento de los principales circuitos neumáticos y probarlos accionando las válvulas. DESCARGARLO DESDE AQUÍ...
Aquí tienes un video muy interesante sobre neumática, donde nos explican muchos componentes y podemos ver su funcionamiento en directo:
¿Qué es una válvula?
Una válvula es una pieza que sirve para cerrar o abrir un orificio o conducto, o para interrumpir la comunicación entre dos órganos.
En neumática, la válvula es el elemento de mando que determina las características del circuito, debiendo poseer cualidades decisivas para actuar sobre los elementos o parámetros que intervienen en el proceso operativo del circuito neumático para la automatización industrial.
¿Qué es una válvula neumática?
Las válvulas neumáticas son los dispositivos que dirigen y regulan aire comprimido; gobiernan la salida y entrada, el cierre o habilitación, la dirección, la presión y el caudal de aire comprimido.
Tipos de válvulas neumáticas
Según sus propiedades y la función que realiza dentro del sistema, las válvulas neumáticas se clasifican como:
Válvulas de control de dirección Válvulas de control de caudal Válvulas de control de presión
Las válvulas de control de caudal y las de presión se denominan válvulas auxiliares.
Definición de válvula direccional
Las válvulas direccionales son aquellas que en un circuito neumático distribuyen o guían el aire comprimido hacia los elementos de trabajo. Por esta razón, también se las conoce como válvulas distribuidoras. Constituyen los órganos de mando de un circuito, es decir, aquellos que gobiernan el movimiento de los órganos motores del mismo (cilindros, actuadores, etc.)
También son utilizadas en sus tamaños más pequeños como emisoras o captadoras de señales para el mando de las válvulas principales del sistema.
¿Cómo elegir una válvula neumática?
Para seleccionar una válvula neumática hay que considerar los siguientes aspectos:
Número de vías: De esta forma llamaremos al número de orificios controlados en la válvula, exceptuando los de pilotaje. Podemos así tener 2, 3, 4, 5 o más vías. No es posible tener menos de 2 vías.
Posiciones: Es el número de posiciones estables del elemento de distribución. Pueden tenerse válvulas de 2, 3, 4 o más posiciones. No es posible tener un número de menos de 2 posiciones.
Caudal: Se calcula a partir del flujo. Es el volumen de fluido que pasa por determinado elemento en la unidad de tiempo.
Sistemas de accionamiento: Una característica importante de toda válvula es su clase de accionamiento o mando, debido a que de acuerdo con ello, dentro de la cadena de mando de un equipo neumático, se la empleará como elemento emisor de señal, órgano de control o de regulación.
Entonces las válvulas se designan de acuerdo al número de vías y posiciones por ejemplo:
2/2 dos vías, dos posiciones
5/2 cinco vías, dos posiciones
3/2 tres vías, dos posiciones
4/3 cuatro vías, tres posiciones, etc.
Propiedades de los Fluidos
Los fluidos, incluido el aire tiene unas series de propiedades y magnitudes para cuantificarlo. Algunas magnitudes que definen a los fluidos son la presión, el caudal y la potencia.
Presión: se define como la relación entre la fuerza ejercida sobre la superficie de un cuerpo.
Presión = Fuerza / Superficie
Las unidades que se utilizan para la presión son:
1 atmósfera ≈ 1 bar = 1 kg/cm2 = 105 pascal
Caudal: es la cantidad de fluido que atraviesa la unidad de superficie en la unidad de tiempo.
Caudal = Volumen / tiempo
Potencia: es la presión que ejercemos multiplicada por el caudal.
W(potencia) = Presión x Caudal
El aire comprimido que se emplea en la industria procede del exterior. Se comprime hasta alcanzar una presión de unos 6 bares de presión, con respecto a la atmosférica (presión relativa).
Los manómetros indican el valor de presión relativa que estamos utilizando.
Para su estudio se considera como un gas perfecto.
Las ventajas que podemos destacar del aire comprimido son:
- Es abundante (disponible de manera ilimitada).
- Transportable (fácilmente transportable, además los conductos de retorno son innecesarios).
- Se puede almacenar (permite el almacenamiento en depósitos).
- Resistente a las variaciones de temperatura.
- Es seguro, antideflagrante (no existe peligro de explosión ni incendio).
- Limpio (lo que es importante para industrias como las químicas, alimentarias, textiles, etc.).
- Los elementos que constituyen un sistema neumático, son simples y de fácil comprensión).
- La velocidad de trabajo es alta.
- Tanto la velocidad como las fuerzas son regulables de una manera continua.
- Aguanta bien las sobrecargas (no existen riesgos de sobrecarga, ya que cuando ésta existe, el elemento de trabajo simplemente para sin daño alguno).
