Circuitos básicos, funciones elementales

Función de memoria

Una función muy común es perpetuar el accionamiento momentáneo de una válvula manteniendo la posición alcanzada hasta que otra señal momentánea la desconecte permanentemente.

En este ejemplo, vemos que actuador 1.0 avanzar a su vástago cuando sea presionado el pulsador de la válvula piloto 1.2, una vez que dicho pulsador deje de ser presionado el muelle hará retornar la válvula a su posición inicial dejando de enviar aire de piloto a la válvula de potencia  1.1, ésta última se mantendrá en dicha posición hasta que reciba una señal del lado contrario proveniente de la válvula piloto 1.3; momento en que la válvula de potencia 1.1 cambia de posición haciendo que el vástago del cilindro retroceda; la válvula de potencia 1.1 quedara nuevamente en una posición fija. A este tipo de accionamiento se denomina con memoria.

Funciones de tiempo

Una temporización neumática se basan el tiempo necesario para cambiar la presión de un volumen fijo, mediante el paso de un caudal de aire por un orificio.
Existen cuatro funciones distintas de tiempo:

1. Temporización a la conexión de una señal de presión.
2. Temporización arte conexión de una señal de presión.
3. Un impulso de presión a la conexión.
4. Un impulso de presión a la de conexión.

Temporización a la conexión

En la figura se ilustra cómo se puede retrasar una señal de presión. La señal en el orificio de salida de la válvula 2 aparece en un tiempo determinado después accionamiento de la válvula 1. Esto es debido a las válvulas de prescripción del caudal.

En este caso vemos que luego de presionar el pulsador de la válvula piloto 1.2 durante unos segundos recién entonces actuará la válvula de potencia 1.1 haciendo que el vástago del cilindro avance.

Temporización a la desconexión

El retraso en la vuelta a la posición normal de una válvula se obtiene como se ha descrito anteriormente, en vez de limitar el flujo de aire hacia el orificio piloto de la válvula, se practiquen su escape.

La figura se observa una temporización hablar de conexión de una seña, los el accionamiento de la válvula 1.2 el vástago del cilindro avance inmediatamente, pero para soltar la válvula, el vástago permanece rendido durante un periodo de tiempo regulable.

Impulso de presión a la conexión 

Si una señal desde una válvula  pasa por una válvula normalmente pero pilotada por la misma señal, no habrá presión a la salida de la última válvula. Sin embargo, si se retrasa su pilotaje, la señal puede pasar hasta que el pilotaje se produzca después de la temporización. La consecuencia es una señal de presión de duración regulable en la salida de la válvula normalmente abierta. En la figura aparece una señal de duración regulable en la salida de la válvula normalmente abierta 1.1 cuando la válvula 1.2 esta accionada.

 

Control del cilindro

Control manual

Cilindro de simple efecto

Accionamiento director y control de velocidad

Si un cilindro de simple efecto está conectado a una válvula 3/2 de accionamiento manual, y le sale cuando se acciona la válvula y retornar cuando la válvula se libera. Este es el llamado control directo. En el caso de un cilindro grande, se aplica la aplicación del caudal como se ha indicado en la figura.

La única forma regular la velocidad de la carrera de ida del embolo de un cilindro de simple efecto es reducir el caudal de entrada en el mismo. La velocidad de carrera de retorno, por medio del resorte, están raramente y limitada en la práctica.

Control desde dos puntos: función OR (O)

Un cilindro o una válvula pueden accionarse de dos maneras distintas: manualmente o por medio de una señal de circuito automático. Si las salidas de dos válvulas de 3/2 están ínter-conectadas con un empalme T, el aire procedente de una de las válvulas sale por el escape de la otra. La utilización de una palanca selectora de circuito evitar el problema.

Enclavamiento: función and (Y)

El en algunos casos, para permitir una operación determinada, es necesario que se cumplan dos condiciones. Un ejemplo típico podría ser el de una prensa neumática que se puede accionar sólo sita cerrada una cuerda de seguridad y sí se acciona la válvula manual. Para controlar la puerta de seguridad, se usa una válvula de 3/2 accionada mecánicamente. La entrada de la válvula de accionamiento manual está conectada con su salida, así que solamente tendremos señal cuando ambas válvulas estén accionadas manualmente.

En el caso de que las señales procedentes de cada una de las dos válvulas tengan también otro uso, como se muestra en el esquema se puede realizar la función AND mediante una válvula de 3/2 de accionamiento neumático.Una alternativa es usar una válvula de simultaneidad como se muestra en la siguiente figura.

 

 

Denominación de los elementos en el esquema

Existen varias formas de denominar los componentes del mando, desde las totalmente literales a las totalmente numéricas. Expondremos seguidamente un método basado en la combinación anterior, es decir, alfanumérico.
Se adoptarán las siguientes reglas:

Otro tipo designación de elementos que ha resultado ser favorable es el de designación por números.
Existen diferentes posibilidades en la identificación por número,utilizándose aquí dos sistemas:

1. Numeración continúan.
Es recomendable para los mandos complejos y, sobre todo, cuando el método (2) no es aplicable, en razón de coincidencias.
2. La identificación se compone de un número de grupo y numeración continúa en el interior del grupo.

 

Presentación de los elementos

Que los esquemas de conexión han de representarse los elementos la posición de partida inicial. Si esto no es posible, es necesario usar marcarlo de forma explícita. Cuando un final de carrera está accionado es necesario indicarlo por una flecha oliva de accionamiento
Si hace falta puede representarse el accionamiento en forma gráfica.

 Definición de las posiciones según norma

La instalación está sin energía. El estado los componentes que ha definido por el fabricante.

Posición de reposo de los componentes

Como posición de reposo queda designada aquella posición en la que las piezas móviles ocupan en estado no accionado, por ejemplo, debido a la fuerza del resorte.
A menudo se utiliza en la práctica en vez del término posición de reposo o el término posición cero.

Posición base o inicial

La energía está conectada; los componentes que ocupan estados determinados.

Posición de partida

Los elementos se encuentran en estados requerido para el inicio de ciclo. La posición de partida es alcanzada a través de la condición de marcha.

 Condición de marcha

Faces, que son necesarias, para pasar de la posición de reposo a la posición de partida.
Ejemplos: conectar el interruptor general, cargar el depósito, conectar la cinta transportadora, etcétera mundo
  

 Página oficial festo

Acondicionamiento del aire por medio del filtro

Se deberá instalar un filtro de gran capacidad antes del acumulador o depósito de aire para eliminar de este la contaminación, los vapores de aceite procedentes del compresor, y el agua.
El filtro debe tener una mínima caída de presión y capacidad para eliminar el vapor de aceite procedente del compresor con el fin de evitar la emulsión en la línea con el líquido condensado.
El filtro de línea principal no posee deflector para la separación de agua como es el caso de los filtros estándar. Una purga de drenaje automático, nos asegurará la descarga regular del agua acumulada.

Compresores de aire

Un compresor convierte en la energía mecánica de motores eléctricos o de combustión, en energía potencial de aire comprimido.
Los compresores de aire se dividen en dos categorías principales: alternativos y rotativos.

Compresores alternativos

Compresor de émbolo de una etapa

El aire aspirado a presión atmosférica, se comprime a la presión deseada con una sola compresión. El movimiento hacia abajo del embolo aumenta el volumen para crear una presión más baja que la de la atmósfera, lo que hace entrar al aire en el cilindro por la válvula de admisión.
Al final de la carrera, el embolo se mueve hacia arriba, la válvula de admisión se sierra cuando el aire se comprime, obligando a la válvula de escape a abrirse para descarga del aire en el depósito de recogida.
El tipo de el compresor, alternativo, sea utilizada generalmente en sistemas que requieren aire en la gama de3-7 bares.

Compresor de émbolo de dos etapas

En un compresor de una sola etapa, cuando se comprime el aire por encima de los 6 bares, el calor excesivo que se creía, reduce en gran medida su eficacia. Debido a esto, los compresores de émbolo dos utilizados en los sistemas industriales de aire comprimido son generalmente de dos etapas.

El aire recogido a presión atmosférica se comprime en dos etapas, hasta la presión final.
Si la presión final es de 7 bares, la primera etapa normalmente comprime el aire hasta aproximadamente 3 bares, tras lo cual se enfría. Se alimenta entonces el cilindro de la segunda etapa que comprime el aire hasta 7 bares.
El aire comprimido en tran el cilindro de segunda etapa de compresión a una temperatura muy reducida, tras pasar por el refrigerador intermedio, mejorando el rendimiento o en comparación con una unidad de una sola compresión. La temperatura final puede estar alrededor de los 120 °C.

Compresor de tornillos

Dos rotores helicoidales engranan girando en sentido contrario. El espacio libre entre ellos disminuyen axialmente en volumen, lo que comprime el aire atrapado entre los rotores. El aceite lubricante y cierra herméticamente los o tornillos rotativos. Los separadores de aceite, eliminar al mismo del aire de salida.
Con estas máquinas se puede obtener caudales unitarios continuos y elevados, de más de 400 m³/min, a presiones superiores a 10 bares.
Este tipo de compresor, a diferencia de otros compresores, ofrece un suministro continuo libre de altibajos. El tipo industrial de compresor de aire más común, sigue siendo la máquina alternativa, aunque los tipos de tornillos se están usando cada vez más.

Deshidratación del aire

La presencia de esta agua condensada en las lineas de aire, causada por la diminución de temperatura, traerá como consecuencias:

• Oxidar las tuberías y componentes neumáticos.
• Destruir la película lubricante existente entre las dos superfícies que están en contacto, causando desgaste prematuro y reduciendo la vida útil de las piezas,válvulas,cilindros,etc.
• Perjudicar la producción de piezas.
• Arrastrar partículas sólidas que perjudicarán el funcionamiento de los componentes neumáticos.
• Aumentar el índice de mantenimiento.
• Imposibilitar la aplicación en equipos de pulverización.
• Provocar golpes de ariete en las superficies adyacentes, etc.

Post-enfriadores

Tras la compresión final, el aire está caliente y al enfriarse, el agua se deposita en cantidades considerables. La manera más efectiva de eliminar la mayor parte del agua de condensación es someter al aire a una posterior refrigeración, tras la compresión.
Los post-enfriadores son intercambiadores de calor y pueden ser:

Refrigeración por aire:

Consisten en una serie de conductos por los cuales fluye el aire comprimido y sobre los que se hace pasar una corriente de aire frío por medio de un ventilador.

Refrigeración por agua:

Consiste en una serie de conductos por los cuales fluye el aire comprimido por un lado y el agua por el otro, normalmente en sentido contrarios.

Secador por absorción (secador coalescente)

El aire comprimido es forzado a través de un agente secante que reacciona con la humedad, dejándose e posteriormente el agua. El agente secante puede ser yeso deshidratado o cloruro de magnesio, que contiene en forma sólida cloruro de litio o cloruro de calcio.

Secado por absorción (desecante)

En una cámara vertical, está contenido un producto químico tal como el sílicagel o la alúmina activada en forma granular.

Entre un 10% y un 20% del aire seco pasará a través de la columna de secante que no se está utilizando, para reabsorber la humedad con el fin de regenerada. El flujo de aire de refrigeración va entonces hacia el escape.

Secado por refrigeración.

Es una unidad mecánica que incorpora un circuito de refrigeración, los intercambiadores de calor.
El aire húmedo a alta temperatura es pre-enfriado en el primer intercambiador de calor (1) transfiriendo parte de su calor al aire frío de salida.
Entonces, el intercambiador de calor (2), el aire es enfriado gracias al principio de refrigerador de extracción de calor como resultado de la evaporación de gas freón en su propio circuito de refrigeración. En ese momento o la humedad y las partículas de aceite se condensan y son automáticamente de drenadas.

Humedad del aire.

El aire de la atmósfera contiene siempre un porcentaje de vapor de agua. La cantidad de humedad presente, depende de la humedad atmosférica y de la temperatura.
La cantidad real de agua que puede ser retenida, depende por completo de la temperatura; 1m³ de aire comprimido es capaz de retener sólo la misma cantidad de vapor de agua como 1m³de aire a presión atmosférica.

La gráfica de la figura nos permite conocer el número de gramos de agua por metro cúbico para una amplia gama de temperaturas, desde los -30 °C hasta los +80 °C. La línea fina indica la cantidad de agua por metro cúbico estándar.

Para la gama de temperaturas de la aplicaciones neumáticas, la tabla de la figura proporciona los valores exactos. Seguido. La primera mitad se refiere a las temperaturas bajo cero, mientras que la parte inferior indica las temperaturas sobre cero mundo la columna central muestra el contenido de un metro cúbico estándar y la de la derecha el contenido de un volumen de un metro cúbico a la temperatura dada.

Humedad relativa

A excepción de condiciones atmosféricas extremas, como una repentina caída de temperatura, el aire atmosférico no saturar nunca. El coeficiente entre el contenido real de agua y el punto de condensación se llamada humedad relativa y se indica el porcentaje.

Ejemplo 1:

Un aire a temperatura de 25 °C y con una hr 65%. ¿Qué cantidad de agua hay en 1m³?

Cuando el aire se comprime, su capacidad para contener humedad en forma de vapor es sólo la de su volumen reducido. Por lo tanto, a menos que la temperatura suba sustancialmente, el agua será expulsada mediante condensación.

Ejemplo 2

10m³ de aire atmosférico a 15 °C y 65% de humedad relativa y se comprime a 6 bares de presión manométrica. Se modifica la temperatura hasta alcanzar los 25 °C ¿qué cantidad de agua se condensará?
En la tabla de la figura observamos que 15 °C, 10m³  de aire pueden condensará una máxima de:
13,04 g x 10 = 130,4 g
Al 65% de hr, el aire contendrá 130,4g x 0,65 = 84,9 g
Se puede calcular el volumen reducido del aire comprimido a 6 bar de presión.

De la tabla antes consultada, obtenemos que este volumen, a la nueva temperatura (25 °C), puede tener un máximo de:

La condensación al igual a la cantidad total de agua en el aire, menos el volumen que el aire comprimido puede absorber; así tendremos que:

Este agua de condensación debe eliminarse antes de que se distribuya el aire comprimido, para evitar efectos nocivos sobre los componentes del sistema neumático.