elementos de los circuitos hidraulicos y neumaticos

EFA MORATALAZ. 1 ELECTROMECNICA DE VEHCULOS. CIRCUITOS DE FLUIDOS, SUSPENSIN Y DIRECCIN.

TEMA 4. ELEMENTOS DE LOS CIRCUITOS HIDRULICOS Y NEUMTICOS1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. INTRODUCCIN. ACTUADORES. CILINDROS (ACTUADORES LINEALES). MOTORES (ACTUADORES ROTATIVOS). VLVULAS DISTRIBUIDORAS. ACCIONAMIENTO DE LOS DISTRIBUIDORES. CARACTERSTICAS Y TIPOS DE VLVULAS.

1. INTRODUCCIN En todo circuito hidrulico o neumtico, hay tres partes bien diferenciadas: El grupo generador de presin, el sistema de mando y el actuador. El grupo generador de presin es el rgano motor que transfiere la potencia al actuador para generar trabajo. La regulacin de esta transmisin de potencia se realiza en el sistema de mando que est formado por una serie de vlvulas limitadoras de caudal y de presin, distribuidoras, de bloqueo, etc. Cada elemento de una instalacin hidrulica o neumtica tiene unas determinadas caractersticas que es preciso conocer para deducir el funcionamiento de la instalacin. 2. ACTUADORES Los actuadores transforman la energa de presin del aire comprimido o del aceite en energa mecnica, que ser aplicada posteriormente para conseguir el efecto deseado. Segn el tipo de movimiento, hay dos tipos de actuadores: Los cilindros: capaces de producir un movimiento rectilneo. Los motores: con los que se consigue un movimiento rotativo. 2. CILINDROS Son elementos capaces de producir trabajo desplazando una carga con movimiento rectilneo. En los cilindros se aloja en su interior un mbolo que es empujado por el fluido haciendo que se desplace el vstago. Aunque hay varios tipos de cilindros, los ms importantes son los cilindros de simple efecto y los de doble efecto. CILINDROS DE SIMPLE EFECTO: El trabajo se produce en una sola direccin del movimiento. Un resorte o muelle permite retroceder el mbolo a su posicin inicial. Para evitar fugas de fluido entre el pistn y la camisa, se colocan juntas de estanqueidad sobre el pistn y su vstago, estas juntas son de un material flexible que se adapta a las paredes de la camisa, evitando las fugas. Slo se utilizan cuando la fuerza necesaria y el movimiento rectilneo son pequeos ya que el muelle restringe el movimiento. Es recomendable que la carrera no exceda en 3 veces el dimetro. El tpico gato hidrulico es un cilindro de simple efecto.

Cilindro de simple efecto y retorno por muelle.

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CILINDROS DE DOBLE EFECTO: En ellos el trabajo se realiza en las dos direcciones, carecen de muelle antagonista. Permiten realizar mayores carreras adems de posicionar el vstago en cualquier posicin intermedia.Cilindro de doble efecto

El rea de la cara posterior es menor que la de la cara frontal, luego para una misma presin las fuerzas sern diferentes. Para evitar este problema se construyen los cilindros de doble efecto y doble vstago.

En los cilindros de simple efecto: F =

D2 4

P K x D2 4 P

Carrera de avance: F = En los cilindros de doble efecto:

Carrera de retroceso: F = La velocidad suele estar comprendida entre 0,1 y 1,5 m/s.

(D2 d2) 4

P

Existen otros tipos de cilindros como por ejemplo: - Cilindro tndem: Son los cilindros de doble efecto en serie - Cilindro multiposicional: Son dos cilindros de doble efecto con las culatas posteriores unidas, obtenindose as un cilindro de 4 posiciones. - Cilindro de impacto: En ellos se aumenta hasta 12 veces la velocidad del vstago. Se utiliza para realizar grandes esfuerzos de choque, como por ejemplo en la conformacin de piezas o en el remachado. Se consiguen velocidades de 10 m/s. - Cilindro de cable: El vstago es un cable de acero guiado por dos poleas y fijado en ambos extremos a las caras del pistn. Se utiliza para puertas correderas. - Cilindro de eje giratorio: El movimiento lineal del mbolo se convierte en giratorio en un eje al estar el vstago tallado en forma de cremallera y un pin engranado sobre ella. El par de giro estar en funcin de la presin, de la superficie del mbolo y de la desmultiplicacin cremallera-pin.

Cilindro tndem

Cilindro multiposicional

Cilindro de impacto

Cilindro de cable

Cilindro de eje giratorio 42


3. MOTORES (ACTUADORES ROTATIVOS) Los motores o actuadores rotativos son aquellos elementos capaces de producir trabajo transformando la energa de presin del fluido en movimiento circular. El objeto es el contrario al obtenido en las bombas o compresores y su construccin resulta similar a ellos, fabricndose motores de paletas, de pistones, engranajes, etc. 4. VLVULAS DISTRIBUIDORAS En general, llamamos vlvula distribuidora a todo mecanismo capaz de controlar, parar o dirigir el sentido, la presin y el caudal de un fluido en un circuito. Podemos encontrarnos varios tipos de vlvulas, entre ellas estn: Vlvulas distribuidoras. Vlvulas de bloqueo. Vlvulas de presin. Vlvulas de caudal. En este apartado estudiaremos las vlvulas distribuidoras; stas se clasifican segn el nmero de vas y el de posiciones. Las vlvulas distribuidoras, segn las normas CETOP (Comit Europeo de Transmisiones Oleohidrulicas y Neumticas), se designan por dos nmeros (x/y) donde x es el nmero de vas u orificios que tiene la vlvula e y el nmero de posiciones que puede adoptar la vlvula. As, tenemos distintos tipos de vlvulas distribuidoras, entre ellas: Vlvulas distribuidoras 2/2: Gobiernan el paso de un fluido abriendo o cortando. Se emplean para abrir y cerrar circuitos. A F P a) b) P A

Hay que tener en cuenta que: Las posiciones se representan con letra minscula a b y la posicin de reposo por 0. Las lneas representan tuberas o conductos y las flechas el sentido de paso del fluido. Las posiciones de bloqueo se marcan con lneas transversales dentro de las casillas. La alimentacin de energa se representa con la letra P. Los conductos de trabajo que se unen a los actuadores con las letras A, B, C, ...) Los escapes con R, S, T, ..... y un tringulo que si est unido a la casilla indica escape directo y si est ligeramente separado, el escape se realiza a travs de un conducto. Las tuberas o conductos de pilotaje con Z, X, Y, ... Vlvulas distribuidoras 3/2: Se utilizan para accionar cilindros de simple efecto

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Vlvulas distribuidoras 4/2: Aunque no son muy utilizadas sirven para gobernar el paso de la corriente de fluido permitiendo la circulacin en ambas direcciones.

Vlvula de doble efecto.

distribuidora 5/2: Se utilizan para gobernar cilindros

5. ACCIONAMIENTO DE LOS DISTRIBUIDORES Atendiendo al origen de la fuerza de gobierno de la vlvula, pueden considerarse cinco tipos de accionamiento: Pu lsador MUSCULAR Palanca Pedal Leva MECNICO Rodillo

NEUMTICO HIDRULICO ELCTRICO

6. CARACTERSTICAS Y TIPOS DE VLVULAS Despus de estudiar las vlvulas distribuidoras veremos las vlvulas de bloqueo, las vlvulas de presin y las vlvulas de caudal. VLVULAS DE BLOQUEO: Las vlvulas de bloqueo o antirretorno impiden el paso de fluido a presin en un sentido y le dejan pasar en el otro. Se emplea para evitar el retorno del lquido del sistema hidrulico (o del aire en un sistema neumtico) a la bomba hidrulica (o al depsito de aire comprimido). Estas vlvulas estn intercaladas en el circuito y constan de un muelle que est tarado a una cierta tensin que empuja a una bola o un disco contra un asiento cnico. Cuando la presin del fluido supera la fuerza del muelle, la bola se separa del asiento cnico y el fluido circula. Se simboliza as:

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Una variante de la vlvula antirretorno es la vlvula selectora de circuito tambin llamada vlvula O que tienen 2 conductos de entrada y uno de salida. Se representan por:

Otra variante es la vlvula de estrangulacin con retencin que sirven para regular la velocidad del cilindro. Disponen de un tornillo de regulacin. Slo regulan la velocidad en un sentido, en el otro la circulacin es libre. Se representa por:

Por ltimo, cabe destacar por su utilizacin en sistemas de seguridad, la vlvula Y o vlvula de doble paso que tiene dos entradas y una sola salida, se representa as:

La ltima variante es la vlvula de purga, o tambin, vlvula de escape rpido, que se utiliza cuando queremos aumentar la velocidad de retroceso de los cilindros. Dispone de una bola que tapona el conducto de escape (R) cuando hay presin en P. Cuando desaparece la presin en P, el obturador cierra esta va y abre el paso del fluido desde A hasta R permitiendo un escape rpido del mismo. Se representa as:

VLVULAS DE PRESIN: Estas vlvulas limitan la presin mxima de un circuito. Su funcionamiento se basa en el equilibrio entre la presin y la fuerza de un muelle. Se utilizan en todos los circuitos hidrulicos y neumticos como sistema de seguridad; se taran a un valor predeterminado y desvan el caudal hacia retorno cuando se alcanza el valor de presin estipulado.

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VLVULAS DE CAUDAL: Este tipo de vlvula se utiliza como reguladoras de caudal. La aplicacin ms comn es para regular la velocidad de salida del vstago de un cilindro. Una variante sera la vlvula de caudal regulable y antirretorno utilizada para conseguir regular la salida del mbolo y dejar libre el retorno.

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Ejercicio 1. Por medio de un dispositivo clasificador, deben transferirse unas piezas desde un camino de rodillos a otro. Accionando un pulsador, el vstago de un cilindro empujar a una pieza de un camino a otro. Al soltar el pulsador, el vstago retroceder a su posicin de reposo.

1.- Dibujar el esquema neumtico del circuito. 2.- Hacer una lista de componentes. 3.- Explicar el funcionamiento. 4.- Realizar el montaje del circuito. 1.

2. - Cilindro de simple efecto y retorno por muelle. - Vlvula distribuidora 3/2 nc. - Inicio de la instalacin. - Tubera flexible. 3. Cuando accionamos el pulsador de la vlvula distribuidora 3/2, sta conmuta su posicin conectando la va de presin con la va de salida, comienza a entrar aire comprimido en la cmara del cilindro de simple efecto y retorno por muelle y el vstago comienza a salir venciendo la resistencia del muelle, llegando el momento en que el extremo del vstago empuja a la pieza cambindola de carril. Cuando dejamos de presionar sobre el pulsador de la vlvula distribuidora 3/2, la vlvula vuelve a su posicin de reposo (normalmente cerrada) cortndose el paso de aire a presin, el vstago retrocede por el efecto del muelle antagonista del cilindro de simple efecto, el aire que estaba contenido en la cmara del cilindro sale al exterior por el escape de la vlvula distribuidora 3/2, quedando as preparado para la llegada de una nueva pieza.47


Ejercicio 2. Utilizando un dispositivo especial, se debe cerrar y abrir un grifo instalado en una tubera. El grifo se abrir cuando se presione un pulsador y se cerrar el grifo cuando se accione otro pulsador.

1.- Dibujar el esquema neumtico del circuito. 2.- Hacer una lista de componentes. 3.- Explicar el funcionamiento. 4.- Realizar el montaje del circuito.

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Ejercicio 3. Utilizando un dispositivo especial, se debe cerrar y abrir un grifo instalado en una tubera. El grifo se abrir cuando se presione un pulsador y se cerrar el grifo cuando se deje de pulsar. Se tiene que poder regular la velocidad de apertura. (Nota: utilizar un cilindro de doble efecto).


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Ejercicio 4. En una estacin de montaje deben unirse unos componentes. Al presionar dos pulsadores, el dispositivo debe avanzar y unirse los componentes. Al liberar uno cualquiera de los dos pulsadores, el dispositivo debe regresar a su posicin de origen.


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Ejercicio 5. Por medio de un dispositivo de cizalla, se van a cortar unas hojas de papel a medida. Como la cantidad de papel a cortar es variable, se debe poder regular la velocidad de salida del vstago. El circuito ha de tener dos pulsadores independientes desde los que se pueda iniciar el ciclo de trabajo.


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Ejercicio 6. Nos encontramos ante la trampilla de un camin de la basura. En la parte trasera, tiene dos interruptores para que la trampilla se pueda cerrar desde cualquiera de los dos. El circuito ha de tener un dispositivo de emergencia para evitar accidentes.


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Ejercicio 7. Tenemos una tolva para descargar material a granel. El sistema tiene un cilindro de doble efecto que abre y cierra las compuertas. Queremos que la apertura y el cierre de la tajadera se pueda regular a nuestra voluntad y segn nuestras necesidades. Hacer el circuito de modo que la tajadera se abra pulsando uno cualquiera de dos pulsadores y se cierre pulsando otro distinto.


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Ejercicio 8. Por medio de una estacin de transferencia, se van a transferir unos bloques de un almacn de gravedad a una estacin de proceso. Los bloques son empujados fuera del almacn por el cilindro A y despus el cilindro B los empuja. Todo ello se debe realizar con una sola intervencin del operario. A B 1.- Dibujar el esquema neumtico del circuito. 2.- Hacer una lista de componentes. 3.- Explicar el funcionamiento. 4.- Realizar el montaje del circuito.

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Ejercicio 9. Al accionar un operario un interruptor, los cilindros A y B salen simultneamente a velocidad lenta, comprimen la pieza y retroceden finalmente a su posicin de reposo.

A 1.- Dibujar el esquema neumtico del circuito. 2.- Hacer una lista de componentes. 3.- Explicar el funcionamiento. 4.- Realizar el montaje del circuito.

B

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Ejercicio 10. Disponemos una catapulta hidrulica para cargar un remolque. La paca ha de ser elevada a gran velocidad mientras que el retroceso del brazo ha de ser lento (para evitar que pueda atrapar a alguien). 1 1.- Dibujar el esquema neumtico del circuito. 2.- Hacer una lista de componentes. 3.- Explicar el funcionamiento. 4.- Realizar el montaje del circuito. 2

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Ejercicio 11. Disponemos una catapulta hidrulica para cargar un remolque. La paca ha de ser elevada a gran velocidad mientras que el retroceso del brazo ha de ser lento (para evitar que pueda atrapar a alguien). Colocar un dispositivo retardador para que el brazo no suba nada mas dejar la paca, sino que suba un poco tiempo despus). 1 1.- Dibujar el esquema neumtico del circuito. 2.- Hacer una lista de componentes. 3.- Explicar el funcionamiento. 4.- Realizar el montaje del circuito. 2

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Ejercicio 12. A una seal del operario, ha de salir el cilindro A, despus el cilindro B y finalmente el cilindro C. Cuando los cilindros B y C han marcado la pieza, todos retroceden a su posicin de reposo.

B A 1.- Dibujar el esquema neumtico del circuito. 2.- Hacer una lista de componentes. 3.- Explicar el funcionamiento. 4.- Realizar el montaje del circuito. C

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Ejercicio 13. Realiza un circuito neumtico en el que un cilindro de doble efecto tenga a su vstago entrando y saliendo constantemente. Dibujar esquemticamente todos los componentes del sistema (motor elctrico a 220 V, compresor, depsito de aire, deshumectador, llaves de paso, filtro, engrasador y regulador de presin). 1.- Dibujar el esquema neumtico del circuito. 2.- Hacer una lista de componentes. 3.- Explicar el funcionamiento. 4.- Realizar el montaje del circuito.

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