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INTRODUCCIÓN A NEUMÁTICARodriguez Alejandro, Villacís Alex

Escuela Politécnica del Ejército, Departamento de Eléctrica y Electrónica

Abstract—The present report shows the implementation of apneumatic circuit that meets the conditions presented in thetiming diagram, this circuit has been simulated in software, thispaper also presents concise concepts of elements used in practice.

Index Terms—vástago, cilindro, presión, vías, mangueras.

I. INTRODUCIÓN

Mdiante este documento se pretende que el lector com-prenda de manera, fácil y concisa, el funcionamiento de

los diferentes dispositivos utilizados a lo largo de la práctica,asi como tambien una rápida explicación de un dagrama detiempo, mediante el correcto uso de un software. En dichapráctica el estudiante aplicó los conocimientos adquiridos enclase, permitiendo también aclarar las dudas que se generenen las misma.

II. OBJETIVOS

A. Objetivo General

• Armar un circuito neumatico a partir de los modulosde laboratorio aplicando los conocimientos expuestos enclase.

B. Objetivos Específicos

• Simular un circuito neumático mediante el programaautomation studio y verificar con los resultados obtenidosen la practica.

• Conocer el funcionamiento, partes y simbología de ele-mentos neumáticos como válvulas, cilindros compresoresetc.

III. MARCO TEÓRICO

A. NeumáticaLa neumática es la tecnología que emplea el aire comprim-

ido como modo de transmisión de la energía necesaria paramover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un materialelástico y, por tanto, al aplicarle una fuerza se comprime,mantiene esta compresión y devuelve la energía acumuladacuando se le permite expandirse, según dicta la ley de losgases ideales.

B. Actuadores LinealesEl cilindro neumático consiste en un cilindro cerrado con un

pistón en su interior que desliza y que transmite su movimientoal exterior mediante un vástago. Se compone de las tapastrasera y delantera, de la camisa donde se mueve el pistón, delpropio pistón, de las juntas estáticas y dinámicas del pistón ydel anillo rascador que limpia el vástago de la suciedad.

1) Cilindros de Simple Efecto: Son aquellos que desarrollanun trabajo en un solo sentido, poseen una sola entrada de aire.Estos cilindros se utilizan para sujetar, marcar, expulsar, etc.

Tienen un consumo de aire algo más bajo que un cilindro dedoble efecto de igual tamaño. Sin embargo, hay una reducciónde impulso debida a la fuerza contraria del resorte, así quepuede ser necesario un diámetro interno algo más grande paraconseguir una misma fuerza.

Figura 1. Cilindro simple, aspecto interno

2) Cilindros de Doble Efecto: Son aquellos cilindros querealizan su carrera tanto de avance como de retroceso poracción del aire comprimido, por lo que poseen dos entradasde aire.

Sus componentes internos son prácticamente iguales a los desimple efecto, con pequeñas variaciones en su construcción.El campo de aplicación de los cilindros de doble efecto esmucho más extenso que el de los de simple, incluso cuandono es necesaria la realización de esfuerzo en ambos sentidos.Esto es debido a que, por norma general (en función del tipode válvula empleada para el control), los cilindros de dobleefecto siempre contienen aire en una de sus dos cámaras, porlo que se asegura el posicionamiento.

Figura 2. Cilindro doble efecto, aspecto interno

3) Válvulas de Control Direccional: Tienen por funciónorientar la dirección que el flujo de aire debe seguir, con elfin de realizar un trabajo propuesto. Para un conocimientoperfecto de una válvula direccional, debe tenerse en cuentalos siguientes datos:

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• Posición inicial.• Número de Posiciones.• Número de Vias.• Tipo de Acción.• Tipo de Retorno.• Caudal.

Figura 3. Válvula 5/2

C. Software

Software de Simulación : Para la simulación del circuitoneumátco se utilizó el software llamado “Automation Studio5.0”, que se trata de un programa diseñado para la simulaciónde sistemas neumáticos.

Software para Edición de Texto: Para crear el presente paperse ha utilizado un prgrama llamado LYX, que utiliza comolenguaje principal el LaTex, este programa está orientadoprincipalmente a la creación de documentos científicos ytécnicos que posean fórmulas y ecuaciones.

Software de Diseño: Para poder diseñar el circuito que seimplementó en la práctico se utilizará el software “AutoCadElectrical”.

IV. MATERIALES

• Alimentación del Sistema

Aunque en la práctica no se pudo observar directamente losdispositivos que forman parte de la alimentación, se debeconocer esta unidad debe estar formado por un motor (M),mediante un acoplamiento se conecta al compresor, el calderínes aquel dispositivo que se encarga de acumular el aireue proviene del compresor, el filtro de aire y como ultimodispositivo tenemos el regulador.

Figura 4. Fuente Neumática

• Cilindro de Doble Acción

Como ya se había dicho en el apartado anterior, este cilindrose caracteriza por permitir el manejo de la salida del vástagotanco como la entrada, esto se logra gracias a que posee dosorificios, la siguiente figura muestra como al ingresar presiónde aire por A el vástago sale, desfogando esta presión por B,y cuando se desea ingresar el vástago se debe ingresar presiónde aire por B, en cambio el desfogue pasa ser A.

Figura 5. Símbolo de cilindro de doble efecto.

Figura 6. Cilindro de doble efecto.

• Pulsador

Son aquellos dispositivos que al ser accionados manualmente,permiten o no el flujo de aire, dependiendo del tipo de pulsadorque se trate.

• Válvula 5/2

Se trata de una válvula de 2 posiciones y 5 vías, la cualpermitirá controlar la salida y entrada del vástago.

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Figura 7. Válvula 5/2 activada con pulsador.

Cabe recalcar que el pulsador se encuentra implementadocon la válvula.

• Válvula Reguladora

Como requerimento del sistema se necesita que la salidadel vástago del cilndro salga rápido y su entrada sea lenta(controlada), se implementará una válvula que funcione conregulador de presión para la entrada. La siguiente figuramuestra la estructura de ésta.

Figura 8. Válvula Regualdora

V. PROCEDIMIENTO

El sistema al ser accionado un pulsador debe salir a ve-locidad normal, al salir todo el vástago del cilindro accionaraun interruptor de fin de carrera, el cual realizará el ingresodel vástago pero con una velocidad menor a la de salida, esteproceso se puede identificar de una manera fácil en el diagramade tiempo mostrado a contiuación.

1) Se analizó la gráfica de tiempos mostrada en la figurapropuesta para la presente práctica.

2) Con el análisis de dicho diagrama se procede a escogercada uno de los dispositivos que se veran inmiscuidosen el funcionamiento.

3) Se realizó las conexiones necesarias, tomando en cuentacada una de las recomendaciones necesarias para el caso.

4) Se comprobó las correctas conexiones, para luego pre-sionar el pulsador y verificar el funcionamiento delsistema.

Figura 9. Diagrama de Posición

VI. SISTEMA A IMPLEMENTAR

Para la implementación del circuito neumático del sistemase debe tomar en cuenta el diagrama de tiempos mostradocon anterioridad, el uso de las válvulas adecuadas y todos losdispositivos necesarios.

Figura 10. Ciruito a implementar

VII. SIMULACIÓN

En este apartado se muestra los pasos realizados en lasimulación, para que el sistema cumpla con los requerimentos.

• El uso del software para la simulación es muy necesariopara conocer el funcionamiento del sistema antes de im-plementarlo, a continuacion se muestra el ciruito armado.

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Figura 11. Circuito implementado

• Cabe recalcar que lo primero que se debe hacer es dejarque el calderin llene con aire, y llas tuberias cambien decolor azul a color rojo. A continuación la siguiente figuramuestra como están las tuberias antes que se cargue elacumulador.

Figura 12. Circuito de inmediato corre la simulación

• A continuación se muestra el circuito cuando el acumu-lador se encuentra cargado.

Figura 13. Circuito con el aire fluyendo por las tuberías

• Al presionar el pulsador la válvula cambiará a la posición

dos, lo que permitirá que el piston salga de su posicióninicial, como muestra la figura 14.

Figura 14. Cilindro con vástago afuera.

• Al salir el vástago presiona el rodillo de la válvulaconocida como fin de carrera, lo que hace que el cilindroretone de una manera mas suave a su posición inicial,esto se debe a la válvula reguladora.

VIII. CONCLUSIONES

• Las aplicaciones de los elementos neumáticos están di-rigidas a aspectos que necesiten mayor velocidad peromenor presión ya que utilizan aire a diferencia de loselementos hidráulicos que se obtiene menor velocidadpero mayor presión debido al uso de aceites.

• Una de las ventajas de usar la neumática es que ya quetrabajamos con el aire, no es contaminante y existe muchamateria prima al rededor su desventaja es que mantieneuna lógica de todo o nada, por lo que el control eslimitado.

• Para facilidad de aprendizaje un circuito neumatico puedeser facilmente comparado con un circuito electrico, yaque asi como la corriente el aire puede ser manipuladopara lograr un objetivo, ademas en nuematica contamoscon casi los mismos elementos que un circuito electrico.