Conceptos Básicos de Neumática e Hidráulica 


Neumática e Hidráulica - www.sapiensman.com

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6. Componentes

6.1 Unidad de avance autónoma

Esta unidad (cilindro y válvula de mando) se llama también cilindro de accionamiento autónomo . Un cilindro neumático retrocede automáticamente al llegar a la posición final de carrera. Este movimiento de vaivén se mantiene hasta que se corta el aire de alimentación. Este diseño permite emplear estos elementos en máquinas o instalaciones que trabajan en marcha continua. Ejemplos de aplicación son la alimentación y expulsión de piezas de trabajo, y el avance rítmico de cintas de montaje.

Esta unidad puede ser conmutada directa o indirectamente. Conviene emplearla para velocidades de émbolo que oscilen entre 3 rn/min y 60 m/min. Gracias a su construcción compacta, existe la posibilidad de montarla en condiciones desfavorables de espacio.

La longitud de desplazamiento y la posición de los finales de carrera pueden ajustarse sin escalones. La velocidad de avance y de retorno se pueden regular cada una por separado mediante sendos reguladores de caudal. Los silenciadores incorporados directamente reducen los ruidos del escape de aire.

6.2 Sistemas neumático-hidráulicos

Los accionamientos neumáticos para herramientas se aplican cuando se exige un movimiento rápido y la fuerza no sobrepasa 30.000 N (3.000 kp). Para esfuerzos superiores a los 30.000 N, no conviene aplicar cilindros neumáticos.

El accionamiento neumático sufre otra limitación cuando se trata de movimientos lentos y constantes. En tal caso no puede emplearse un accionamiento puramente neumático. La compresibilidad del aire, que muchas veces es una ventaja, resulta ser en este caso una desventaja,

Para trabajos lentos y constantes se busca la ayuda de la hidráulica y se reúnen las ventajas de ésta con las de la neumática:

Elementos simples de mando neumático, velocidades regulables y en algunos casos fuerzas grandes con cilindros de pequeño diámetro. El mando se efectúa a través del cilindro neumático. La regulación de la velocidad de trabajo se realiza por medio de un cilindro hidráulico.

 

 

Este sistema se emplea con gran frecuencia en procedimientos de trabajo con arranque de virutas, como en el taladrado, fresado y torneado, así como en dispositivos de amplificación de la presión, prensas y dispositivos de sujeción.

6.2.1 Convertidores de presión

Este es un elemento que trabaja con aceite y aire comprimido. Aplicando aire comprimido directamente en un depósito sobre el nivel de aceite se impulsa éste.

El aceite entra entonces, por una válvula antirretorno y de estrangulación regulable en el cilindro de trabajo. El vástago sale a una velocidad uniforme y regresa al aplicar aire comprimido al lado M émbolo que va al vástago. El depósito de aceite se purga de aire y el aceite puede regresar con rapidez. En la conversión de los medios de presión, la presión se mantiene constante.

6.2.2 Multiplicador de presión

El multiplicador está compuesto de dos cámaras de superficies de distinto tamaño. El aire re comprimido llega por el racor 1 al interior del cilindro neumático, empuja el émbolo hacia abajo y hace pasar el aceite a la segunda cámara. Por el racor 2, el aceite llega hasta una válvula antirretorno y de estrangulación regulable, y de ésta hasta el elemento de trabajo.

Por la diferencia de superficies de los dos émbolos se produce un aumento de la presión hidráulica. Son relaciones de multiplicación normales: 4 :1, 8 :1, 16 :1, 32 : 1.

La presión neumática aplicada debe ser de 1.000 kPa (10 bar), como máximo.

La presión hidráulica varía según la multiplicación; por eso, al objeto de obtener una fuerza determinada se puede emplear un cilindro pequeño.

Las fugas de aceite, frecuentes en los sistemas hidráulicos, pueden exigir que se realice un mantenimiento regular, p. ej., rellenado de aceite y purga de aire.

Además, por el volumen de aceite existente en los elementos, no es posible emplear éstos en instalaciones de diversa estructuración. Para cada mando y para cada accionamiento de cilindro hay que calcular el volumen de aceite necesario y elegir correspondientemente el elemento.

Figura 79: Multiplicador de presión

6.2.3 Unidades de avance óleo-neumáticas

Estos elementos se utilizan principalmente, como los precedentes, cuando se necesita una velocidad de trabajo uniforme.

El cilindro neumático, el cilindro hidráulico de freno y el bloque neumático de mando forman una unidad compacta. Los dos cilindros están unidos por medio de un travesaño. Como elemento de trabajo se conserva el cilindro neumático.

Cuando éste se alimenta de aire comprimido comienza su movimiento de traslación y arrastra el émbolo del cilindro de freno hidráulico. Este a su vez desplaza el aceite, a través de una válvula antirretorno y de estrangulación, al otro lado del émbolo.

La velocidad de avance puede regularse por medio de una válvula antirretorno y de estrangulación. El aceite mantiene rigurosamente uniforme la velocidad de avance aunque varía la resistencia de trabajo. En la carrera de retorno, el aceite pasa rápidamente, a través de la válvula antirretorno, al otro lado del émbolo y éste se desplaza en marcha rápida.

Un tope regulable sobre el vástago del cilindro de freno permite dividir la carrera de marcha adelante en una fase de marcha rápida y otra de trabajo. El émbolo es arrastrado sólo a partir del momento en que el travesaño choca contra el tope. La velocidad en la carrera de trabajo puede regularse sin escalones entre unos 30 y 6.000 mm/min. Hay unidades especiales que también en el retorno realizan una carrera de trabajo. En este caso, una segunda válvula antirretorno y de estrangulación se hace cargo de frenar en la carrera de retorno.

El cilindro de freno hidráulico tiene un circuito de aceite cerrado; en él sólo se producen fugas pequeñas que forman una película sobre el vástago del cilindro. Un depósito de aceite, incorporado, repone estas pérdidas.

Un bloque de mando neumático incorporado manda el conjunto. Este mando directo comprende: un vástago de mando, unido firmemente al travesaño del cilindro neumático. El bloque de mando se invierte por medio de dos topes existentes en el vástago de mando. Por eso es posible limitar exactamente la carrera. Con este sistema puede obtenerse también un movimiento oscilatorio.

En una unidad como muestra la figura 80, con una estrangulación del circuito de aceite muy intensa, puede presentarse un alto momento de presión en el vástago del cilindro. Por eso, los vástagos son generalmente corridos y de diámetro reforzado.

La figura 81 muestra otra unidad. Entre dos cilindros neumáticos se encuentra el cilindro de freno hidráulico; en ella se suprime el esfuerzo de flexión sobre el vástago del cilindro neumático.

Las unidades de avance también pueden ser combinadas por uno mismo. Las combinaciones de cilindros y válvulas como cilindro de freno hidráulico, junto con un cilindro neumático, dan como resultado una unidad de avance.

6.2.4 Unidades de avance óleo-neumáticas con movimiento giratorio

Incorporando un cilindro de freno hidráulico a un cilindro de giro se obtiene un equipo muy apto para automatizar el avance de taladradoras de mesa y de columna. El movimiento lineal se convierte en otro giratorio, con las ventajas que tienen las unidades de avance óleo-neumáticas.

Figura 82: Unidad de avance con movimiento giratorio

 

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