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4.2 Filtro de aire comprimido con regulador
de presión El
filtro tiene la misión de extraer del aire comprimido circulante
todas las impurezas y el agua condensada. En los procesos
de automatización neumática se tiende cada vez
a miniaturizar los elementos (problemas de espacio), fabricarlos
con materiales y procedimientos con los que se pretende el
empleo cada vez menor de los lubricadores. Consecuencia de
esto es que cada vez tenga mas importancia el conseguir un
mayor grado de pureza en el aire comprimido, para lo cual
se crea la necesidad de realizar un filtraje que garantice
su utilización. El filtro tiene por misión:
- Detener las partículas
sólidas
- Eliminar el agua condensada
en el aire
Para entrar
en el recipiente (1), el aire comprimido tiene que atravesar
la chapa deflectora (2) provista de ranuras directrices. Como
consecuencia se somete a un movimiento de rotación. Los componentes
líquidos y las partículas grandes de suciedad se desprenden
por el efecto de la fuerza centrífuga y se acumulan en la
parte inferior del recipiente.
En el filtro
sintetizado (4) [ancho medio de poros, 40 mm] sigue la depuración
del aire comprimido.
Dicho filtro
(4) separa otras partículas de suciedad. Debe ser sustituido
o limpiado de vez en cuando, según el grado de ensuciamiento
del aire comprimido.
El aire comprimido
limpio pasa entonces por el regulador de presión y llega a
la unidad de lubricación y de aquí a los consumidores.
Los filtros se fabrican en diferentes
modelos y deben tener drenajes accionados manualmente, semiautomática
o automáticamente.
Los depósitos deben construirse
de material irrompible y transparente. Generalmente pueden
limpiarse con cualquier detergente.
Generalmente trabajan siguiendo el
siguiente proceso: El aire entra en el depósito a través
de un deflector direccional, que le obliga a fluir en forma
de remolino. Consecuentemente, la fuerza centrífuga
creada arroja las partículas líquidas contra
la pared del vaso y éstas se deslizan hacia la parte
inferior del mismo, depositándose en la zona de calma.
La pantalla separadora evita que con
las turbulencias del aire retornen las condensaciones. El
aire continúa su trayecto hacia la línea pasando
a través del elemento filtrante que retiene las impurezas
sólidas. Al abrir el grifo son expulsadas al exterior
las partículas líquidas y sólidas en
suspensión.
El agua no debe pasar del nivel marcado
que normalmente traen los elementos, puesto que en la zona
turbulenta el agua sería de nuevo arrastrada por el
aire.
La condensación
acumulada en la parte inferior del recipiente (1) se deberá
vaciar antes de que alcance la altura máxima admisible, a
través del tornillo de purga (3). Si la cantidad que se condensa
es grande, conviene montar una purga automática de agua.
Figura
43: Filtro de aire comprimido con regulador de presión
. |
Reguladores
de presión: Los
reguladores de presión son aparatos de gran importancia
en aplicaciones neumáticas. Normalmente son llamados
mano reductores, que son en realidad reguladores de presión.
Para su aplicación
en neumática debemos entender su funcionamiento
y comportamiento ante las variaciones bruscas de presión
de salida o frente a demandas altas de caudal.
Al ingresar el aire a la
válvula, su paso es restringido por el disco en
la parte superior. La estrangulación se regula
por acción del resorte inferior.
El pasaje de aire reducido determina que la presión
en la salida o secundario tenga un valor inferior.
La presión secundaria
a su vez actúa sobre la membrana de manera tal
que cuando excede la presión del resorte se flecta
y el disco superior baja hasta cerrar totalmente el
paso de aire desde el primario. Si el aumento de presión
es suficientemente alto, la flexión de la membrana
permitirá destapar la perforación central
con lo cual el aire tendrá la posibilidad de
escapar a la atmósfera aliviando la presión
secundaria. Cuando la presión vuelve a su nivel
normal la acción del resorte nuevamente abre
la válvula y la deja en posición normal.
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Figura
44: Purga automática de agua.
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Funcionamiento
de la purga automática de agua.
El agua
condensada es separada por el filtro. De vez en cuando
hay que vaciar la purga, porque de lo contrario el agua
será arrastrada por el aire comprimido hasta los elementos
de mando. En la purga de agua mostrada abajo, el vaciado
tiene lugar de forma automática.
El condensado
del filtro llega, a través del tubo de unión (1), a
la cámara del flotador (3). A medida que aumenta el
nivel del condensado, el flotador (2) sube y a una altura
determinada abre, por medio de una palanca, una tobera
(10). Por el taladro (9) pasa aire comprimido a la otra
cámara y empuja la membrana (6) contra la válvula de
purga (4). Esta abre el paso y el condensado puede salir
por el taladro (7). El flotador (2) cierra de nuevo
la tobera (10) a medida que disminuye el nivel de condensado.
El aire restante escapa a la atmósfera por la tobera
(5). La purga puede realizarse también de forma manual
con el perno (8).
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4.2.1 Filtro finísimo de aire comprimido
Este filtro se
emplea en aquellos ramos en que se necesita aire filtrado
finísimamente (p. ej., en las industrias alimenticias, químicas y
farmacéuticas, en la técnica de procedimientos y en sistemas que
trabajan con módulos de baja presión). Elimina del aire
comprimido, casi sin restos, las partículas de agua y aceite. El
aire comprimido se filtra hasta un 99,999% (referido a 0,01
micrón).
Funcionamiento
Este filtro se
diferencia del filtro normal en el hecho de que el aire comprimido
atraviesa el cartucho filtrante de dentro hacia afuera.
El aire comprimido
entra en el filtro por (1), y atraviesa el elemento filtrante (2)
(fibras de vidrio boro silicato de dentro hacia afuera. El aire
comprimido limpio pasa por la salida (5) a los consumidores.
La separación de
partículas finísimas hasta 0,01 micrón es posible debido a la
finura extraordinaria del tejido filtrante. Las partículas
separadas se eliminan del recipiente del filtro, por el tornillo de
purga (4). Para que las partículas de agua y aceite no puedan ser
arrastradas por el aire que circula, deben observarse los valores de
flujo. Al montarlo hay que tener presente lo siguiente: El
prefiltrado aumenta la duración del cartucho filtrante; el filtro
ha de montarse en posición vertical, prestando atención al sentido
de flujo (flecha).
Figura 45: Filtro
finísimo de aire comprimido
4.3 Reguladores de presión
4.3.1. Regulador de presión con orificio de escape
El regulador tiene
la misión de mantener la presión de trabajo (secundaria) lo más
constante posible, independientemente de las variaciones que sufra
la presión de red (primaria) y del consumo de aire. La presión
primaria siempre ha de ser mayor que la secundaria. Es regulada por
la membrana (1), que es sometida, por un lado, a la presión de
trabajo, y por el otro a la fuerza de un resorte (2), ajustable por
medio de un tornillo (3).
A medida que la
presión de trabajo aumenta, la membrana actúa contra la fuerza del
muelle. La sección de paso en el asiento de válvula (4) disminuye
hasta que la válvula cierra el paso por completo. En otros
términos, la presión es regulada por el caudal que circula.
Al tomar aire, la
presión de trabajo disminuye y el muelle abre la válvula. La
regulación de la presión de salida ajustada consiste, pues, en la
apertura y cierre constantes de la válvula. Al objeto de evitar
oscilaciones, encima del platillo de válvula (6) hay dispuesto un
amortiguador neumático o de muelle (5). La presión de trabajo se
visualiza en un manómetro.
Cuando la presión
secundaria aumenta demasiado, la membrana es empujada contra el
muelle. Entonces se abre el orificio de escape en la parte central
de la membrana y el aire puede salir a la atmósfera por los
orificios de escape existentes en la caja.
Figura 46:
Regulador de presión con orificio de escape .
4.3.2 Regulador de presión sin orificio de escape
En el comercio se
encuentran válvulas de regulación de presión sin orificio de
escape. Con estas válvulas no es posible evacuar el aire comprimido
que se encuentra en las tuberías.
Funcionamiento:
Por medio del
tornillo de ajuste (2) se pretensa el muelle (8) solidario a la
membrana (3). Según el ajuste del muelle (8), se abre más o menos
el paso del lado primario al secundario. El vástago (6) con la
membrana (5) se separa más o menos del asiento de junta.
Si no se toma aire
comprimido del lado secundario, la presión aumenta y empuja la
membrana (3) venciendo la fuerza del muelle (8). El muelle (7)
empuja el vástago hacia abajo, y en el asiento se cierra el paso de
aire. Sólo después de haber tomado aire del lado secundario, puede
afluir de nuevo aire comprimido del lado primario.
Figura 47:
Regulador de presión sin orificio de escape .
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4.4 Lubricador de aire comprimido
El lubricador
tiene la misión de lubricar los elementos neumáticos en medida
suficiente. El lubricante previene un desgaste prematuro de
las piezas móviles, reduce el rozamiento y protege los elementos
contra la corrosión.
Son aparatos
que regulan y controlan la mezcla de aire-aceite. Los aceites
que se emplean deben:
- Muy fluidos
- Contener
aditivos antioxidantes
- Contener
aditivos antiespumantes
- No perjudicar
los materiales de las juntas
- Tener una
viscosidad poco variable trabajando entre 20 y 50° C
- No pueden
emplearse aceites vegetales ( Forman espuma)
Los lubricadores
trabajan generalmente según el principio "Venturi".
La diferencia de presión Ap (caída de presión) entre la presión
reinante antes de la tobera y la presión en el lugar más estrecho
de ésta se emplea para aspirar líquido (aceite) de un depósito
y mezclarlo con el aire.
El lubricador
no trabaja hasta que la velocidad del flujo es suficientemente
grande. Si se consume poco aire, la velocidad de flujo en
la tobera no alcanza para producir una depresión suficiente
y aspirar el aceite del depósito.
Por eso, hay
que observar los valores de flujo que indique el fabricante,
4.4.1 Funcionamiento de un lubricador
El lubricador
mostrado en este lugar trabaja según el principio Venturi.
Figura 48:
Principio de Venturi
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Figura 49:
Lubricador de aire comprimido |
El
aire comprimido atraviesa el aceitador desde la entrada (1)
hasta la salida (2). Por el estrechamiento de sección en la
válvula (5), se produce una caída de presión. En el canal
(8) y en la cámara de goteo (7) se produce una depresión (efecto
de succión). A través del canal (6) y del tubo elevador (4)
se aspiran gotas de aceite. Estas llegan, a través de la cámara
de goteo (7) y del canal (8) hasta el aire comprimido, que
afluye hacia la salida (2). Las gotas de aceite son pulverizadas
por el aire comprimido y llegan en este estado hasta el consumidor.
La sección
de flujo varía según la cantidad de aire que pasa y varía
la caída de presión, o sea, varía la cantidad de aceite. En
la parte superior del tubo elevador (4) se puede realizar
otro ajuste de la cantidad de aceite, por medio de un tornillo.
Una determinada
cantidad de aceite ejerce presión sobre el aceite que le encuentra
en el depósito, a través de la válvula de retención (3).
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4.5 Unidad de mantenimiento
La unidad de
mantenimiento representa una combinación de los siguientes
elementos:
- Filtro de aire
comprimido
- Regulador de presión
- Lubricador de aire comprimido
Deben tenerse en
cuenta los siguientes puntos:
1. El caudal total
de aire en m3/h es decisivo para la elección del tamaño de unidad.
Si el caudal es demasiado grande, se produce en las unidades una
caída de presión demasiado grande. Por eso, es imprescindible
respetar los valores indicados por el fabricante.
2. La presión de
trabajo no debe sobrepasar el valor estipulado en la unidad , y la
temperatura no deberá ser tampoco superior a 50 C (valores máximos
para recipiente de plástico).
Figura 50: Unidad
de mantenimiento
Figura 51: Símbolo
de la unidad de mantenimiento
4.5.1 Conservación de las unidades de mantenimiento
Es necesario
efectuar en intervalos regulares los trabajos siguientes de
conservación
a) Filtro de aire
comprimido: Debe examinarse periódicamente el nivel de¡ agua
condensada, porque no debe sobrepasar la altura indicada en la
mirilla de control. De lo contrario, el agua podría ser arrastrada
hasta la tubería por el aire comprimido. Para purgar el agua
condensada hay que abrir el tornillo existente en la mirilla.
Asimismo debe
limpiarse el cartucho filtrante.
b) Regulador de
presión: Cuando está precedido de un filtro, no requiere ningún
mantenimiento.
c) Lubricador de
aire comprimido: Verificar el nivel de aceite en la mirilla y, si es
necesario, suplirlo hasta el nivel permitido. Los filtros de
plástico y los recipientes de los lubricadores no deben limpiarse
con tricloroetileno . Para los lubricadores, utilizar únicamente
aceites minerales.
4.5.2 Caudal en las unidades de mantenimiento
Todos los aparatos
poseen una resistencia interior, por lo que se produce una caída de
presión -hasta que el aire llega a la salida. Esta caída de
presión depende M caudal de paso y de la presión de alimentación
correspondiente. En el diagrama están representadas varias curvas,
por ejemplo, para
En la abscisa está
indicada la pérdida de presión A p. Esta es la diferencia entre la
presión reinante en el regulador de presión (p,) y la presión a
la salida de la unidad (p2). La pérdida máxima de presión A p
puede corresponder por tanto a la presión P2. En este caso, la
resistencia después de la unidad ha disminuido hasta el valor cero
y, por tanto, se dispone de¡ caudal máximo de flujo.
Ejemplo:
La unidad de
mantenimiento debe elegirse cuidadosamente según el consumo de la
instalación. Si no se pospone un depósito, hay que considerar el
consumo máximo por unidad de tiempo.
Figura 52: Unidad
de mantenimiento de R 1/8"
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