Figura
68: Tipos de juntas
Junta tórica
(anillo toroidal)
Junta cuadrada
Manguito de
copa
Manguito doble
de copa
Junto en L
Junta preformada
Collarines
obturadores en ambos lados
Collarín reforzado
Collarines
obturadores con apoyo y anillo de deslizamiento
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En los dispositivos neumáticos, las juntas son elementos importantes que ayudan a asegurar que los componentes del sistema neumático estén conectados de forma segura y que no haya fugas de aire comprimido.
Las juntas se utilizan en varias partes de los dispositivos neumáticos, como en las válvulas, los cilindros y las mangueras. Por ejemplo, las juntas se utilizan en las válvulas para asegurar que no haya fugas de aire entre la carcasa y el núcleo de la válvula. En los cilindros, las juntas se utilizan para sellar el pistón y evitar fugas de aire. En las mangueras, las juntas se utilizan para conectar las secciones de manguera y evitar fugas de aire en los puntos de conexión.
Las juntas pueden estar hechas de diferentes materiales, dependiendo de la aplicación específica y las condiciones de operación. Algunos materiales comunes para las juntas en dispositivos neumáticos incluyen goma, silicona, poliuretano y teflón.
En resumen, las juntas en los dispositivos neumáticos son esenciales para garantizar un funcionamiento seguro y sin fugas del sistema. |
Las juntas en los dispositivos neumáticos pueden experimentar varios problemas que afectan su rendimiento y funcionalidad. Algunos de los problemas comunes con las juntas de dispositivos neumáticos incluyen:
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Fugas de aire: Las fugas de aire son uno de los problemas más comunes con las juntas en los dispositivos neumáticos. Pueden ocurrir debido a un desgaste o daño en la junta, una mala instalación o una presión excesiva en el sistema. Las fugas de aire reducen la eficiencia del sistema y pueden afectar su capacidad para generar la fuerza o el movimiento deseado.
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Desgaste: El desgaste es otro problema que puede afectar las juntas en los dispositivos neumáticos. El uso continuo y la fricción pueden hacer que las juntas se deterioren con el tiempo, lo que resulta en un sellado deficiente y fugas. El desgaste puede deberse a factores como la presión, la temperatura, la velocidad y el tipo de fluido utilizado en el sistema.
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Deterioro químico: Algunos fluidos utilizados en sistemas neumáticos pueden ser corrosivos o tener propiedades químicas que afectan negativamente a las juntas. Esto puede provocar un deterioro prematuro de las juntas y un sellado inadecuado. Es importante seleccionar juntas compatibles con los fluidos utilizados en el sistema para evitar este problema.
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Deformación o daño mecánico: Las juntas pueden deformarse o dañarse debido a fuerzas mecánicas, como impactos, vibraciones o instalación incorrecta. Esto puede provocar fugas de aire y un mal funcionamiento del dispositivo neumático.
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Envejecimiento: Con el tiempo, las propiedades de las juntas pueden deteriorarse debido al envejecimiento, la exposición a condiciones ambientales adversas o la fatiga del material. Esto puede afectar la capacidad de sellado de las juntas y requerir su reemplazo periódico.
Para evitar problemas con las juntas en dispositivos neumáticos, es importante realizar un mantenimiento regular, inspeccionar y reemplazar las juntas desgastadas o dañadas, utilizar juntas de alta calidad y seleccionar juntas adecuadas para las condiciones de operación del sistema. Además, es recomendable seguir las recomendaciones del fabricante y realizar un correcto montaje e instalación de las juntas para garantizar un sellado efectivo y un rendimiento óptimo del dispositivo neumático. |
 5.4 Cálculos
de cilindros
Para calcular la fuerza del émbolo de un cilindro neumático, es necesario conocer el diámetro del émbolo (D) y la presión del aire comprimido en el cilindro (P). La fórmula para calcular la fuerza (F) del émbolo es:
F = P * A
donde A es el área del émbolo, que se puede calcular utilizando la siguiente fórmula:
A = π * (D/2)2
En esta fórmula, π representa el valor de pi (aproximadamente 3.14159) y (D/2)2 es el radio del émbolo al cuadrado.
Entonces, el proceso para calcular la fuerza del émbolo del cilindro neumático sería:
- Obtén el diámetro del émbolo (D) del cilindro neumático.
- Convierte el diámetro a radio dividiéndolo por 2.
- Calcula el área del émbolo utilizando la fórmula A = π * (D/2)2.
- Obtén la presión del aire comprimido en el cilindro (P).
- Calcula la fuerza (F) del émbolo utilizando la fórmula F = P * A.
Recuerda que la presión debe estar en la misma unidad que el área del émbolo para que la fuerza resultante se exprese en las unidades correctas (por ejemplo, Newtons).
El cálculo de la fuerza del émbolo de un cilindro neumático depende de varios factores, incluyendo el diámetro del émbolo, la presión del aire y el área efectiva del pistón.
La fórmula para calcular la fuerza del émbolo es:
Fuerza del émbolo = Presión del aire x Área efectiva del pistón
La presión del aire se mide en psi (libras por pulgada cuadrada) o en bar (unidad de presión del sistema internacional). La presión recomendada para los cilindros neumáticos varía según la aplicación, pero suele oscilar entre 70 y 100 psi o entre 5 y 7 bar.
El área efectiva del pistón se calcula como el área del diámetro del émbolo multiplicado por el factor de eficiencia del cilindro. El factor de eficiencia del cilindro tiene en cuenta la fricción y la resistencia del aire, y puede variar entre el 70% y el 90%.
La fórmula completa para calcular la fuerza del émbolo es:
Fuerza del émbolo = (Presión del aire x 3.1416 x (Diámetro del émbolo / 2)²) x Factor de eficiencia del cilindro
Por ejemplo, si se tiene un cilindro neumático con un diámetro de émbolo de 2 pulgadas (5,08 cm) y una presión de aire de 80 psi (5,52 bar), y se supone un factor de eficiencia del cilindro del 80%, la fuerza del émbolo sería:
Fuerza del émbolo = (80 psi x 3.1416 x (2 pulgadas / 2)²) x 0.8 Fuerza del émbolo = 201.06 lb (aproximadamente 91 kg)
Por lo tanto, en este ejemplo, la fuerza del émbolo del cilindro neumático sería de aproximadamente 201 libras (91 kg). Es importante tener en cuenta que estos cálculos son aproximados y que otros factores, como la fricción interna del cilindro y la resistencia del aire, también pueden influir en la fuerza del émbolo real.
5.4.1 Fuerza
del émbolo
La fuerza ejercida
por un elemento de trabajo depende de la presión del aire, del
diámetro del cilindro del rozamiento de las juntas. La fuerza
teórica del émbolo se calcula con la siguiente fórmula:
En la práctica es
necesario conocer la fuerza real. Para determinarla hay que tener en
cuenta los rozamientos. En condiciones normales de servicio
(presiones de 400 a 800 kPa/4 a 8 bar) se puede suponer que las
fuerzas de rozamiento representan de un 3 a un 20% de la fuerza
calculada.
Cilindro de simple
efecto.
5.4.2
Longitud de carrera
La longitud de
carrera en cilindros neumáticos no debe exceder de 2000 mm. Con
émbolos de gran tamaño y carrera larga, el sistema neumático no
resulta económico por el elevado consumo de aire.
Cuando la carrera
es muy larga, el esfuerzo mecánico del vástago y de los cojinetes
de guía es demasiado grande. Para evitar el riesgo de pandeo, si
las carreras son grandes deben adoptarse vástagos de diámetro
superior a lo normal. Además, al prolongar la carrera la distancia
entre cojinetes aumenta y, con ello, mejora la guía del vástago.
5.4.3
Velocidad del émbolo
La velocidad del
émbolo en cilindros neumáticos depende de la fuerza antagonista de
la presión del aire, de la longitud de la tubería, de la sección
entre los elementos de mando y trabajo y del caudal que circula por
el elemento demando. Además, influye en la velocidad la
amortiguación final de carrera.
Cuando el émbolo
abandona la zona de amortiguación, el aire entra por una válvula
antirretorno y de estrangulación y produce una reducción de la
velocidad.
La velocidad media
del émbolo, en cilindros estándar, está comprendida entre 0,1 y
1,5 m/s. Con cilindros especiales (cilindros de impacto) se alcanzan
velocidades de hasta 10 m/s.
La velocidad del
émbolo puede regularse con válvulas especiales. Las válvulas de
estrangulación, antirretorno y de estrangulación, y las de escape
rápido proporcionan velocidades mayores o menores (véase el
diagrama en la figura 71).
5.4.4 Consumo
de aire
Para disponer de
aire y conocer el gasto de energía, es importante conocer el
consumo de la instalación.
Para una presión
de trabajo, un diámetro y una carrera de émbolo determinados, el
consumo de aire se calcula como sigue:
Con ayuda de la
tabla de la figura 72, se pueden establecer los datos del consumo de
aire de una manera más sencilla y rápida. Los valores están.
expresados por cm de carrera para los diámetros más corrientes de
cilindros y para presiones de 200 a 1.500 kPa (2?15 bar).
El consumo se
expresa en los cálculos en litros (aire aspirado) por minuto.
Fórmulas para
calcular el consumo de aire
Cilindro de simple
efecto
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