ELEMENTOS DE NEUMATICA

COMPRESORES


Un compresor es una maquina de fluido que está construida para aumentar la presion y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energia entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la substancia que pasa por él conviertiéndose en energia de flujo, aumentando su presión y energia cinetica impulsándola a fluir.


Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera considerable.


Los compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de la ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como:




Tipos de compresores

Se clasifican en:

a) Compresor de embolo:

De piston: su funcionamiento se basa en tomar aire por la valvula de aspiracion en la carrera descendente del piston,a traves de la valvula de escape,mientras la de aspiracion permanece cerrada.Suelen tener uno o varios cilindros.

De diafragma o membrana: Su funcionamiento es similar al de piston;pero en vez de piston utliza una membrana sintetica flexible de goma para producir la accion de bombeo.Su principal ventaja reside en la imposibilidad de que el aceite lubricante pase al aire,al estar interpuesta la membrana.


b) Compresores rotativos:

De paletas o multicelular: Esta constituido por un carter cilindrico en cuyo interior gira un rotor excentrico provisto de un cierto numero de paletas deslizables en el interior de unas ranuras.
Las principales ventajas de este tipo de compresor son sus reducidas dimensiones,su funcionamiento silencioso y un suministro de caudal practicamente uniforme.Estos compresores suministran menores presiones,pero mayores caudales que los del embolo.




De tornillo helicoidal: esta formado por dos tornillos helicoidales,engranados entre si,que arastran en su giro el aire axialmente.Se utizan en los equipos de aire acondiciona domesticos.


      


Compresores roots: El aire es trasportado de derecha a izquierda,sin modificar su volumen en el hueco comprendido entre ambos rotores y la carcasa exterior.Se utilizaron en los primeros motores sobrealimentados o turbo.

 

 


c) Turbocompresores

Radiales: aspira el aire an su parte central para lanzarlo radialmente hacia la periferia por la accion de la fuerza centrifuga.La aceleracion del aire se produce en senido radial.Una posterior disminucion de su velocidad hace que su presion aumente hasta el limite deseado.




Axial: el aire circula paralelamente al eje del mismo



DEPOSITO O ACUMULADOR DE AIRE


El acumulador o depósito sirve para estabilizar el suministro de aire comprimido. Compensa las oscilaciones de presión en la red de tuberías a medida que se consume aire comprimido.

Gracias a la gran superficie del acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este motivo, en el acumulador se desprende directamente una parte de la humedad del aire en forma de agua.




El tamaño de un acumulador de aire comprimido depende:



Determinación del acumulador cuando el compresor funciona Intermitentemente

 



UNIDAD DE MANTENIMIENTO

Es el elemneto que se encarga de filtrar,lubricar y regular,también conocida como conjunto FRL, que está formado por un filtro, un regulador de presión con manómetro y un lubricador.Esta construidpor un filtro,un regulador y un engrasador.Los tres elementos se conectan uno a continuacion del otro.







FILTRO SEPARADOR DE AIRE

  Sirve para eliminar impurezas que aun puede llevar el aire comprimido.Este circula a traves de un cartuho filtrante que retiene las particulas en suspension y deposita el agua,que se acumula en el fondo del deposito,de donde se elimina periodicamente por medio de la purga manual automatica.
Hay que realizar la limpieza periodica del filtro o proceder a su sustitucion,segun los casos,para garantizar el correcto funcionamiento del aparato.




                   


 REDUCTOR DE PRESION

Una vez filtrado,el aire pasa por el regulador de presion donde la presion es reducida a un valor constante.El valor ajustado puede leerse en un manometro.Pra permitir un funcionamiento uniforme,la presion ajustada debe ser ligeramente inferior a la presion minima de la red.
                   


                                          
                                                                                           

ENGRASADOR

Es un aparato lubricador que actua segun el efecto Venturi.El engrasador va provisto de una mirilla y un tornillo de regulacion para controlar el goteo.Es importante que el nivel de aceite de alimentacion este dentro de los limites indicados por el constructor del aparato.No debe exagerarse la lubricacion,ya que podrian obstruirse los conductos mas pequeños de los elementos.



 



VÁLVULAS O ELEMENTOS DE CONTROL
 
Las válvulas se emplean en cualquier circuito hidraulico o neumático para controlar las presiones,los caudales y las direcciones que debe tomar el fluido en cada fase.
Podemos distinguir las válvulas distribuidoras,las reguladoras de caudal y las reguladoras de presion.
 
 
VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS:
 
 
Estas válvulas son los componentes que determinan el camino que ha de tomar la corriente de aire, a saber, principalmente puesta en marcha y paro (Start-Stop).

Representación esquemática de las válvulas


Para representar las válvulas distribuidoras en los esquemas de circuito se utilizan símbolos; éstos no dan ninguna orientación sobre el método constructivo de la válvula; solamente indican su función.

Las posiciones de las válvulas distribuidoras se representan por medio de cuadrados.

 

La cantidad de cuadrados yuxtapuestos indica la cantidad de. posiciones de la válvula distribuidora.
El funcionamiento se representa esquemáticamente en el interior de las casillas (cuadros).
Las líneas representan tuberías o conductos. Las flechas, el sentido de circulación del fluido.
Las posiciones de cierre dentro de las casillas se representan mediante líneas transversales.
La unión de conductos o tuberías se representa mediante un punto.
 
 

Las conexiones (entradas y salidas) se representan por medio de trazos unidos a la casilla que esquematiza la posición de reposo o inicial.

 
 

La otra posición se obtiene desplazando lateralmente los cuadrados, hasta que las conexiones coincidan.
Las posiciones pueden distinguirse por medio de letras minúsculas a, b, c ... y 0.


Válvula de 3 posiciones. Posición intermedia = Posición de reposo.

Por posición de reposo se entiende, en el caso de válvulas con dispositivo de reposición, p. ej., un muelle, aquella posición que las piezas móviles ocupan cuando la válvula no está conectada.

La posición inicial es la que tienen las piezas móviles de la válvula después del montaje de ésta, establecimiento de la presión y, en caso dado conexión de la tensión eléctrica. Es la posición por medio de la cual comienza el programa preestablecido.


 
Conductos de escape sin empalme de tubo (aire evacuado a la atmósfera). Triángulo directamente junto al símbolo.
Conductos de escape con empalme de tubo (aire evacuado a un punto de reunión). Triángulo ligeramente separado del símbolo.

Para evitar errores durante el montaje, los empalmes se identifican por medio de letras mayúsculas:

Rige lo siguiente:

Tuberías o conductos de trabajo A, B, C ........................ Empalme de energía P ...................................
Salida de escape R, S, T .......................... Tuberías o conductos de pilotaje Z, Y, X ...........................

 

 
Los acondicionamientos que hacen que se modifique la posición de las válvulas pueden ser manuales,mecánicos,neumáticos o eléctricos.Estos dos últimos procedimientos permiten un eccionamiento a distáncia.
Los símbolos de los acondicionamientos se dibujan en la parte lateral de los cuadros como sigue:
 
-Accionamiento manual: Por pulsador,palanca,pedal,y pedal cn enclavamiento.
 
-Accionamiento mecanico: Por leva,rodillo y rodillo escamoteable.
 
 
 
En el accionamiento por rodillo,este es empujado por una leva,En el de rodillo escamoteavle,el accionamiento del rodillo es posible solamente en un sentido.
 
-Accionamiento neumatico:En este caso,las valvulas cambian de posicion cuando se hace llegar presion a un conducto lateral,lo que produce el desplazamiento del dustribuidor.
 
-Accionamiento electrico:Las electrovalvulas o valvulas electromagneticas son elementos mixtos que,mediante una señal electrica exterior,efectuan el desplazamiento del distribuidor.
 
La parte fundamelntal de la electrovalvula es el electroiman,capaz de mover directamente el pistón.Se trata de un accionamiento directo.
 
Para governar grandes caudales de paso,se requieren conductos amplios y los eletroimanes necesarios para accionar los embolos resultarian excesivamente grandes.En este caso,se utiliza otro ripo de valvulas,de accionamiento electro.neumatico o servopilotadas.
 
Disponen de una derivacion interna desde el conducto de presion (P) hacia el asiento de la electrovalvula,de manera que,al excitar el electroiman se da paso a la presion hacia el embolo principal,que es accionado por medios neumaticos.
 
VALVULAS REGULADORAS DE CAUDAL.
 
Sirven para impedir o reducir el paso del fluido en los dos sentidos o en uno solo,dojandolo libre en el contrario.
La mas importante de este grupo son:
 
-Valvulas de cierre.
-Valvulas de retencion.
-Valvulas estranguladoras.
-Valvulas estranguladoras de retencion.
-Valvulas de purga rapida.
-Valvulas selectoras de retencion.
-Valvulas de simultaneidad.
 
 
Valvulas de cierre:
 
Sirven para abrir o cerrar,de forma total,el paso de aire.Se emplean generalmente a la salida del grupo compresor.
 
 
Valvulas de retencion o antirretorno:
 
Válvula que evita la circulación de un líquido o gas en sentido contrario al deseado. También llamada válvula de retención.
 
Valvulas estranguladoras:
 
Permiten modificar el caudal del fluido en cualquier sentido de circulacion por medio de un dispositivo regulable de estrangulacion.
 
Valvulas estranguladoras de retencion:
 
trabajan como una valvula de retencion y otra estranguladora en paralelo,como indica su simbolo.En un sentido el fluido pasa libremente por la valvula de retencion y,en el sentido contrario,esta valvula lo retiene obligandolo a pasar por la valvula estranguladora,que puede ser pegulada por un tornillo.
 
Valvulas de purga rapida:
 
Se instalan entre la valvula de mando y el correspondiente cilindro sobre el que esta actua.
Su mision es que la purga de los cilindros se efectue de forma rapida,sin pasar por la via de la c
valvula de mando.
 
Valvulas selectoras de retencion:
 
Tienen dos conductores de entrada (X e Y) y uno de salida (A),dispuestos de manera que,cuando se aplica presion por cualquera de los conductos de entrada,el otro queda bloqueado.
Esta valvula se emplea en los casos de mando dovle de un cilindro para aislar el conducto que no funciona en un determinado momento.Nmormalmente se les llama Valvulas O.
 
Valvulas de simultaneidad:
 
Como las anteriores,tienen dos entradas y una salida. El aire no podra pasar por la valvula a no ser que esten conectadas bajo presion ambas entradas.
Para que el aire salga,debe mandarse presion por las entradas P1 y P2,al mismo tiempo.A estas valvulas se les llama valvulas Y.
 
 
 
VALVULAS REGULADORAS DE PRESION.
 
Estan concebidas para mantener la presion entre limites preestablecidos.Entre los tipos mas extendidos hay que destacar:
 
valvula limitadora de presion.
valvula de secuencia.
valvula reductora de presion.
 
 
Valvula limitadora de presion:
 
Esta valvula,llamada tambien se seguridad,impide la elevacion de la presion por encima del vcalor nominal admisible por el encima del valor nominal admisible por el sistema donde esta conectada.En caso de sobrepresion procede a liberar,hacia la atmosfera o al deposito del fluido,segun sea aire o aceite respectivamente.
 
 
valvula se secuencia:
 
 Se emplea en los circuitos para dar preferencia a ciertos consumidores,haciendo que los restantes solo puedan suministrarse cuando haya suficiente presion.
Se utilizan en el circuito neumatico de los camiones,donde,al arranque,se van llenando los calderines o acumiladores de los frenos de mando,los frenos delanteros y los frenos traseros,en este orden.
 
valvula reductora de presion:
 
Ya la nombramos en el apartado 1.3 donde hablamos de la unidad de mantenimiento.
 
 
 
ELEMENTOS RECEPTORES O DE TRABAJO.
 
Son todoss aquellos que,recogido el fluido a una presion determinada y con el caudal preciso,realizan el trabajo mecanico deseado.
Podemos distinguir los cilindros y los motores,existiendo multiples variedades de uno y toro.
 
Cilindros:
 

Un cilindro es una figura geométrica limitada por una superficie cilíndrica cerrada lateral y dos planos que la cortan en sus bases. Como cuerpo de revolución, se obtiene mediante el giro de una superficie rectangular alrededor de uno de sus lados.


El eje del cilindro es la recta que pasa por los centros geométricos de las bases; es paralelo a la generatriz.

 
cilindros de simple efecto:
 

Estos cilindros tienen una sola conexión de aire comprimido. No pueden realizar trabajos más que en un sentido. Se necesita aire sólo para un movimiento de traslación. El vástago retorna por el efecto de un muelle incorporado o de una fuerza externa.

El resorte incorporado se calcula de modo que haga regresar el émbolo a su posición inicial a una velocidad suficientemente grande.

En los cilindros de simple efecto con muelle incorporado, la longitud de éste limita la carrera. Por eso, estos cilindros no sobrepasan una carrera de unos 100 mm.

Se utilizan principalmente para sujetar, expulsar, apretar, levantar, alimentar, etc.

 

 

 

Cilindros de doble efecto:

 

  

La fuerza ejercida por el aire comprimido anima al émbolo, en cilindros de doble efecto, a realizar un movimiento de traslación en los dos sentidos. Se dispone de una fuerza útil tanto en la ida como en el retorno

Los cilindros de doble efecto se emplean especialmente en los casos en que el émbolo tiene que realizar una misión también al retornar a su posición inicial. En principio, la carrera de los cilindros no está limitada, pero hay que tener en cuenta el pandeo y doblado que puede sufrir el vástago salido. También en este caso, sirven de empaquetadura los labios y émbolos de las membranas.

 

 

 
 
  Cilindros especiales:
 
Con esta denominacion se agrupan los cilindros para aplicaciones especificas tanto hidraulicas como neumaticas.Pueden destacarse los siguientes tipos:
 
 
*Cilindro de membrana:
 

Una membrana de goma, plástico o metal reemplaza aquí al émbolo. El vástago está fijado en el centro de la membrana. No hay piezas estanqueizantes que se deslicen , se produce un rozamiento únicamente por la dilatación del material.

Aplicación: Se emplean en la construcción de dispositivos y herramientas, así como para estampar, remachar y fijar en prensas.

 

*Cilindro en tandem:

 

Cuando las masas que traslada un cilindro son grandes, al objeto de evitar un choque brusco y daños es utiliza un sistema de amortiguación que entra en acción momentos antes de alcanzar el final de la carrera. Antes de alcanzar la posición final, un émbolo amortiguador corta la salida directa del aire al exterior .En cambio, es dispone de una sección de escape muy pequeña, a menudo ajustable.

El aire comprimido se comprime más en la última parte de la cámara del cilindro. La sobrepresión producida disminuye con el escape de aire a través de las válvulas antirretorno de estrangulación montadas (sección de escapo pequeña). El émbolo se desliza lentamente hasta su posición final. En el cambio de dirección del émbolo, el aire entra sin obstáculos en la cámara del cilindro por la válvula antirretorno.

 
*cilindro multiposicional:
 
Esta formado por una combinacion de al menos dos cilindros de doble efecto,dispuestos con las tapas posteriores encaradas.En ellos son posivles mas de dos posiciones definidas de maniobra,segun el embolo y la cara del mismo a la que se aplique presion,pudiendo hacerse combinaciones que permitan cuatro,seis u ocho posiciones.
 
 
*Cilindro de impacto:
 
Se emplea cuando se desea que el piston produzca un fuerte impacto sobre la pieza a actuar.Consiste en un cilindro de dovle efecto al que se ha añadido una camara de aire. Al dar presion a la camara A el embolose traslada hacia la izquierda.Al dar la presion a la camara B,si la fuerza que actua sobre la superdicie C es mayor que su camara A,el embolo se mueve hacia la derecha.En ese instante,queda libre toda la superficie del embolo en su cara de accionamiento u la fuerza de empuje aumenta,haciendo que el piston se mueva bruscamente hacia la derecha.Con el aumento de velocidad se desarrolla una importante energia cinectica,que se aprovecha en el impacto.
 
 
*Cilindro de cable:
 
Como se ve,los extremos del cable estan fijados a ambos lados del embolo.Con este tipo de cilindro es facil conseguir grandes desplazamientos y se utiliza preferentemente para el gobierno de puertas correderas.
 
*Cilindro de eje giratorio:
 
Es un tipo de cilindro que convierte el movimiento lineal del embolo en giratorio de un eje.En el vastago del embolo se forma una cremallera que acciona el piñon que gira con el eje.