Alumno: Manuel Briones Fernández de Lara
objetivo:
el objetivo de este tema es que el lector comprenda de una manera sencilla
el tipo de cilindros neumáticos así como su función, su forma de trabajo y su mantenimiento adecuado, esto para poder darle su uso correcto.
INTRODUCCIÓN:
Los cilindros neumáticos son unidades que transforman
la energía potencial del aire comprimido en energía
cinética o en fuerzas prensoras.Básicamente consisten
en un recipiente cilíndrico provisto de un émbolo o pistón.
Al introducir un determinado caudal de aire comprimido,
éste se expande dentro de la cámara y provoca un desplazamiento
lineal. Si se acopla al embolo un vástago
rígido, este mecanismo es capaz de empujar algún elemento,
o simplemente sujetarlo. La fuerza de empuje
es proporcional a la presión del aire y a la superficie
del piston:
F = p . A donde: F = Fuerza
p = Presión manométrica
A = Área del émbolo o pistón
1.,Tipos de cilindros
CILINDRO DE SIMPLE EFECTO
CILINDRO DE SIMPLE EFECTO
Uno de sus movimientos está gobernado por el aire comprimido,
mientras que el otro se da por una acción antagonista,
generalmente un resorte colocado en el interior
del cilindro. Este resorte podrá situarse opcionalmente
entre el pistón y tapa delantera (con resorte delantero)
o entre el pistón y su tapa trasera (con resorte trasero).
Realiza trabajo aprovechable sólo en uno de los dos
sentidos, y la fuerza obtenible es algo menor a la que
da la expresión F = p x a, pues hay que descontar la
fuerza de oposición que ejerce el resorte.
CILINDRO DE DOBLE EFECTO
El pistón es accionado por el aire comprimido en ambas
carreras. Realiza trabajo aprovechable en los dos sentidos
de marcha.
Cilindros con doble vástago
Poseen salida de vástago en ambos extremos, lo que
ofrece un mejor guiado del conjunto, facilitan el colocado
de levas o fines de carrera cuando hay problemas
de espacio en la zona de trabajo, y además presentan
iguales áreas de pistón a ambos lados.
Cilindros de doble pistón o en tandem
Consisten en dos cilindros de doble efecto acoplados en
serie con un vástago en común, formando una unidad
compacta. Aplicando simultáneamente presión sobre
los dos émbolos se obtiene una fuerza de casi el doble
de la de un cilindro convencional del mismo diámetro.
Cilindros acoplados de acción independiente
Están constituidos por dos cilindros unidos por sus tapas
traseras. Éstos pueden operarse independientemente de
modo tal de obtener sobre uno de los extremos del vástago,
tres o cuatro posiciones de trabajo según sean iguales o
distintas las carreras de ambos cilindros. Es un dispositivo
multi-posicionador sencillo y económico.
Cilindros sin vástago
El pistón transmite el movimiento a la carga a través de
un carro acoplado mecánicamente al pistón mediante
un exclusivo sistema patentado. Un sistema de cintas
garantiza un doble sellado y evita el ingreso de impurezas
al interior del cilindro. Variantes constructivas de éste
incluyen guías externas de diversos tipos.
Amortiguación de fin de carrera
Son dispositivos, fijos o regulables, colocados generalmente
en las tapas de los cilindros, y cuya finalidad es
la de absorber la energía cinética de las masas en movimiento.
Según los modelos de cilindros, se puede tener
amortiguación delantera, trasera o doble. Para una dada
aplicación, si se verifica insuficiente la amortiguación,
utilizar amortiguadores hidráulicos de choque.
Pistón con imán incorporado
Ciertos cilindros incorporan un imán en el pistón a efectos
de actuar un interruptor magnético del tipo Reed-Switch
o similar, montado en el exterior del cilindro, durante o
al final de su carrera. Esta señal eléctrica es utilizada
para gobernar a otros órganos componentes del sistema,
actuadores, contadores, emitir señales luminosas,
actuar contactores, relés, PLC, o bien para controlar su
propio movimiento.
2.,Como calcular diámetro del vástago del cilindro
Fuerza en cilindros
La fuerza disponible de un cilindro crece con mayor
presión y con mayor diámetro. La determinación de la
fuerza estática en los cilindros está sustentada por la
siguiente fórmula, o el ábaco adjunto:
F = 10 . p . Π . (d2/4) donde: F: Fuerza (N)
ó bien F = 7,85 . p . d2 p: Presión (bar)
d: Diámetro de la camisa
del cilindro (cm)
Consumo de aire en cilindros
El cálculo del consumo de aire en cilindros neumáticos
es muy importante cuando se requiere conocer la capacidad
del compresor necesario para abastecer a la
demanda de una instalación.
Puede calcularse con la siguiente fórmula, o mediante
el ábaco adjunto:
Q = (Π/ 4) . d2 . c . n . P . N . 10-6
donde: Q = Consumo de aire (Nl/min)
d = Diámetro del cilindro (mm)
c = Carrera del cilindro (mm)
n = Número de ciclos completos por minuto
P = Presión absoluta=Presión relativa de trabajo + 1 bar
N = Número de efectos del cilindro
(N=1 para simple efecto, N=2 para doble efecto
3.,Recomendaciones para un buen uso y un buen mantenimiento de cilindros neumáticos.
Montajes
En cuanto a la forma de sujetar un cilindro neumático,
es propio de cada aplicación que modelo de montaje se
utilizará. En general estará sujeto a condiciones de
diseño, razones de espacio y características de los
movimientos.
Las posibilidades de montaje en cilindros pueden tener
las siguientes características:
1 - Montajes rígidos: el cuerpo del cilindro permanece
fijo durante el desplazamiento del pistón.
2 - Montajes basculantes: el cuerpo del cilindro gira en
torno a uno o más ejes durante el desplazamiento del
pistón.
Recomendaciones para el montaje de cilindros
neumáticos
1. Los cilindros neumáticos están diseñados para transmitir
esfuerzos axiales. La presencia de esfuerzos radiales o
laterales sobre los vástagos conducirán a un desgaste
prematuro de las guarniciones y de sus guías, materializado
en la ovalización del buje guía del vástago y del
propio tubo del cilindro. Por lo tanto, deberán analizarse
detenidamente los tipos de montaje más adecuados para
cada aplicación a efectos de anular dichos esfuerzos.
2. Toda vez que se utilice un montaje basculante para el
cilindro (en cualquiera de sus formas), deberá preverse un
equivalente en el extremo del vástago. La combinación de
montajes rígidos con basculantes resulta un contrasentido
técnico que origina esfuerzos radiales sobre el vástago.
3. Cuando las oscilaciones puedan ser en más de un eje,
son recomendables los montajes con rótula tanto para el
cilindro como para su vástago. La combinación de montajes
con rótula (universal) con montajes basculantes en
un plano es también un contrasentido técnico que origina
esfuerzos radiales.
4. Debe evitarse el montaje rígido del cilindro con el
elemento a mover. En caso que sea inevitable, fijar suavemente
el actuador y operarlo a baja presión de modo
que entre y salga libremente y pueda autoalinearse. Suplementar
si fuera necesario y luego ajustar firmemente
los tornillos de sujeción.
5. Cuando el cilindro sea de gran carrera y supere los valores
máximos admisibles por pandeo, es recomendable
guiar el vástago y preferentemente «tirar» de la carga en
lugar de empujarla. El pandeo también origina esfuerzos
radiales sobre el vástago.
6. Cuando se desplacen masas o el movimiento se realice
a elevada velocidad, es recomendable el uso de cilindros
con amortiguación. Si éstas fueran importantes, prever
además amortiguadores hidráulicos de choque y topes
positivos en la máquina.
7. Durante la puesta en marcha, debe asegurarse que los
tornillos de regulación de las amortiguaciones no sean
abiertos más de 1/2 vuelta, de modo de tener un exceso
y no una falta de amortiguación. La calibración final se
hará con la máquina en operación con la carga y velocidad
definitivas.
8. Al montar un cilindro amortiguado, tener la precaución
que los tornillos de registro de amortiguación queden en
posición accesible.
Desarme de unidades
La tarea de desarme debe encararse en el banco, por lo
que la unidad debe ser retirada de la máquina. Antes de
iniciar su desconexión, se debe interrumpir el suministro
de aire a fin de evitar accidentes o rotura. Todas las
partes son removibles con herramientas comunes de
taller. Utilizar en cada caso la más adecuada.
Limpieza de partes
El lavado de partes puede realizarse por inmersión en
nafta, complementando con pincel o cepillo de limpieza y
sopleteado con aire limpio y seco. Es conveniente repetir
la operación varias veces hasta obtener una limpieza a
fondo de las partes.
El uso de solventes o desengrasantes industriales queda
limitado a aquellos que no contengan productos clorados
(tricloroetileno o tetracloruro de carbono) o solventes
aromáticos (thinner, acetona, tolueno, etc.). Estos
compuestos son incompatibles con los materiales de
bujes de amortiguado, anillo de fricción y guarniciones,
produciendo el rápido deterioro de los mismos.
simbologia
código de cilindros
4,.EJERCICIOS RESUELTOS
Se mueve un cilindro de simple efecto con un fluido. El diámetro del pistón es 75 mm y el diámetro del vástago de 20 mm, la presión de trabajo es de 6x105 pa (1 pa = 1N /mm2) y la resistencia del muelle es de 60 N. su rendimiento es del 90% calcule:
a) La fuerza teórica que el cilindro entrega en su carrea de avance.
b) La fuerza real o efectiva del cilindro.
}4.-Un cilindro de simple efecto, con retroceso por muelle, es alimentado con aceite a una presión de 700 N/cm2. Si el pistón tiene un diámetro de 25mm y el muelle opone una resistencia de 725 N. Calcule la fuerza que desarrolla el cilindro.
R= Favance=Fpresion-Fmuelle=700
N/cm2*(π*〖2.5〗^2)/4 〖cm〗^2-725=2711.11N
5.-Un cilindro de
simple efecto, con retroceso por muelle, es alimentado con aceite a una presión
de 930 N/cm2. Si el pistón tiene un diámetro de 40mm y el muelle opone una
resistencia de 550 N. Calcule la fuerza que desarrolla el cilindro.
R= Favance=Fpresion-Fmuelle=930 N/cm2*(π*4^2)/4 〖cm〗^2-550=11136.72N
6.-Un cilindro de simple efecto, con retroceso por
muelle, es alimentado con aceite a una presión de 970 N/cm2. Si el pistón tiene
un diámetro de 44mm y el muelle opone una resistencia de 580 N. Calcule la
fuerza que desarrolla el cilindro.
R=
Favance=Fpresion-Fmuelle=970 N/cm2*(π*〖4.4〗^2)/4 〖cm〗^2-580=14169.14
7¿Cuál debe la presión
mínima con que se debe alimentar un cilindro de simple efecto cuyo muelle
ejerce una fuerza de 20 N., para que levante un objeto de 100 kg de masa? Datos
del cilindro: Superficie del émbolo =20cm2, Superficie del vástago =6 cm2. Se considera que no presenta pérdidas.
Sol. p=500000 Pa=5 bar.
8¿Cuál será la fuerza
máxima de empuje y de retroceso de un cilindro de doble efecto que tiene los
siguientes datos, si le aplicamos en ambos casos una presión de 3 bar? No se
consideran pérdidas.
Superficie del émbolo
= 10 cm2.
Superficie del vástago
= 1 cm2.
Sol.Fa =300N. Fr= 270N
9Un cilindro de simple
efecto se alimenta con aire con una presión de 600.000 Pa, si la superficie del
émbolo es de 10 cm2 y la fuerza que realiza el muelle de retorno es de 20 N.
¿Cuál será la fuerza F1, que puede realizar el vástago? No se consideran pérdidas.
Sol.F1=580 N.
5.,cuestionario
¿funcion principal de un cilindro neumatico?
tranformar la energía potencial del aire comprimido en energía
cinética o en fuerzas prensoras
¿formula?
F = p . A donde: F = Fuerza
¿funcion principal de un cilindro neumatico?
tranformar la energía potencial del aire comprimido en energía
cinética o en fuerzas prensoras
¿formula?
F = p . A donde: F = Fuerza
p = Presión manométrica
A = Área del émbolo o pistón
¿característica del cilindro de simple efecto?
Uno de sus movimientos está gobernado por el aire comprimido,
¿característica del cilindro de doble efecto?
¿como puede la fuerza en un cilindro?
con mayor presion y con un mayor diametro
¿cual es la formula de la fuerza estatica de un cilindro?
6.,BIBLIOGRAFIA
Uno de sus movimientos está gobernado por el aire comprimido,
mientras que el otro se da por una acción antagonista,
generalmente un resorte colocado en el interior
del cilindro
¿característica del cilindro de doble efecto?
El pistón es accionado por el aire comprimido en ambas
carreras. Realiza trabajo aprovechable en los dos sentidos
de marcha.
¿como puede la fuerza en un cilindro?
con mayor presion y con un mayor diametro
¿cual es la formula de la fuerza estatica de un cilindro?
F = 10 . p . Π . (d2/4) donde: F: Fuerza (N)
ó bien F = 7,85 . p . d2 p: Presión (bar)
d: Diámetro de la camisa
del cilindro (cm)
¿cuantas son las posibilidades de montaje y cuales son sus caracteristicas?
1 - Montajes rígidos: el cuerpo del cilindro permanece
fijo durante el desplazamiento del pistón.
2 - Montajes basculantes: el cuerpo del cilindro gira en
torno a uno o más ejes durante el desplazamiento del
pistón.
¿de que depende el montaje del cilindro?
del espacio tamaño y función del cilindro
¿de que depende el montaje del cilindro?
del espacio tamaño y función del cilindro
¿que cargas soportan los cilindros neumaticos'
AXIALES
¿por que no pueden recibir cargas radiales?
por que tedrian un desgaste considerable
en sus guias y guarniciones provacando una ovalacion del buje guia del vastago y hasta del propio vastago.
http://www.cartagena99.com/recursos/otros/ejercicios/ejerciciosResueltosHidraulica.pdf
7,.RESUMEN
7,.RESUMEN
Analizará, diseñará y operará CIRCUITOS de aplicación residencial e industrial con el EMPLEO de uno o dos actuadores de movimiento lineal
CILINDROS NEUMATICOS
El trabajo de estudio de la AUTOMATIZACION de una máquina no acaba con el esquema del automatismo a realizar, sino con la adecuada elección del receptor a utilizar y la perfecta unión entre éste y la máquina a la cual sirve.
En un sistema neumático los receptores son los llamados actuadores neumáticos o elementos de trabajo, cuya función es la de transformar la energía neumática del aire comprimido en trabajo mecánico.
Los actuadores neumáticos se clasifican en dos grande GRUPOS:
Cilindros
Motores
aunque el CONCEPTO de motor se emplea para designar a una máquina que transforma energía en trabajo mecánico, en neumática solo se habla de un motor si es generado un movimiento de rotación, aunque es también frecuente llamar a los cilindros motores lineales.
Cilindros Neumáticos
CilC
Los cilindros neumáticos son, por regla general, los elementos que realizan el trabajo. Su función es la de transformar la energía neumática en trabajo mecánico de movimiento rectilíneo, que consta de carrera de avance y carrera de retroceso. Generalmente, el cilindro neumático está constituido por un tubo circular cerrado en los extremos mediante dos tapas, entre las cuales de desliza un émbolo que separa dos cámaras. Al émbolo va unido a un vástago que saliendo a través de una ambas tapas, permite utilizar la fuerza desarrollada por el cilindro en virtud de la presión del fluido al actuar sobre las superficies del émbolo.
Existen diferentes tipos de cilindros neumáticos. Según la forma en la que se realiza el retroceso del stago, los cilindros se dividen en dos grupos:
Cilindros de simple efecto
Cilindros de doble efecto
