Neumática_HRHF

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INSTITUTO POLITÉCNICO 
NACIONAL 
Centro de Estudios Científicos y Tecnológicos 
(CECyT) No.- 3 
“Estanislao Ramírez Ruíz” 
 
Materia: Introducción a la Robótica. 
Profesora: Libia Zoraida Torres Vargas. 
 
Neumática. 
 
Nombre del Alumno: 
Herrera Rangel Héctor Francisco. 
 
Grupo: 6IM2
 
 Herrera Rangel Héctor Francisco 5IM2. 2 
Fundamentos físicos. 
Antes de entrar de lleno a lo que es neumática, se debe saber sobre la presión, la 
presión atmosférica se halla presente en la tierra y generalmente a nivel del mar se 
le considera como una constante de 100 kPa, las presiones que se toman como 
cero desde esta constante se le considera presión relativa (Pg), si se toma debajo 
de esta constante hasta el cero absoluto se le llama presión del vacío (Pv), por lo 
que la suma de ambas resulta en la presión absoluta (Pabs). 
El aire no tiene forma adopta la forma del recipiente que lo contiene cuando el aire 
se comprime está almacenando energía cuando el aire comprimido se libera de su 
recipiente puede utilizarse para realizar trabajos como mover un objeto, como 
energía mecánica, de forma sencilla se puede decir que el aire comprimido se puede 
liberar en forma de energía mecánica. 
La presión y el volumen se relacionan tal que nos resulta la siguiente fórmula. 
P1V1 = P2V2 
Neumática. 
La neumática es la utilización de aire comprimido para la realización de un trabajo 
mecánico, el aire empuja objetos gracias a una válvula de control que distribuye 
hacia a donde irá este aire, que a su vez es controlado por un botón pulsador, por 
lo que el aire solo actúa como medio de trabajo. 
 
La neumática o utilización del aire comprimido para transmitir energía y controlar un 
sistema tiene varias ventajas, como lo es que el aire puede alcanzar una gran 
velocidad y por lo tanto una mayor rapidez en la producción evitando el riesgo de 
sobrecargas y que este explote o escurra para no dañar ninguna máquina, al ser 
aire comprimido este resulta ser muy limpio lo cual beneficia a la industria textil y 
alimenticia, no provoca daños a la atmósfera por lo que se puede liberar sin 
problemas, es muy fácil de almacenar para tenerlo listo a usarse, se adapta fácil al 
cambio de temperaturas y no es volátil ante eso, por último lo más importante es el 
bajo costo en comparación con otros sistemas de control. 
 
 Herrera Rangel Héctor Francisco 5IM2. 3 
Este aire comprimido antes de ser utilizado en cualquier proceso de control debe de 
tener una preparación, para esto se utiliza una unidad de mantenimiento para 
preparar el aire cuando entra en el circuito de una máquina. Es importante eliminar 
las impurezas que puede haber tomado el aire comprimido, cualquier tipo de 
suciedad podría obstruir el paso del aire comprimido y el agua podría causar la 
oxidación de válvulas. 
La sección de una típica unidad de mantenimiento tiene 4 funciones principales: 
 Elemento filtrante. 
 Vaso de precipitados con purga. 
 Regulador de presión. 
 Lubricador. 
Retiene partículas que arrastra el aire, como el 
óxido, el filtro retiene la humedad, los depósitos de 
esta unida deben vaciarse y limpiarse con 
regularidad, la pieza filtrante también debería reemplazarse cuando este bastante 
sucio, no se debe utilizar aceite como lubricado cuando las aplicaciones tenga 
condiciones sanitarias como en la industria alimenticia. 
El aire comprimido puede producirse utilizando compresores estacionarios o 
móviles, los tipos más comunes de compresor son el de émbolo y el de tornillo. 
 
En ambos tipos a medida que el aire se comprime parte de la energía se concentra 
en forma de calor por ello muchos compresores incluyen un sistema de refrigeración 
para reducir la temperatura del aire comprimido, también pueden utilizarse para 
reducir la humedad el aceite y la suciedad contenida en el aire comprimido. Una vez 
que el aire sea comprimido y enfriado se almacena en un depósito este depósito 
actúa como tampón amortiguando las fluctuaciones de presión según el consumo 
de aire también permite que el compresor solamente funcione cuando se necesite 
dar presión al depósito. No toda la humedad se puede eliminar en el depósito, para 
evitar la corrosión de las válvulas y otros componentes a menudo se incluye un 
refrigerador en el circuito 
 
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Hay muchas condiciones que se deben de tomar en cuenta para empezar a 
construir un sistema de control a base de neumática, ya que cualquier tipo de 
cambio a este sistema, ya sea en un refrigerador, condensador, generador o 
inclusive tubería puede llegar a ser muy costoso. 
Simbología. 
Antes de seguir con el resumen general de la neumática se tiene que ver la 
simbología que se puede utilizar al hablar de la misma. 
 
 
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Actuadores neumáticos lineales. 
Los cilindros neumáticos se utilizan para elevar y descender herramientas de 
producción este es un ejemplo de cómo los actuadores neumáticos convierten la 
energía neumática en energía mecánica. 
Un cilindro de simple efecto tiene una sola conexión 
de entrada de aire y un muelle de retroceso, cuando 
se aplica aire comprimido a la conexión de entrada del 
cilindro el aire empuja al émbolo si la fuerza generada 
por la presión es mayor que la fuerza del muelle el 
émbolo se desplaza comprimiendo el muelle y 
haciendo avanzar el vástago del cilindro, cuando se 
libera la presión, el muelle devuelve al émbolo de 
nuevo a su posición inicial haciendo retroceder el 
vástago, la fuerza del muelle la presión del aire y la superficie del émbolo determinan 
la capacidad de trabajo del cilindro. 
En aplicaciones que requieran esfuerzos en ambos 
sentidos se utilizan cilindros de doble efecto. 
Un cilindro de doble efecto posee dos conexiones de 
entrada y que no tienen muelles de retroceso, el aire 
comprimido puede dirigirse de un lado otro lado del 
émbolo esto permite realizar trabajos en ambos sentidos. 
Debido al volumen ocupado por el vástago el retroceso 
consume menos aire que el avance 
A la hora de seleccionar un cilindro para una determinada función debe tenerse en 
cuenta lo siguiente la longitud de la carrera, la fuerza al avance, fuerza al retroceso 
y velocidad del ciclo. 
Existe una relación entre la fuerza y la velocidad, de manera que si incrementamos 
la fuerza del de la izquierda el cilindro avanza más lentamente y si añadimos más 
carga aún avanza más despacio ya que con la misma presión y tamaño del cilindro 
al aumentar la carga disminuye la velocidad si a un cilindro se le aplica una carga 
del 75% de su capacidad la velocidad de avance será la mitad de la que obtendría 
sin carga. 
El efecto de los cambios en el diámetro del cilindro, el diámetro del émbolo acepta 
directamente a la fuerza velocidad y consumo de aire del cilindro un diseño eficiente 
utiliza el cilindro de menor diámetro adecuado a cada aplicación. 
Existe una amplia variedad de formas y tamaños, normalmente se fabrican bajo las 
siguientes especificaciones: 
 Diámetros de 6 a 320 mm 
 
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 Carreras de 1 mm a 2 metros 
 Fuerzas de 2 a 50000 Newton 
 Velocidad del émbolo de 20 mm a 1 metro por segundo 
Actuadores neumáticos rotativos. 
El movimiento lineal se convierte en giratorio por medio de una cremallera y un piñón 
cuando se mueve el vástago la cremallera hace girar al piñón produciendo un 
movimiento giratorio. 
El cilindro giratorio de paleta en este el aire comprimido produce directamente el 
giro funciona igual que un cilindro de doble efecto con topes fijos en ambos extremos 
de la carrera y realiza esfuerzos en ambos sentidos. 
 
El motor de paletas funcionapor medio de un rotor situado excéntricamente en una 
cámara cilíndrica las paletas desplazables situadas en las ranuras del rotor son 
forzadas contra las paredes de la cámara haciendo girar al rotor cuando se expande, 
los motores de paletas pueden ser de giro a derechas a izquierdas o con inversión 
de giro. 
 
Este símbolo es el de un actuador giratorio con ángulo de giro. 
 
 
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Símbolo para los actuadores giratorios de giro continuo también denominados 
motores neumáticos. 
 
Emisores de señal. 
Un botón pulsador como control directo de activación de la válvula es la forma más 
adecuada de actuación puesto que permite la separación de las señales de entrada 
de las de proceso una razón de esta técnica es que permite incluir funciones lógicas 
en el circuito. 
Además de los botones pulsadores o las mismas válvulas de control, se le pueden 
añadir otro tipo de componentes que sirvan como emisores de señal a los circuitos 
de neumática implementados, como lo son sensores, finales de carrera y 
temporizadores. 
 
Válvulas neumáticas. 
En neumática las válvulas realizan muchas funciones pueden utilizarse para abrir y 
cerrar flujos de aire, para regular presiones, ajustar caudales y para dirigir el flujo 
por diferentes conductos. 
 
 
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Estructura de un sistema de control neumático. 
Está conformada por 5 niveles bien establecidos: 
 En el primer nivel tenemos la fuente de alimentación. 
 En el segundo nivel están los componentes que inician las señales de control. 
 En el tercer nivel se hallan las funciones lógicas que procesan señales, este nivel 
determina las condiciones que deben cumplirse antes de que se muevan los 
actuadores. 
 En el cuarto nivel están los elementos de control que envían aire a los actuadores, 
como las válvulas. 
 El quinto nivel contiene los actuadores como el cilindro de doble efecto.