ACTUADORES NEUMÁTICOS
CILINDROS DE
SIMPLE EFECTO
En estos
cilindros el esfuerzo neumático va en un solo sentido, es decir, que reciben
aire a presión sólo en un lado.
Tienen una sola
conexión de aire comprimido. El vástago regresa por el efecto de muelle incorporado
a él o por fuerzas exteriores. Este cilindro sólo puede realizar trabajo en un
sentido.
El resorte se
calcula de modo que haga regresar el vástago con suficiente velocidad. La
carrera del cilindro está limitada por la longitud del muelle, por tal motivo
los cilindros de simple efecto tiene una longitud máxima de aproximadamente 80
mm.
Estos cilindros
se utilizan en todos aquellos lugares donde sólo se precisan de fuerzas en un
solo sentido y donde retroceso puede ser libre y sin carga. También donde, por
razones de seguridad, debe tenerse en una posición definida ante una posible
falta de energía.
CILINDROS DE ÉMBOLO
En este tipo de
cilindro la estanqueidad se logra con un material flexible, puede ser perbunan,
que recubre el pistón en el lado sometido a la acción del aire comprimido. Mientras
se realiza el movimiento los bordes de la punta se deslizan sobre la pared interna
del cuerpo del cilindro.
En la ejecución siguiente con el símbolo de la derecha el muelle realiza
la carrera de trabajo el aire a presión hace rato no el vástago a su posición
inicial esta ejecución se realiza en freno de camiones y trenes tiene la
ventaja de producir un frenado instantáneo en cuando se produce una falla en el
suministro de energía.
CILINDROS DE MEMBRANA
En estos
cilindros una membrana de goma, de plástico o metálica, hace de émbolo. Se fija
el vástago en el centro de la membrana, no existen juntas que se deslicen, la única
fricción se produce por la dilatación del material.
CILINDROS DE MEMBRANA ENROLLABLE
Son similares
en construcción a los de membrana. Las carreras que se consiguen aquí, son más
grandes que los de membrana (aproximadamente de 50 a 80 mm) se produce un
rozamiento mucho menor que en el anteriormente mencionado.
También emplea
una membrana qué al ser sometida a la presión del aire se desarrolla a lo largo
del interior del cilindro y hace salir de esta forma al vástago.
CILINDRO DE
DOBLE EFECTO
En este tipo de
actuador, el esfuerzo neumático se realiza en ambos sentidos. El aire a presión
anima al émbolo a realizar un movimiento de traslación en los dos sentidos, por
ello se dispone de fuerza útil en las dos direcciones. Estas no tienen muelle
de reposición y además tienen dos conexiones (alimentación y evacuación).
FUNCIONAMIENTO
DEL CILINDRO DE DOBLE EFECTO
CILINDRO CON AMORTIGUACIÓN INTERNA
Si el cilindro
de doble efecto se usa para trasladar grandes masas, se coloca una
amortiguación interna con el objeto de evitar choques bruscos y daños en el
cilindro. Se ubica en el instante antes de alcanzar el final de carrera.
El aire
comprimido se comprime más en la última parte del cilindro. En esta última
parte también se reduce la velocidad de este. La sobreposición que se produce,
disminuye con el escape de aire a través de las válvulas antirretorno y
estrangulación montada, como la sección de escape es pequeña, el émbolo se
desliza lentamente a su posición final. En el cambio de dirección del émbolo,
el aire entra sin obstáculo en la cámara del cilindro por la válvula
antirretorno.
CILINDRO DE VÁSTAGO PASANTE
Se conocen
también como cilindro de doble vástago. En estos cilindros existe la
posibilidad de realizar un trabajo a ambos lados del mismo. Además la guía se
ve favorecida por tener ahora dos puntos de apoyo.
En este
cilindro el vástago se corre hacia ambos lados, debido a sus dos puntos de
apoyo. Las vías pueden soportar además de las cargas usuales también cargas
laterales. Aquí la fuerza es igual en los dos sentidos ya que las dos
superficies del émbolo son iguales. Se puede usar elementos sensores en el lado
libre del vástago.
CILINDROS POSICIONADORES
Es como un unir
dos o más cilindros entre sí para lograr varias posiciones en forma estable.
Con “n” cilindros puede lograrse a carreras distintas 2n posiciones. Se usan generalmente en clasificación accionamiento de
compuertas etc.
CILINDROS EN TANDEM
Esta ejecución
está compuesta por dos cilindros de doble efecto que se encuentran acoplados
mecánicamente entre sí. Tienen una gran fuerza con diámetros reducidos. Se usan
en equipos neumáticos de carreras pequeñas y fuerzas grandes.
Gracias a esta
disposición al aplicarse simultáneamente presión sobre los dos émbolos se
obtiene, en el vástago, una fuerza de casi el doble de la de un cilindro normal
del mismo diámetro.
CILINDROS DE PERCUSIÓN
También se
conocen como cilindros de impacto. En este cilindro se aprovecha además de la energía
de percusión normal, la energía de movimiento. Si se utilizan cilindros
normales para trabajo de conformación, las fuerzas disponibles son, a menudo,
insuficientes. Según el diámetro del cilindro pueden obtenerse desde 25 hasta
500 N*m.
Al accionar una
válvula se presuriza la cámara de lado izquierdo y la del lado derecho, que
estaba presurizada, se purga de aire. Cuando la fuerza que actúa sobre la
superficie del lado izquierdo del émbolo es mayor que la actúa en la superficie
anular del lado derecho del émbolo, este se mueve hacia la derecha, en ese
mismo instante queda libre toda la superficie del émbolo y la fuerza aumenta;
de esta forma el aire de la parte izquierda puede subir más rápidamente por la
sección más grande y el émbolo sufrirá una gran aceleración.
CILINDRO TELESCÓPICO
El cilindro
telescópico está compuesto por varios cilindros ensamblados uno dentro de otro.
Este tipo de cilindro es ideal para carreras largas utilizando un espacio
reducido. Gracias a su construcción corta, sus dimensiones son grandes en los
diámetros para las fuerzas correspondientes.
Se utilizan en
donde sea necesario tener carreras largas y construcción muy compacta, raras
veces se usa en neumática, su uso principal es en hidráulica.
CILINDROS
ROTATIVOS
CILINDROS DE GIRO
En este tipo de
cilindro, el vástago es una cremallera. Los ángulos de giro usuales, en esta
aplicación, pueden ser de 45° 90° 180° 290° hasta 720°.
El par de giro
es en función de la presión de la superficie del émbolo y de la
desmultiplicación los accionamientos de giro. Se emplean para la rotación y
cambio de piezas, para doblar tubos metálicos, regular acondicionadores de aire,
accionar válvulas de cierre, válvulas de etapa, para plegado, etc.
CILINDROS DE CABLE
En esta
ejecución de cilindro de doble efecto, los extremos de un cable, guiado por
medio de poleas, se encuentran fijados a ambos lados del émbolo.
Este cilindro
trabaja siempre con tracción. Se utiliza para apertura y cierre de puertas. Permite,
con dimensiones reducidas, obtener carreras largas.
CILINDRO DE ÉMBOLO GIRATORIO
Este cilindro,
al igual que los de giro, puede realizar un movimiento angular limitado, que
rara vez sobrepasa los 300°. En este tipo de cilindro estanqueización es un
problema y el diámetro o ancho permiten regularmente sólo pares fuerzas
pequeñas.
Esta clase de
cilindros no se utiliza mucho en neumática pero sí se ven con frecuencia en
hidráulica.
CILINDROS SIN
VÁSTAGO
Está compuesta
de una camisa, un émbolo y un carro exterior montado sobre el cilindro. el
émbolo puede moverse libremente dentro del cilindro, de acuerdo a las señales
neumáticas recibidas.
En el momento
en que el émbolo es sometido a la acción del aire comprimido, el carro se
desplaza en forma sincronizada con el émbolo. Se utilizan en carreras
extremadamente largas de hasta 10 metros; ya que como no tiene vástago no
existe el problema de pandeo.
- CON TUBO RANURADO: la fijación que existe sobre el émbolo permite absorber torque y fuerzas laterales elevadas.
- SALIDA DE FIJACIÓN LATERAL O CON ENTREGA DE FUERZA POR MEDIO MAGNÉTICO: el émbolo y el carro exterior están provistos de imanes permanentes. La transmisión de movimiento del émbolo hacia el carro se efectúa con la misma fuerza de este acoplamiento.
Los dos se pueden
usar en carreras extremadamente largas de hasta 10 metros.
DESARROLLO
CONSTRUCTIVO DEL CILINDRO
El cilindro de
émbolo se compone básicamente de: tubo, tapa delantera y base con cojinete,
vástago, casquillo guía y aro rascador, de piezas de Unión y juntas.
Las piezas que
siempre están sujetas a desgaste son: el sello del émbolo, el buje guía, el
sello del vástago y el aro rascador. Según las limitaciones constructivas que
poseen los cilindros neumáticos, sólo pueden absorber cargas axiales pero, esto
puede solucionar colocando guías externas, cuplas indicadoras, rascadoras, etc.
DIMENSIONAMIENTO
DE CILINDROS
Dónde:
A=
Superficie útil del émbolo.
Fteor=
Fuerza teórica del émbolo.
p=
Presión de trabajo.
Pero en la vida
real es necesario tener en cuenta el rozamiento este se puede tener como un
valor entre 3 y 20% cuando el sistema trabaja entre 4 y 8 bar. Por esta razón
las ecuaciones quedan de la siguiente manera:
Fn= Fuerza efectiva o real del émbolo.
Fr = Fuerza de rozamiento (3 – 20%).
Ff = Fuerza del muelle de recuperación.
D= Diámetro del émbolo.
A’ = Superficie
útil del anillo del émbolo.
d= diámetro del
vástago.
Dónde:
s = Longitud de
carrera.
n = Ciclos por minuto.
Hola soy el Administrador, soy tecnico Automatista de prefesion. Tengo 7 años de experiencia en el campo de la insdustria de precesos y mina. El objetivo principal de esta pagina es el aprendizaje, para aquellas personas que se inician o quieren conocer mas sobre este amplio mundo Industrial. Espero la informacion sea de su satisfaccion y no se olviden recomendar la pagina. Gracias.
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