Cilindros y Válvulas, Investigación

Cilindros

Un cilindro neumático es un dispositivo mecánico que produce una fuerza, que muchas veces va continuada de un movimiento, que viene accionado por un gas comprimido, nosotros trataremos el aire.

Para realizar su función, los cilindros neumáticos imparten una fuerza para convertir la energía potencial de gas comprimido en energía cinética (en movimiento). Esto se alcanza por medio del gas comprimido, que es debido a la diferencia de presión. Esta diferencia o gradiente de presión del aire acciona un pistón para moverse en la dirección deseada.

Una vez que esté actuado, el aire comprimido entra en el tubo por un extremo del pistón y, por lo tanto, imparte la fuerza a través del pistón. Por lo tanto, el pistón se desplaza por el aire comprimido que se amplía en un intento por alcanzar presión atmosférica.

Funciones y Tipos de Cilindros

Los cilindros neumáticos pueden funcionar en una variedad de maneras. Los ejemplos incluyen tener la capacidad de realizar movimientos múltiples sin la necesidad de la intervención intermedia, de realizar un movimiento completo.

Aunque los cilindros neumáticos variarán de aspecto, tamaño y la función, se pueden clasificar eaen generalmente en una de las categorías comentadas a continuación. Sin embargo, no todos podrían clasificarse en esta lista. Como mostraremos a continuación, y como ya sabemos, hay distintos tipos de cilindros neumáticos:

Cilindros de acción simple

Los cilindros de acción simple utilizarán la fuerza impartida por el aire para moverse en una única dirección, y un resorte o bástago volverá a las posición inicial. Es el más sencillo. A continuación se muestra lo realizado por fluidsim. En este primer ejercicio, como ya hemos dicho, vamos a usar un cilindro de simple efecto al que se le suministra aire comprimido a través de una válvula 3/2, que además su accionamiento es mecánico y el retorno de la válvula se realiza a través de un muelle.

 En la primera posición (la figura de la izquierda) se ve como el pistón está recogido y por tanto no hay una entrada de aire, el acceso al aire comprimido está cerrado, por ello la presión actual será la atmosférica. En la segunda posición (la figura de la derecha) se ve como se ha accionado el pulsador y se ha permitido la entrada de aire y de esta forma el muelle se estira. Finalmente el muelle vuelve a recuperar la posición inicial al no estar accionado el pulsador.

Cilindros dobles

Los cilindros dobles utilizarán la fuerza del aire para extenderse y contraerse. Tienen dos entradas de aire. En este segundo ejercicio, como ya hemos dicho, vamos a usar un cilindro de doble efecto al que se le suministra aire comprimido a través de una válvula 4/2, que además su accionamiento es mecánico y el retorno de la válvula se realiza a través de un muelle.

En la primera posición (la figura de la izquierda) se ve como el pistón está recogido. Esto es debido a que por la via 2 está entrando aire comprimido que hace que el pistón se quede en la pared de la izquierda, el acceso al aire comprimido está cerrado por la otra vía, por ello la presión actual será la atmosférica. En la segunda posición (la figura de la derecha) se ve como se ha accionado el pulsador y se ha permitido la entrada de aire comprimido por la vía 4 y de esta forma el pistón se va hacia la derecha. Finalmente el muelle vuelve a recuperar la posición inicial al no estar accionado el pulsador.

Ahora veremos otro caso. En este se incorpora un cilindro de doble efecto con una válvula de 5/2. Las válvulas que en este ejercicio tenemos se pueden accionar de distintas maneras; en nuestro caso lo vamos hacer con accionamiento neumático. De esta forma conseguiremos poder accionar el mecanismo desde donde queramos tirando una manguera entre los pulsadores y la válvula. 

Existe una posición inicial en la cual el cilindro está en el lado de la izquierda por la acción del aire comprimido que llega de la válvula. Si le damos al botón o pulsador de la válvula 3/2, que al tener un muelle, solo enviará un pulso de aire comprimido que cambia la posición de la válvula. Ésta al ser un pulso no bloquea la válvula para su futuro accionamiento. Al variar la posición de la válvula se ha cambiado el lado en que recibe la entrada de presión y se conecta el otro lado con la salida secundaria dejando salir el aire empujado por el embolo. Si accionáramos el otro botón no pasaría, ya que el aire empujaría la válvula 5/2 hacia la posición que ya ocupa. Hay una fase intermedia donde no pasa nada. Finalmente, tras haber pulsado el botón de la válvula de la derecha, el embolo vuelve a estar en la posición inicial.

 Válvulas

Las válvulas son los dispositivos que en neumática e hidráulica nos permiten un control de lo que pasa en el circuito (en analogía con interruptores, pulsadores y otros dispositivos eléctricos), siendo por lo tanto fundamentales.

Como todo dispositivo físico  cuando lo representamos en un circuito, vamos a usar un símbolo. Este símbolo me va aportar la mayor información  posible  sobre su funcionamiento.

Vías

Las vías son taladros o orificios practicados en el cuerpo de la válvula que me permiten el paso del fluido por la válvula.

El fluido siempre circula entre dos vías. Normalmente en su símbolo se representa por números (1,2,3..), o letras (P,R,S). Cada letra o número tiene su propio significado. Por ejemplo con P o 1, representamos la toma de presión.

Posiciones

Las posiciones son las distintas formas en que se ponen en contacto las vías.  Examinemos la de la figura:

En una determinada posición (reposo) las vías 2 y 3 están comunicadas, quedando la vía 1 bloqueada. En la otra posición (accionada) se comunican las vías 1 y 2 quedando la vía 3 bloqueada.

En la representación simbólica las posiciones se representan por cajas rectángulares (una por cada posición distinta). Normalmente la válvulas, suelen tener dos o tres posiciones.

Según las posiciones estables de la válvula, ésta puede ser de dos tipos:

                 Monoestable: Una sola posición estable.

                 Biestable: Dos o más posiciones estables.

Cuando hablamos de estabilidad, nos referimos al hecho de que la válvula permanece en la misma posición cuando cesa la solicitación que la llevó a esa posición.

Esto mismo lo podemos encontrar en los circuitos eléctricos: Un pulsador (de timbre) es un dispositivo monoestable y un interruptor (de luz) uno biestable. Todas las válvulas de tres posiciones son biestables.

Las válvulas monoestables tienen retorno por resorte.

En las válvulas  es conveniente saber cuál es la posición inicial (cuando la válvula está en reposo), es decir, como están comunicadas las vías.

Esto es importante, sobre todo, en los inicios de maniobra del circuito.

En la representación simbólica, la posición inicial es aquella en la cual están dibujados los números de las vías. Si éstos no estuvieran, la posición inicial es la del rectángulo en la que están representados unos segmentos verticales como los de la figura.

En las válvulas de 3 posiciones, la central siempre es la de reposo.

Me indica el tipo de esfuerzo y la forma que hace que una válvula cambie de una posición a otra. Existen básicamente dos tipos de accionamiento (retorno):

-Manual: Pulsador, pedal, palanca....

-Pilotado: Neumáticamente o eléctricamente.

Cada accionamiento tiene un símbolo que se representa en un lateral de cada una de las posiciones. Cuando el símbolo es un resorte me indica que la válvula es monoestable.