EJERCICIOS DE NEUMÁTICA

Tema 4: Neumática 4º ESO
IES DIAMANTINO GARCÍA ACOSTA
SEVILLA
Prof. Juan Antonio Pérez Rodríguez
EJERCICIOS DE NEUMÁTICA
RECORDATORIO
Fuerzas:
La fuerza teórica del émbolo en un cilindro se calcula con la siguiente fórmula:
Ft = S * p
Ft =Fuerza teórica del émbolo
S = Superficie útil del émbolo (cm²)
P = Presión de trabajo (kp/cm2)
Lógicamente, al ser el émbolo una superficie circular, la sección se calculará:
2
En el avance:
Sav = π * R
En le retroceso:
Sre = π * (R - r )
2
2
Donde R es el radio del émbolo y r el del vástago, experesados ambos en centímetros.
En la práctica, para calcular la fuerza hay que tener en cuenta los rozamientos y en el caso de
cilindros de simple efecto la fuerza del muelle. En condiciones normales de servicio (presiones de 4
a 8 bar) se admite que las fuerzas de rozamientos supenen el 10% de la fuerza teórica y para la
fuerza del resorte el 6 %.
Ft
Cilindro de simple efecto: Fn = Sav * p – (Fr + Fm)
Cilindro de doble efecto:
en el avance
Fn = Sav * p - Fr
en el retroceso Fn = Sre * p - Fr
Consumo de aire:
Por consumo de aire se entiende la cantidad de aire comprimido que necesita un cilindro neumático
para funcionar correctamente.
El consumo de aire de una instalación completa o de un elemento de la misma se calcula referido a
condiciones normales que según la ISO R554 son:
Temperatura de 20 ºC, Presión de 1,013 mbar y una Humedad relativa del 65%.
Para calcular el consumo de aire seguiremos los siguientes pasos:
1. En primar lugar, calculamos, si se trata de un cilindro de doble efecto, el volumen de ambas
cámaras.
2
En la carrera de avance el volumen será: Vav = π * R * L
Siendo L = la carrera del pintón
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En la carrera de retroceso el volumen será : Vre = π * (R – r ) * L
El volumen total del cilindro para una maniobre o ciclo de trabajo (un avance y un retroceso)
será:
2
2
Vcil = Vav + Vre = π * ( 2 R - r ) * L
2. Una vez calculada esta expresión, ya conocemos el concumo de aire a una deterinada presión
de trabajo. Para transfomar este volumen a condiciones normales habrá que aplicar la lay de
Boyle-Mariotte.
Pabs * Vcil = Patm * Vaire ;
Vaire = (Pabs * Vcil) / Patm
Recuerda que Pabs = Pm + Patm
3. Por último el consumo será:
CONSUMO AIRE( cm3/min) = (nº ciclos/min) * Vaire
PROBLEMAS
1. Calcula la fuerza de un cilindro de doble efecto que tiene las siguientes características:
•
Diámetro del cilindro: 80 mm.
•
Diámetro del vástago: 25 mm.
•
Presión de trabajo: 6 kp/cm
2
2. Tenemos el mismo cilindro del ejercicio anterior. Supongamos ahora que el cilindro tiene una
carrera de 700 mm y efectúa 5 ciclos por minuto. ¿Cúal es el consumo de aire de dicho
cilindro?
3. Queremos diseñar un cilindro de simple efecto que utilice en su funcionamiento un volumen
de aire de 800 cm3, cuya presión de trabajo "Pt" 12,3 kp/cm2 y cuya longitud sea de 29 cm.
a) Halla el diámetro de este cilindro
b) Calcula la fuerzas de este cilindro
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PROBLEMAS DE SIMULACIÓN CON EL PROGRAMA FLUIDSim
A)
Diseña un circuito neumático para el accionamiento de un cilindro de doble efecto
mediante una válvula 5/2, biestable, accionada por palanca y con enclavamiento.
B)
Diseñar un circuito neumático para el accionamiento de un cilindro de doble
efecto, en el que se regule la velocidad de entrada del vástago y la carrera de avance
se produzca rápidamente.
C)
Analiza el siguiente circuito neumático y constesta a las siguientes cuestiones:
a) Nombra cada uno de los componentes del circuito, según normas.
b) Explica el funcionamiento global del circuito
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D)
Analiza el siguiente circuito neumático y constesta a las siguientes cuestiones:
a) Nombra cada uno de los componentes del circuito, según normas.
b) Explica el funcionamiento global del circuito
E) Accionamiento neumático de una puerta mediante cilindro de doble efecto
1.
La puerta de un autobús se tiene que abrir y cerrar utilizando un dispositivo con un cilindro de
doble efecto.
• El vástago del cilindro ha de salir ( y por
tanto cerrar la puerta) al accionar una
válvula manual 3/2 N.C. (normalmente
situada lejos del dispositivo) , que dará la
señal correspondiente para accionar la
válvula neumática 5/2 que moverá el
cilindro. Y ha de volver a la posición inicial
(y por tanto abrir la puerta) al dejar de
accionar la válvula manual 3/2.
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F)
Alimentación de piezas desde un almacén vertical
La alimentación de piezas desde un almacén vertical gravitatorio se tiene que accionar
utilizando un dispositivo con un cilindro de doble efecto.
•
Con dos válvulas manuales 3/2 N.C. se tiene que poder mandar la salida de un cilindro de
doble efecto, y con un final de carrera, la entrada, mediante activaciones de una válvula
neumática 5/2 biestable.
•
El accionamiento del cilindro ( y por tanto la alimentación de pieza) se realizará mediante una
válvula 5/2 biestable que se activará pulsando M1 o M2 independientemente. Una vez
finalizada la carrera de este se activará la válvula para la entrada del cilindro.