Subido por alberto rivera

Elementos de trabajo

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ELEMENTOS DE TRABAJO
DIEGO ALBERTO FLORES RIVERA
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QUE ES UN ELEMENTO DE TRABAJO?
UN ACTUADOR ES UN DISPOSITIVO CAPAZ DE TRANSFORMAR ENERGÍA HIDRÁULICA, NEUMÁTICA O ELÉCTRICA EN LA
ACTIVACIÓN DE UN PROCESO CON LA FINALIDAD DE GENERAR UN EFECTO SOBRE UN PROCESO AUTOMATIZADO. ESTE RECIBE
LA ORDEN DE UN REGULADOR O CONTROLADOR Y EN FUNCIÓN A ELLA GENERA LA ORDEN PARA ACTIVAR UN ELEMENTO
FINAL DE CONTROL, COMO POR EJEMPLO UNA VÁLVULA. SON LOS ELEMENTOS QUE INFLUYEN DIRECTAMENTE EN LA SEÑAL DE
SALIDA DEL AUTOMATISMO, MODIFICANDO SU MAGNITUD SEGÚN LAS INSTRUCCIONES QUE RECIBEN DE LA UNIDAD DE
CONTROL
.
COMO SE CLASIFICAN LOS ELEMENTOS DE TERABAJO?
ACTUADORES MECÁNICOS
LOS ACTUADORES MECÁNICOS TRABAJAN MEDIANTE LA
CONVERSIÓN DE UN TIPO DE MOVIMIENTO (POR EJEMPLO,
MOVIMIENTO ROTATIVO) A OTRO TIPO DE MOVIMIENTO (POR
EJEMPLO, UN MOVIMIENTO LINEAL). ESTOS ACTUADORES EMPLEAN
UNA COMBINACIÓN DE COMPONENTES PARA OPERAR, INCLUIDOS
ENGRANES, POLEAS, CADENAS, RESORTES Y RIELES, ENTRE OTROS.
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Actuadores neumáticos
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Los actuadores neumáticos
son quizás el tipo de
actuador más común. Su
fuente de energía es el aire
comprimido, el cual se utiliza
para mover un pistón cuando
el aire se libera o
descomprime. Los
actuadores neumáticos de
pistón se usan comúnmente
para la operación de
válvulas mariposa.
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Actuadores hidráulicos
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Los actuadores hidráulicos utilizan líquidos como aceite para generar movimientos
lineales, rotativos u oscilatorios. A diferencia del aire, los líquidos son prácticamente
imposibles de comprimir, por lo que los actuadores hidráulicos se utilizan en aplicaciones
donde se requiere de una fuerza inmensa. Se utilizan en todos los sistemas que manejan
cargas grandes, como maquinaria pesada de construcción y barcos.
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CUALES SON LAS PARTES QIE COMPONEN UN CILINDRO?
Cuerpo del cilindro
La capacidad de los cilindros neumáticos depende de la gestión del aire a presión que tengan. El tamaño del cuerpo del cilindro afecta a estos parámetros, ya que los grandes
pueden agotarse rápidamente. Los materiales más utilizados para la fabricación de estas piezas son el bronce, hierro fundido, acero, aluminio, entre otros.
Pistón o émbolo
Si queremos saber qué es el émbolo de un cilindro neumático, también denominado pistón, debemos conocer que es un disco que está fijado al cuerpo del cilindro y que es
empujado cuando el aire comprimido entra en él. Se va moviendo hacia fuera o hacia dentro en función del flujo entrante a través de una varilla de conexión. Suele estar fabricado
en aluminio y sus juntas en poliuretano.
Glándulas y sellos de embalaje
Los sellos de empaque y los embalajes son los encargados de sellar las zonas anexas a las varillas del pistón. Las glándulas son las encargadas de sostener los empaques en
su lugar. Estas están formadas por arandelas de seguridad, tornillos o placas de recubrimiento. En grandes cilindros pueden producirse sobrecalentamientos por fricción, para
evitar estos efectos se recurre a camisas de agua para bajar su temperatura.
Muelles
Se emplean en los cilindros neumáticos de simple dirección, y su función es la de permitir su retorno. En los de doble dirección no es necesario su uso, ya que es el propio aire
comprimido el que facilita la vuelta del pistón a la posición original.
Casquillos de extremo
Solo existirán en aquellos que sean de acción simple y actuarán a modo de tapa.
Cojines de montaje
Cuando un cilindro neumático impulsa una carga pesada con movimiento rápido es preciso que una unidad de amortiguación lo desacelere al final del
proceso. La función del cojín de montaje es la de atrapar el aire entre el extremo de la cubierta y el pistón. El purgado lento del aire aliviará el choque en este
movimiento. La mayoría de las partes de un cilindro neumático descritas pueden encontrarse en todos los modelos y son las necesarias para que estos
elementos puedan desarrollar su función correctamente. Pese a que suelen ser piezas pequeñas, desarrollan trabajos muy grandes y, gracias a ellos, podemos
utilizar una gran cantidad de mecanismos en nuestro día a día.
Retenes y collarines
Estos elementos de estanqueidad evitar la pérdida de aire y la entrada de suciedad en el recorrido del pistón hacia el interior de la camisa del cilindro. Estos
elementos acaban desgastando por fricción y hay que sustituirlos después de muchos ciclos de trabajo.
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DE QUE MATERIALES SE FABRICAN LOS CILINDROS ?
Los cilindros neumáticos están compuestos por tres partes: compartimento, embolo y vástago, son
fabricados en materiales como el acero inoxidable, acero al carbón y otras aleaciones especiales.
Algunos fabricantes incluyen el en cilindro compacto un imán para facilita la detección y posición.
La función principal de los sellos hidráulicos es la de sellar, o sea, no dejar pasar flujo en ciertas partes dentro de un cilindro. Al momento
de sellar, los sellos pueden transmitir fuerza o simplemente evitar que haya fugas de aceite .
Sellos para pistón
Los sellos para pistón se acomodan alrededor del pistón del cilindro. Estos sellos o empaques, al momento de sellar transmiten la fuerza que se da cuando una de las
cavidades del cilindro se llena, ya sea cuando se extiende el cilindro o cuando se contrae.
Sellos para Vástago
La función de los sellos para vástago es la de sellar la parte de la tapa del cilindro para que no se pueda fugar aceite.
Limpiadores
Los limpiadores sirven para limpiar el polvo o alguna otra cosa que se pueda impregnar a la barra cromada cuando ésta se contrae después de haberse extendido.
Anillos de Desgaste
La función de los anillos de desgaste es la de evitar que haya roces entre el pistón o émbolo y el tubo.
Sellos de Doble Acción
Los sellos de doble acción tienen la misma función que los sellos de pistón solo que los sellos de doble acción pueden hacer el trabajo de dos sellos de pistón. Los sellos
bidireccionales o sellos de doble acción se utilizan en diseños especiales de cilindros.
Sellos para Cilindros Neumáticos
Los sellos para cilindros neumáticos se utilizan en los cilindros neumáticos. Estos sellos son parecidos a los sellos para cilindros hidráulicos.
Empaquetaduras tipo “V”
Las empaquetaduras tipo V se usan en mayor parte en los cilindros telescópicos.
O-Rings
Los O-Rings se utilizan en muchas aplicaciones en los cilindros. Los O-Rings tienen una muy buena capacidad de retener el flujo, lo que los hace perfectos para el uso en
los cilindros.
COMO SE DETERMINA EL CAUDAL QUE UTILIZA UN CILINDRO
La fuerza teórica que actúa sobre el pistón es:
F=P.S
Donde P es la presión en bar, S la superficie del pistón en metros cuadrados y F la fuerza en Newtons.
También podemos usar la presión P en kg/cm2, la superficie S en cm2 y la fuerza F en Kg fuerza.
En la práctica, la fuerza real o necesaria es un poco mayor, ya que existen fuerzas de rozamiento con
la estanqueidad del cilindro. Por ello se considera que la fuerza teórica del cilindro se ve reducida
entre un 10-15 % para presiones normales de trabajo entre 4-8 bar.
En la tabla siguiente podemos conocer rápidamente la fuerza teórica de empuje expresada en
Newton, N. Si queremos conocer los Kg que es capaz de desplazar, basta dividir este valor entre 9,8 o
de forma aproximada y para mayor comodidad entre 10.
Hay que recordar que debemos de aplicar una corrección del 10-15% menos al valor obtenido en la
tabla, para conocer la fuerza real que puede ejercer el cilindro.
Para el cálculo de la fuerza de retroceso, habrá que multiplicar este valor por el valor obtenido de la
siguiente tabla, Tabla 2, en la que se relaciona la superficie del pistón con la superficie del pistón por
el lado del vástago.
El pandeo es un fenómeno llamado inestabilidad elástica que puede darse en elementos comprimidos
esbeltos, como por ejemplo el vástago de un cilindro neumático, produciendo deformaciones y
disminuyendo el tiempo de vida útil del equipo. Para evitar los efectos del pandeo es importante
dimensionar correctamente el actuador neumático,
Procedimiento:
Desde F [N] = 800 N se debe trazar una línea vertical de color rojo hacia arriba hasta la intersección con la
línea horizontal color celeste l [mm]= 500mm. Luego la línea verde inclinada debe cruzar la intersección
de las líneas roja y celeste, seleccionado el diámetro del vástago inmediatamente superior en el
diagrama:
16mm, por lo tanto el diámetro del vástago debe ser mayor o igual a ese valor. Para ésta aplicación el
cilindro normalizado seleccionado sería el DSBC-50-500, el cual tiene un vástago de diámetro de 20mm
que resulta suficiente para esta carrera
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