Cilindros Neumáticos
Objetivo.-
Sera que el lector aprenda de manera rapida, simple y sencilla acerca de los Cilindros Neumáticos.
Introducción.-
Al introducir un determinado caudal de aire comprimido este se expande dentro de a camara y provoca un deslineamiento lineal.
Funcion de un cilindro neumático.
Los cilindros
neumáticos tienen como función transformar la energía estática del aire a
presión, haciendo avances o retrocesos en una dirección rectilíneos.
Los cilindros
neumáticos o cilindros de aire crean fuerza mutuamente con movimientos.
Tipos de cilindros nuematicos y su simbologia.-
En el siguiente video podran observar como funciona el cilindro de simple y doble efecto.
Partes de los cilindros neumaticos.-
Simple Efecto.-
Doble efecto.-
Pasos para determinar el diametro de un cilindro.-
Para poder determinar el diametro de un cilindro se necesitan los siguientes datos.
- Presion de trabajo
- Tiempo en que se dea alcanzar la posicion final
- Si es de simple o doble efecto.
- Si es de un vastago, dos vastagos o ningun vastago.
- Valor de la carga.
- Carga por friccion.
- Longuitud de la carrera.
La formula basica:
- P= F/A
- F= (P x A) - Fuerza de la friccion (para calculos generales se puede considerar un 10% de la fuerza teórica)
Cilindros de simple efecto
En estos cilindros solamente se ejerce fuerza en el sentido de avance, es decir la fuerza que realiza el aire comprimido, cuando el cilindro regresa a su posición estable lo hace por medio de la fuerza de empuje del resorte, que exclusivamente sirve para recuperar la posición del vástago, pero es incapaz de desarrollar ningún tipo de trabajo mecánico.
A efectos de cálculo se interpreta que la fuerza del resorte es del orden del 10% de la fuerza neumática.
Sección del émbolo:
Volumen:
| Estos cilindros desarrollan trabajo neumático tanto en la carrera de avance como en la de retroceso, lo que sucede es que la fuerza es distinta en cada uno de los movimientos, por que el aire comprimido en el movimiento de avance actúa sobre toda la superficie del émbolo, mientras que en el retroceso solamente lo hace sobre la superficie útil, que resulta de restar a la superficie del émbolo la del vástago. |
Volumen:
Φe= Diámetro del émbolo Φv= Diámetro del vástagoResumen.-
e= Carrera del vástago
CILINDROS NEUMATICOS
Los cilindros
neumáticos o cilindros de aire crean fuerza mutuamente con movimientos.
Los cuáles
producen fuerza, a menudo conjuntamente con movimiento,
y se accionan cerca aire comprimido
y se accionan cerca aire comprimido
Función de los Cilindros Neumaticos
Los cilindros
neumáticos tienen como función transformar la energía estática del aire a
presión, haciendo avances o retrocesos en una dirección rectilíneos.
incluyen tener la capacidad de
realizar movimientos múltiples sin la necesidad de la intervención intermedia, de realizar un movimiento completo con los puntos que paran intermedios,
para ser ajustado para controlar la cantidad de extensión y/o la contracción de la barra de pistón actuada una vez.
realizar movimientos múltiples sin la necesidad de la intervención intermedia, de realizar un movimiento completo con los puntos que paran intermedios,
para ser ajustado para controlar la cantidad de extensión y/o la contracción de la barra de pistón actuada una vez.
Se utilizan ampliamente en el campo de la automatización para el
desplazamiento, alimentación o elevación de materiales o elementos de
las
mismas máquinas.
mismas máquinas.
Tipos de cilindros neumáticos y su simbología
Existen
diversos tipos de cilindros neumáticos, los cuales están divididos en dos
grupos conforme a la forma en que se realiza el retroceso del vástago.
Cilindros
de acción simple (SACO): Utilizan la
fuerza impartida por el aire para moverse una dirección (generalmente hacia
afuera), y un resorte a la vuelta “a casa” a la posición.
Cilindros
rotatorios del aire: Son actuadores que se utilizan para impartir un movimiento
rotatorio.
Cilindros
de aire de Rodless: Los actuadores que utilizan un acoplador mecánico o
magnético para impartir la fuerza, típicamente a la tabla o al otro cuerpo que
se mueve a lo largo de la longitud del cuerpo del cilindro, pero no extienden más
allá de el.
CUESTIONARIO
¿Qué son los cilindros?
Cilindros neumáticos o conocidos a veces como cilindros del
aire son dispositivos mecánicos, los cuáles producen fuerza, a menudo conjuntamente
con movimiento,
y se accionan con aire o gas comprimido
y se accionan con aire o gas comprimido
¿Para que sirven?
Tienen la capacidad de realizar movimientos múltiples sin la
necesidad de la intervención intermedia, capaces de realizar un movimiento
completo con los puntos que paran intermedios, la contracción de la barra de
pistón actuada una vez.
Son dispositivos motrices en equipos neumáticos que transforman energía estática del aire a presión, haciendo avances o retrocesos en una dirección
rectilínea.
Son dispositivos motrices en equipos neumáticos que transforman energía estática del aire a presión, haciendo avances o retrocesos en una dirección
rectilínea.
¿Dónde se utilizan?
Se utilizan ampliamente en el campo de la automatización
para el desplazamiento, alimentación o elevación de materiales o elementos de
las
mismas máquinas.
mismas máquinas.
¿Qué tipos de cilindro existen?
Cilindros de acción simple, Cilindros
dobles, Cilindros rotatorios del aire, Cilindros del aire de Rodless.
Relaciona la siguiente tabla
a)De que otro nombre se le conoce a los cilindros neumaticos
|
b) Cilindro simple
|
b)Utiliza fuerza impartida por aire para moverse a una dirección y un
resorte para regresar
|
d)Cilindro doble
|
c)Utiliza un actuador mecanico o magnetico
|
c) Cilindro de Rodless
|
d)Utiliza fuerza del aire extienden y contraen movimientos
|
e)Cilindro de aire rotatorio
|
e)Son actuadores que imparten un movimiento giratorio
|
Cilindro doble efecto con amortiguamiento
|
a)Cilindros de aire
|
|
Cilindro efecto telescopico
|
Problemas de calculo de cilindros neumaticos.-
Determine el trabajo efectivo que realizará un cilindro de simple efecto
de 80mm de diámetro y 20mm de carrera sabiendo que está sometido a una presión
de 6 bares, que la resistencia del muelle se estima en 251N y que el
rendimiento es del 65%.
Datos
C.S.E.
D= 80mm=0,08m
S=20mm=0,02m
P=6 bar=600KPa
FM=251N
FE=nFT-FM=0.65*FT- FM= 0.65 * P * A = 0.65 * 600KPa * 0.785 * D^2- 251N
FE= 306150Pa*(0.08m) ^2 - 251N=1959.36N - 251N
FE=1708.36N
WE=FE * S=1708,.36N * 0.02m = 34.16 Joules
Calcule la fuerza efectiva de un cilindro de simple efecto de 50mm de
diámetro si la presión ejercida es de 5 atm., la resistencia del muelle es de
100 N y el rendimiento estimado del 70%.
Datos
C.S.E
.D= 50mm=0,05m
P=5 bar=500KPa
FM=100N
FE=nFT- FM=0,70*FT- FM= 0,70*P*A = 0,70*500KPa*0,785*D^2- 100N
FE= 274750Pa*(0,05m)^2 - 100N=686,87N - 251N
FE=586,87N
Determina la presión del aire que hay que utilizar en un cilindro de
100mm de diámetro y del 60% de rendimiento para obtener una fuerza efectiva de 1.500N
si la resistencia del muelle interno es de 350N.
Datos
D= 100mm=0,1m
FE=1500N
FE=nFT- FM=0.60*FT- FM= 0.60*P*A = 0.60*P*0,785*D^2- 350N
P = (1500 + 350N)/ 0,471Pa*(0.08m) ^2=613,72KPa
Determine el rendimiento de un cilindro de doble efecto de 12mm de
diámetro sabiendo que al aplicarle una presión de 10 bar se obtiene una fuerza
de empuje de66N.
Datos
D = 12mm = 0.012m
P = 10ba r = 1000KPa
FE = 66NF
E = nFT = n * P * A = n*1000KPa * 0.785 * D^2
N = (66N) / (1000KPa * 0.785 *
(0.012m) ^ 2 ) = 0.5838
N = 58.38 %
Calcule la fuerza efectiva en el avance y en el retroceso que desarrolla
un cilindro dedoble efecto sometido a una presión de 9,5 bares, sabiendo que su
rendimiento esdel 60% y que los diámetros del émbolo y del vástago son,
respectivamente, 16 mmy 5 mm.
Datos
C.D.E
.D= 16mm=0,016m
d= 5mm=0,005m
P=9,5 bar=950KPa
AVANCE
FE=nFT=0,60*FT= 0.60 * P * A = 0.60 *
950KPa * 0.785 * D^2
FE= 447450Pa*(0,016m)^2=114,54N
RETORNO
FE = nFT = 0.60 * FT = 0.60 * P
* A = 0.60 * 950KPa * 0.785 * (D^2 – d^2)
FE = 447450 Pa
* ( 0.0162 – 0-0052)m^2=103,36N
En la fabricación de ladrillos refractarios, se emplea un cilindro
neumático de simple efecto de diámetro 15cm, para comprimirlos. Determina la
presión del aire comprimido utilizado si se necesita una fuerza de 13.000N. Calcula también, qué caudal mínimo debe proporcionar el
compresor si la longitud de salida del vástagos de 50cm y realiza35 ciclos por minuto. Considerar la fuerza del
muelle como el 3% de la teórica.
Datos
C.S.E.
FE=13000N
D= 15cm=0,15m
S=50cm=0,5m
FE=0,9FT- FM= 0.9FT-0.03FM=0,87*P*A
= 0,87*P*0,785*D^2
P= 13000N/0.6829*(0.15m)^2=846KPa
CAUDAL
V=0,785*D^2*s*n*Rc
Rc=(Patm+Ptrab)/Patm=(101,35KPa+846KPa)/101,35KPa=9,34V=0,785*(0,15m)^2
* 0,5m * 35 * 9.34=2.886 m^3/min
Una troqueladora es accionada mediante un cilindro de doble efecto. El desplazamiento
del vástago es de 70mm, el diámetro del émbolo mide 6cm y el del vástago de 1cm
y la presión del aire es de 7 bar. Determina la fuerza efectiva del vástago en
el avance y en el retroceso.
Datos
C.D.E.
D= 6cm=0,06m
d= 1cm=0,01m
S=70mm=0,07m
P=7 bar=700KPa
AVANCE
FE=0,9FT= 0,9*P*A = 0,9*700KPa*0,785*D^2
FE= 494550Pa*(0,06m)^2=1780,38N
RETORNO
FE=0,9*FT= 0,9*P*A = 0,9*700KPa*0,785*(D^2- d^2)
FE= 494550Pa*(0,062- 0,012)m2=1730,92N
Un cilindro de doble efecto trabaja a una presión de 30 bar y tiene un vástago de20mm de diámetro. Calcular:a.
El diámetro del cilindro para obtener una fuerza de 8.000N en el avance.b.
La fuerza necesaria para el retroceso.c.
El volumen de aire consumido en 50 procesos de avance y retroceso, si el
vástago hace un recorrido de 150mm en cada uno.
Datos
D =?
S = 20 mm =0.02 m
FE = 8000 NP = 30 ba r= 3000KPa FE = 0.9 * FT = 0.9 * P * A = 0.9 *
P * 0.785 * D ^ 2
D^2 = (8000N)/ 0,706*(3000KPa) =0,0037771m^2
D=0,0614m
RETORNO
FE=0.9*FT= 0,9*P*A = 0,9*3000KPa*0,785*(D^2- d^2)
D ^ 2=D^2- 0,0037744
d=0,0179m
CAUDAL
V = ( A + A ) * s * n * Rc
Rc = ( Patm
+ Ptrab) / Patm=( 101,35KPa+3000KPa)/101,35KPa=30,6
A=0,785*D^2=0,785(0,0614m)^2=0,002959m^2
A´=0,785*(D^2-d^2)=0,785(0,0614^2-0,0179^2)m^2=0,002707m^2
V=(0,002959m^2+0,002707m^2)*0,15m*50*30,6=1,3m^3/min
Calcula las fuerzas efectivas en el avance y en el retroceso de un
cilindro de doble efecto que tiene las siguientes características: presión de
trabajo 6Kp/cm2, los diámetros del émbolo y del vástago son, respectivamente,
80mm y 25mm.Suponiendo que en el cilindro tiene una carrera de 700mm y efectúa
5 ciclos por minuto, ¿cuál es el consumo de aire de dicho cilindro?
Datos
C.D.E.
P=6Kp/cm2=266880KPa
D= 80mm=0,08m
d= 25mm=0,025m
S=700mm=0,7m
AVANCE
FE=0,9FT=
0,9*P*A = 0,9*266880KPa*0,785*D^2
FE= 188550,72KPa*(0,08m)^2=1206,72KN
RETORNO
FE=0,9*FT= 0,9*P*A = 0,9*266880KPa*0,785*(D^2- d^2)
FE= 188550,72KPa*(0,08^2- 0,025^2)m^2=1088,88KN
V=(A+A)*s*n*Rc
Rc=(Patm+Ptrab)/Patm=(101,35KPa+266880KPa)/101,35KPa=2634,25
A=0,785*D^2=0,785(0,08m)^2 =0,005024m^2
A´=0,785*(D^2-d^2) = 0,785(0,08^2-0,025^2)m^2=0,00453m^2
V=(0,00502m^2+0,00453 m^2) * 0,7m * 5 * 2634,25=88,04m^3/min
Una taladradora utiliza un cilindro de doble efecto para desplazar el
porta brocas. Suponiendo que se realizan 10 agujeros por minuto, el
desplazamiento del vástago es de 60mm, el diámetro del émbolo mide 5cm y el del
vástago de 1cm, presión6bar, determina la fuerza efectiva del vástago y el
consumo de aire en litros por minuto. Se desprecian los rozamientos.
Datos
C.D.E
.P=6bar=600KPa
D= 5cm=0,05m
d= 1cm=0,01m
S=60mm=0,06m
AVANCE
FE=0,9FT= 0,9*P*A = 0,9*600KPa*0,785*D^2
FE= 423900Pa*(0,05m)^2=1059,75N
RETORNO
FE=0,9*FT=
0,9*P*A = 0,9*600KPa*0,785*(D^2- d^2)
FE= 423900Pa*(0,05^2- 0,01^2)m^2=1017,36NV=(A+A)*s*n*Rc
Rc=(Patm+Ptrab)/Patm=(101,35KPa+600KPa)/101,35KPa=6,92A=0,785*D^2=0,785(0,05m)^2=0,00196m^2
A´=0,785*(D^2-d^2)=0,785(0,05^2-0,01^2)m^2=0,00188m^ 2
V=(0,00196m^2+0,00188m^2)*0,06m*10*6,92=0,01594m^3/minV=15,94L/min
Una taladradora utiliza un cilindro de doble efecto para desplazar el
porta brocas. Suponiendo que se realizan 10 agujeros por minuto, el
desplazamiento del vástago es de 60mm, el diámetro del émbolo mide 5cm y el del
vástago de 1cm, presión6bar, determina la fuerza efectiva del vástago y el
consumo de aire en litros por minuto. Se desprecian los rozamientos.
Datos
C.D.E
.P=6bar=600KPa
D= 5cm=0,05m
d= 1cm=0,01m
S=60mm=0,06m
AVANCE
FE=0,9FT= 0,9*P*A = 0,9*600KPa*0,785*D^2
FE= 423900Pa*(0,05m)^2=1059,75N
RETORNO
FE=0,9*FT=
0,9*P*A = 0,9*600KPa*0,785*(D^2- d^2)
FE= 423900Pa*(0,05^2- 0,01^2)m^2=1017,36NV=(A+A)*s*n*Rc
Rc=(Patm+Ptrab)/Patm=(101,35KPa+600KPa)/101,35KPa=6,92A=0,785*D^2=0,785(0,05m)^2=0,00196m^2
A´=0,785*(D^2-d^2)=0,785(0,05^2-0,01^2)m^2=0,00188m^ 2
V=(0,00196m^2+0,00188m^2)*0,06m*10*6,92=0,01594m^3/minV=15,94L/min
Una plegadora de chapa utiliza un cilindro neumático de simple efecto.
Determina el diámetro mínimo del émbolo si la fuerza que tiene que realizar es
de 800p y la presión de suministro de 7atm. Calcula el caudal de aire que debe
suministrar el compresor si se hacen 18 pliegues por minuto y el desplazamiento
del vástago es de60cm. (E=260N)
Datos
D= ?
FM=260N
S=0,6m
FE=800p=3558,577N
P= 7atm=709,275KPa
FE=0,9*FT- FM= 0,9*P*A = 0,9*P*0,785*D^2- 260N
D^2=(3558,577N + 250N)/
0,706*(709275Pa) =0,007605m^2
D=0,0872m
CAUDAL
V=0,785*D^2*s*n*Rc
Rc=(Patm+Ptrab)/Patm=(101,35KPa+709,275KPa)/101,35KPa=7,99
V=0,785*(0,0872m)^2*0,6m*18*7,99=0,515m^3/min
Bibliografia
http://www.monografias.com/trabajos13/actuneu/actuneu.shtml
