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BLOQUE TEMÁTICO I
AUTOMATISMOS NEUMÁTICOSY OLEOHIDRÁULICOS
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BIBLIOGRAFÍA:
GONZÁLEZ, HUERTAS y otros. “Tecnología Industrial II ”. McGraw-Hill
FIDALGO y otros. “Tecnología Industrial 2 ”. Everest
SERRANO NICOLÁS A. “Neumática”. Paraninfo
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ÍNDICE DEL BLOQUE
TEMA 1 AUTOMATISMOS NEUMÁTICOS
1. Introducción histórica. Ventajas e inconvenientes.2. Propiedades de los fluidos compresibles.3. Características del aire comprimido. 4. Leyes de los gases perfectos.5. Producción, distribución y tratamiento del aire comprimido.6. Elementos de trabajo.7. Elementos de mando y distribución. 8. Elementos de regulación, control y bloqueo.9. Detectores neumáticos.10. Otros elementos.
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ÍNDICE DEL BLOQUETEMA 2 AUTOMATISMOS
OLEOHIDRÁULICOS
1. Introducción a los sistemas oleohidráulicos.2. Propiedades físicas y principios físicos de funcionamiento
de los fluidos de trabajo.3. Elementos impulsores o de potencia.4. Elementos de distribución, regulación y trabajo.5. Otros elementos.
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BLOQUE I.- AUTOMATISMOS NEUMÁTICOS Y OLEOHIDRÁULICOS
TEMA 1
AUTOMATISMOS NEUMÁTICOS
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
1.- Introducción Histórica. Ventajas e Inconvenientes
Definición:
“Las instalaciones neumáticas son equipos automáticos de control y
actuación muy utilizados industrialmente a día de hoy y que tienen como elemento fundamental
el aire comprimido.”
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
1.- Introducción Histórica. Ventajas e Inconvenientes
Antecedentes históricos:
Hace 2000 años: Ktesibios. Catapulta que funcionaba mediante aire comprimido.
S. I: Libro de neumática en el cual aparecen varios mecanismos accionados por aire a presión.
S. XIX: estudio sistemático del aire comprimido. Leyes de los gases perfectos.
1950. Usos industriales.
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
1.- Introducción Histórica. Ventajas e Inconvenientes
• Montaje sencillo• Fácil transporte• Fácil
almacenamiento• Control de flujo
sencillo• Rapidez de sus
mecanismos
• Limpieza• Automatización /
autosuficiencia• Disponibilidad• Fluido
antideflagrante• Amplia variedad de
componentes
Ventajas del uso de la neumática:
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
1.- Introducción Histórica. Ventajas e Inconvenientes
CONCLUSIÓN
SUSTITUCIÓN DE SISTEMAS MECÁNICOS O HIDRÁULICOS POR SISTEMAS NEUMÁTICOS
EN ÁMBITOS INDUSTRIALES
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
1.- Introducción Histórica. Ventajas e Inconvenientes
• Preparación del aire: eliminación de humedad e impurezas
• Fuerza limitada: 30000 N• Ruido• Necesidad de fuente de energía
Inconvenientes del uso de la neumática:
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
2.- Propiedades de los FluidosCompresibles
PRESIÓNUn fluido compresible encerrado
en un recipiente ejerce una fuerza perpendicular a las
paredes del mismo.
Se llama presión a la fuerza ejercida por unidad de
superficie. SF
P =
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
2.- Propiedades de los FluidosCompresibles
PRESIÓNUnidades:
1 atm ≈ 1 bar1 atm = 101300 Pa760 mm Hg = 1 atm
Otras unidades
Bar = 105 PaSistema cegesimal
1MPa = 106Pa Pa = N / m2Sistema internacional
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
2.- Propiedades de los FluidosCompresibles
PRESIÓNPresión atmosférica: presión del aire medida en la superficie
de la tierra a la altura del nivel del mar.
PRESIÓN ABSOLUTA
=
PRESIÓN RELATIVA
+
PRESIÓN ATMOSFÉRICA
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
2.- Propiedades de los FluidosCompresibles
PRESIÓNInstrumentos de medida:
Presión absoluta: barómetros.
Presión relativa: manómetros.
Símbolo del manómetro
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
2.- Propiedades de los FluidosCompresibles
CAUDALVolumen de fluido que atraviesa una determinada
sección transversal de una conducción en la unidad de tiempo
Unidades:
m3/h L/min L/seg
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
2.- Propiedades de los FluidosCompresibles
CAUDAL
v.Stl.S
tV
Q ===
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
2.- Propiedades de los FluidosCompresibles
Humedad absoluta: masa de vapor de agua por unidad de volumen
HUMEDADCantidad de vapor de agua presente en el aire.
c
v
m
mH=
.s.a
v
mm
x =Humedad específica: cociente entre la masa de vapor y la masa de aire seco presentes en un volumen de aire.
Humedad relativa: cociente entre la masa de vapor de agua presente en el aire y la máxima que podría haber.
airemOHg
32
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
3.- Características del Aire Comprimido
Composición:
� 78 % Nitrógeno
� 20 % Oxígeno
� 1,3 % Gases nobles
� Resto: CO2, vapor de agua, partículas en suspensión
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
3.- Características del Aire Comprimido
� Elevada fluidez
� Compresibilidad
� Baja densidad 1,293 kg/m3
� Homogeneidad
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
3.- Características del Aire Comprimido
CONSECUENCIA
EL AIRE COMPRIMIDO SE COMPORTACOMO UN GAS PERFECTO
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
4.- Leyes de los Gases Perfectos
Ley de BOYLE-MARIOTTE
Si T = cte → p1. V1 = p2. V2 = p3. V3 = cte.
Ley de CHARLES
Si p = cte →2
2
1
1
TV
TV =
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
4.- Leyes de los Gases Perfectos
Ley de GAY LUSSAC
Si V = cte →2
2
1
1
TP
TP =
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
4.- Leyes de los Gases Perfectos
Ley de AVOGADRO
ECUACIÓN DE ESTADO DE LOS G. P.
El volumen que ocupa un gas es directamente proporcional al número de moles presentes del mismo.
2
1
2
1
nn
VV =
p.V = n. R. T
donde R = 0,082 atm. L / (K . mol)
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
4.- Leyes de los Gases Perfectos
En un recipiente cerrado se cumple:
.cteTV.p
TV.p ==
2
22
1
11
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
Ejercicios sobre leyes de los G. P.1. Si un manómetro conectado a la tubería de una instalación neumática marca una presión de 3648 mmHg. ¿Cuál será la presión absoluta en bar?
2. Si la presión absoluta en un recipiente es 0,75 bar y conectamos un manómetro a dicho recipiente, razona si la lectura del manómetro será positiva o negativa.
3. Un recipiente herméticamente cerrado contiene aire a una presión relativa de 2 bar. El volumen de dicho recipiente es de 5 litros. Si el volumen se reduce hasta 1,5 litros. ¿cuál será la presión absoluta y relativa del gas para la misma temperatura?
4. El volumen inicial de una masa de gas en un depósito cerrado es de 9 litros y se encuentra a una determinada presión y a una temperatura de 220 ºC. Si se hace descender la temperatura del gas 150ºC. ¿Cuál será el volumen que ocuparási la presión se mantiene constante?
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
Ejercicios sobre leyes de los G. P.5. En un cilindro neumático de doble efecto, se cierran herméticamente ambas entradas de aire. En reposo, el émbolo se encuentra en la posición de la figura (a). Si al actuar una fuerza sobre el vástago, el émbolo se desplaza hasta la posición (b), calcular las presiones relativas finales de cada una de lascámaras, si el diámetro del pistón es 80 mm. y el del vástago 22 mm. y la temperatura se considera constante.
6. ¿A qué temperatura debemos calentar 2 moles de nitrógeno contenidos en un recipiente de 40 litros de capacidad para que su presión sea de 0,2 MPa?
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
Ejercicios sobre leyes de los G. P.
7. En un recipiente cerrado de 2 L de capacidad hay 3,45 gramos de oxígeno a 20 ºC. La presión exterior es de 740 mm de Hg y la temperatura 20 ºC. Si abrimos el recipiente ¿entrará aire o saldráoxígeno?
8. Un compresor de émbolo de una etapa tiene una carrera de 5 cm. El diámetro del émbolo es de 10 cm y el volumen de la cámara de compresión cuando el pistón está en su punto más alto es de 70 cm3. ¿Cuál es su relación de compresión si consideramos que el aire es un gas perfecto y que la temperatura se mantiene constante?
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
ELEMENTOS DE LAS INSTALACIONES NEUMÁTICAS
ELEMENTOS DE PRODUCCIÓN, TRATAMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DEL A.C (5)
ELEMENTOS ACTUADORES (6)
ELEMENTOS DE DISTRIBUCIÓN Y MANDO (7)
ELEMENTOS DE REGULACIÓN, CONTROL Y BLOQUEO (8)
DETECTORES NEUMÁTICOS (9)
OTROS ELEMENTOS NEUMÁTICOS (10)
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.- Elementos de Producción, Distribución y Tratamiento del A.C.
5.1 Producción del aire comprimido
5.2 Distribución del aire comprimido
5.3 Tratamiento del aire comprimido
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.1.- Producción del A.C.
Aire a baja presión Aire a alta presión(6-12 bar)COMPRESOR
EnergíaEléctrica
Compresores: “Máquinas o dispositivos que captan el aire atmosférico del entorno,
elevan su presión, y lo transmiten a la red de distribución sirviéndose para ello de una
determinada energía, generalmente eléctrica” Símbolos del compresor
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.1.- Producción del A.C.
Parámetros que definen un compresor:
� Relación de transmisión o compresión: cociente entre la presión de salida y la de entrada.� Caudal: volumen de aire que circula en la unidad de tiempo.
RUIDOSOSSE COLOCAN EN RECINTOS EXTERIORES
ESPECIALMENTE ACONDICIONADOS
LIMPIEZA AIRE REFRIGERACIÓN
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.1.- Producción del A.C.
Clasificación de los compresores:
� Compresores de émbolo:
� Compresores de membrana:
� Compresores rotativos:
• De una sola etapa
• De varias etapas
• De una sola etapa
• De varias etapas
• Compresor de paletas
• Turbocompresor axial
• Compresores de tornillo
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.1.- Producción del A.C.
Clasificación de los compresores:
COMPRESORES DE ÉMBOLO
Características:
• Económicos → los más usados
• Variedad de tamaños, caudales y presiones
• Refrigerante: agua o aceite
• Ruidosos
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.1.- Producción del A.C.
Clasificación de los compresores:
COMPRESORES DE ÉMBOLO
De una etapa
Funcionamiento y estructura similar al de un MCIA
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.1.- Producción del A.C.
Clasificación de los compresores:
COMPRESORES DE ÉMBOLO
De una etapa
I. Cuando el pistón desciende, entra en el cilindro el aire procedente de la atmósfera a través de la válvula de aspiración mientras la de escape se encuentra cerrada.
II. Al llegar el pistón a la parte más baja, la válvula de aspiración se cierra y con ambas válvulas cerradas, el pistón asciende comprimiendo el aire.
III. Una vez que el aire está comprimido, se abre la válvula de escape y el aire es expulsado a la red a través del conducto.
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.1.- Producción del A.C.
Clasificación de los compresores:
COMPRESORES DE ÉMBOLO
De varias etapas
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.1.- Producción del A.C.
Clasificación de los compresores:
COMPRESORES DE MEMBRANA
Ventaja: el aire no entra en contacto con las piezas
mecánicas de los mecanismos en movimiento, y por tanto no se contamina con el aceite de lubricación
de tales piezas.
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.1.- Producción del A.C.
Clasificación de los compresores:
COMPRESORES ROTATIVOS
Ventaja: MENOS RUIDOSOS
• Compresor de paletas
• Turbocompresor axial
• Compresores de tornillo
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.1.- Producción del A.C.
Clasificación de los compresores:
COMPRESORES ROTATIVOS
Compresor de paletas
Bajas presiones: hasta 4 bar
Consta de un rotor excéntrico que gira en el interior de un cuerpo provisto de una toma de aire y de una tobera de salida. Sobre el rotor
se colocan una serie de paletas radiales deslizantes, que por la acción de resortes,
presionan las paredes del alojamiento garantizando la estanqueidad. De esta
manera, se forma una cámara de aire entre cada dos paletas cuyo volumen se va reduciendo comprimiéndose así el aire
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.1.- Producción del A.C.
Clasificación de los compresores:
COMPRESORES ROTATIVOS
Turbocompresor axial
Muy bajas presiones y grandes caudales. No usado en neumática.
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.1.- Producción del A.C.
Clasificación de los compresores:
COMPRESORES ROTATIVOS
Compresores de tornillo
Bajos caudales y grandes presiones
El aire se aspira a través del conducto de entrada e incide sobre
la entrada de dos tornillos helicoidales, cuyas roscas son de
tal forma que al girar comprimen el aire y lo impulsan hacia la salida
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.2.- Distribución del A.C.
Red de distribución: conjunto de tubos que conducen el aire comprimido a todos los lugares de trabajo que lo requieren.
Racores: piezas que se emplean para unir los distintos tubos
Factores a tener en cuenta en el diseño de la red:
Velocidad y la presión del A.C.
Pérdidas de presión: rozamiento
Longitud
Posibles estrangulaciones
DIÁMETRO TIPO DE TUBO
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.2.- Distribución del A.C.
Caídas de presión < 5% presión de entrada
Ábacos o tablas de fabricantes Depósitos de aire comprimido
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.3.- Tratamiento del A.C.PROBLEMAS
Partículas en suspensión Vapor de agua
CONSECUENCIASDesgaste rápido de elementos neumáticos
Agarrotamiento de válvulasCondensación de aguaObstrucción de tubosPeligro de corrosión
Eliminación de la lubricación
SOLUCIONES
Filtros genéricos Purgadores Filtros con purga automática
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.3.- Tratamiento del A.C.
LUBRICACIÓN
1ª OPCIÓNEl aire lleva en suspensión aceite
LUBRICADOR DE AIRE (Efecto Venturi)
2ª OPCIÓN Lubricación independiente
Símbolo del lubricador
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
5.3.- Tratamiento del A.C.
UNIDAD DE MANTENIMIENTO
FILTRO LUBRICADORREGULADOR DE PRESIÓNCON MANÓMETRO
Representación Símbolo simplificado
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
ELEMENTOS DE LAS INSTALACIONES NEUMÁTICAS
ELEMENTOS DE PRODUCCIÓN, TRATAMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DEL A.C (5)
ELEMENTOS ACTUADORES (6)
ELEMENTOS DE DISTRIBUCIÓN Y MANDO (7)
ELEMENTOS DE REGULACIÓN, CONTROL Y BLOQUEO (8)
DETECTORES NEUMÁTICOS (9)
OTROS ELEMENTOS NEUMÁTICOS (10)
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
6.- Elementos ActuadoresDefinición: “conjunto de elementos que se encargan de transformar la energía del aire comprimido en algún tipo de movimiento ”
CILINDROS NEUMÁTICOS
OTROS ELEMENTOS:
MOTORES NEUMÁTICOS
PINZAS
ACTUADORES ROTATIVOS ETC.
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
6.1.- Cilindros NeumáticosDefinición: “componentes del circuito neumático que transforman la energía del aire comprimido en movimiento lineal de avance o retroceso”
ELEMENTOS
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
6.1.- Cilindros NeumáticosCILINDRO DE SIMPLE EFECTO (S.E.)
Símbolo de uncilindro de simple efecto
Símbolo de uncilindro de simple efectocon retorno por muelle
Pequeños diámetros y carreras cortas.Operaciones sencillas de sujeción o expulsión.
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
6.1.- Cilindros NeumáticosCILINDRO DE DOBLE EFECTO (D.E.)
Símbolo de uncilindro de doble efecto
Más grandes que los de simple efecto.Operaciones de mayor fuerza y/o precisión.
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
6.1.- Cilindros NeumáticosAMORTIGUACIÓN
Símbolo de uncilindro de doble efectocon amortiguación fija
Símbolo de uncilindro de doble efecto
con amortiguación regulable
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
6.1.- Cilindros Neumáticos
CÁLCULO DE LA FUERZA DESARROLLADA POR UN CILINDRO
FACTORES
Diámetro del émboloDiámetro del vástago
Presión del airePérdidas por rozamientos, posibles fugas etc.
Resorte en cilindros de S.E.
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
6.1.- Cilindros NeumáticosCÁLCULO DE LA FUERZA
DESARROLLADA POR UN CILINDRO
Fuerza de avance en cilindros de D.E.
S.pFavance =
4
22 D
..pR..pFavance ππ ==
PÉRDIDAS
4
22 D
..p.R..p.Favance πηπη ==Si D < 40 mm. → η = 0,85Si D > 40 mm. → η = 0,95
p → presión relativa
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
6.1.- Cilindros Neumáticos
)dD
.(.p.)rR.(.p.Fretroceso 44
2222 −πη=−πη=
CÁLCULO DE LA FUERZA DESARROLLADA POR UN CILINDRO
Fuerza de retroceso en cilindros de D.E.
S.pFretroceso =
)dD
.(.p)rR.(.pFretroceso 44
2222 −π=−π=
PÉRDIDAS
Si D < 40 mm. → η = 0,85Si D > 40 mm. → η = 0,95
p → presión relativa
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
6.1.- Cilindros Neumáticos
x.kD
..p.x.KR..p.Favance −=−=4
22 πηπη
CÁLCULO DE LA FUERZA DESARROLLADA POR UN CILINDRO
Fuerza de avance en cilindros de S.E.
mavance FS.pF −=
x.KD
..px.KR..pFavance −=−=4
22 ππ
PÉRDIDAS
Si D < 40 mm. → η = 0,85Si D > 40 mm. → η = 0,95
p → presión relativa
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
6.1.- Cilindros NeumáticosCÁLCULO DEL CONSUMO DE AIRE DE UN CILINDRO
Consumo de aire en cilindros de D.E.
retrocesoavancecil VVV +=
carrera).rR..(
carrera).rR.(carrera.R.Vcil
22
222
2 −=
=−+=
πππ
aireatmciltrabajo de abs V.p V.p =
Ley de Boyle
carrera).rR..(p
pV
atm
trabajoaire
222 −= π carrera).rR..(p
p.nV
atm
trabajoaire
222 −= π“n” ciclos
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
6.1.- Cilindros NeumáticosCÁLCULO DEL CONSUMO DE AIRE DE UN CILINDRO
Condiciones normales: 20 ºC, 1 atm
Consumo de aire en cilindros de S.E.
avancecil VV =
carrera.R.Vcil2π=
aireatmciltrabajo de abs V.p V.p =Ley de Boyle
carrera.R.p
pV
atm
trabajoaire
2π= carrera.R.p
p.nV
atm
trabajoaire
2π=“n” ciclos
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PROBLEMAS DE CÁLCULO DE CILINDROS NEUMÁTICOS
1. Calcula la fuerza de un cilindro de doble efecto que tiene las siguientes características:Diámetro del cilindro: 80 mmDiámetro del vástago: 25 mmPresión de trabajo: 6 kp/cm2
2. Supón el mismo cilindro del ejercicio anterior. Si tiene una carrera de 700 mm y efectúa 5 ciclos por minuto ¿Cuánto aire consume dicho cilindro?
3. Se quiere diseñar un cilindro de simple efecto que utilice en su funcionamiento un volumen de aire de 800 cm3, cuya presión de trabajo sea 12,3 kp/cm2 y cuya carrera sea 29 cm.a) Hallar el diámetro del cilindrob) Calcular las fuerzas del mismo
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PROBLEMAS DE CÁLCULO DE CILINDROS NEUMÁTICOS
4. Un cilindro de doble efecto se mueve con aire comprimido. El diámetro de su émbolo es 63 mm y el de su vástago mide 20 mm, la presión del trabajo es 6 bar y la carrera 500 mm. Se pide: el volumen de aire en condiciones normales y temperatura constante que se necesita para éste cilindro.
5. Un cilindro de simple efecto de 1 cm de diámetro soporta un peso de 100 N y contiene en su interior 1 mol de gas ideal a la temperatura de 25 ºC. ¿A qué presión está sometido ese gas? ¿Cuál es su volumen?
6. Un cilindro de doble efecto, de 10 cm de carrera, cuyos émbolo y vástago tienen 8 cm y 2 cm de diámetro, respectivamente, se conecta a una red de aire a una presión de 10 kp/cm2. Considerando nulo el rozamiento ¿cuál será la fuerza ejercida por el vástago en la carrera de avance?¿y en la de retorno?Si este cilindro realiza 10 ciclos/minuto. ¿Cuál es su consumo de aire en condiciones normales?
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
PROBLEMAS DE CÁLCULO DE CILINDROS NEUMÁTICOS
7. El diámetro del émbolo de un cilindro de doble efecto es 75 mm y el del vástago 25 mm. Si la presión del aire es 5 kp/cm2, hallar:a) Las valores de la fuerza actuante en las carreras de avance yretornob) El consumo de aire en condiciones normales, si la carrera delémbolo es 10 cm y efectúa 30 ciclos por minuto.
8. El diámetro del émbolo de un cilindro de doble efecto es 100 mm., y el del vástago 30 mm. Si la presión absoluta del aire son 6 kp/cm2. Calcular:a) Los valores de la fuerza actuante en las carreras de avance yretorno.b) El consumo de aire en condiciones normales si la carrera son 12 cm., y efectúa 30 ciclos por minuto.c) El consumo de aire en las mismas condiciones si el cilindro fuera de simple efecto.
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
PROBLEMAS DE CÁLCULO DE CILINDROS NEUMÁTICOS
9. Si la presión relativa en un depósito de aire comprimido son 740 mm de Hg. ¿A qué presión absoluta está sometido dicho aire si ésta se mide en kp/cm2?
10. Un cilindro de doble efecto desarrolla una fuerza de avance de 2100 N y una fuerza de retroceso de 1830 N, siendo la presión del aire 5 kp/cm2. Si el cilindro consume 146 litros de aire en un minuto, periodo en el que realiza 30 ciclos completos, calcula la carrera de dicho cilindro si su rendimiento es 0,95.
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
6.2.- Otros Actuadores
CILINDROS DE MEMBRANA
Mismos símbolos que los cilindros normales.
CILINDROS DE DOBLE FUERZA
CILINDROS DE DOBLE VÁSTAGO
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
ACTUADORES DE GIRO
Definición: “dispositivos neumáticos que aprovechan la energía del aire para producir un movimiento de rotación no superior a 360º”
Símbolo de un actuadorde giro de doble efecto
Símbolo de un actuadorde giro de simple efecto
6.2.- Otros Actuadores
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
ACTUADORES ROTATIVOS DE PALETAS
Definición: “dispositivos neumáticos que aprovechan la energía del aire para producir un movimiento de rotación inferior a un determinado ángulo”
Mismos símbolos que los actuadores de giro
6.2.- Otros Actuadores
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
PINZAS NEUMÁTICASDefinición: “se emplean en la sujeción o amarre de piezas combinando la acción del aire con unas garras articuladas”
Símbolos
6.2.- Otros Actuadores
Apertura angular Apertura paralela
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
6.2.- Otros ActuadoresMOTORES NEUMÁTICOS
Símbolo
Principio de funcionamiento opuesto al de los compresores
Bajas potencias (10-15 CV)Elevadas velocidades (20000 rpm)
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
ELEMENTOS DE LAS INSTALACIONES NEUMÁTICAS
ELEMENTOS DE PRODUCCIÓN, TRATAMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DEL A.C (5)
ELEMENTOS ACTUADORES (6)
ELEMENTOS DE DISTRIBUCIÓN Y MANDO (7)
ELEMENTOS DE REGULACIÓN, CONTROL Y BLOQUEO (8)
DETECTORES NEUMÁTICOS (9)
OTROS ELEMENTOS NEUMÁTICOS (10)
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
7.- Elementos de Distribución y MandoVálvula: “es un elemento concebido para controlar el arranque, parada, dirección y sentido del flujo de aire en un circuito neumático”
VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS
VÁLVULAS DE MANDO
ACTUADORES:CILINDROS ETC.
CONTROLAN
CONTROLAN
Mismos principiosy mismos símbolos
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
7.- Elementos de Distribución y Mando
REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA
VÍAS: orificios de entrada y salida que comunican la válvula con el exterior
POSICIONES: formas de conectar las tuberías que confluyen en la válvula
Se representan mediante
LÍNEASSe representan mediante
CUADRADOS
1 posición
2 posiciones
3 posiciones
2 vías 4 vías
3 vías 5 vías
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
7.- Elementos de Distribución y Mando
REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA
Válvula Nº VÍAS / Nº POSICIONES
Válvula 2/2 Válvula 5/2
Válvula 4/2 Válvula 5/3
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
7.- Elementos de Distribución y Mando
REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA
CONEXIONES EXTERNAS
CONEXIÓN GENERAL
ESCAPE A LA ATMÓSFERAESCAPE CON TUBO CONECTADO
A LA ATMÓSFERA
CONEXIÓN CON TOMA DE PRESIÓN
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
7.- Elementos de Distribución y Mando
REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA
CONEXIONES INTERNAS
Flecha de sentido de flujo Cierre de paso Unión de conductos en un punto
EJEMPLOS
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA
ELEMENTOS DE PILOTAJE
Son aquellos elementos que hacen que la válvula pase de una posición a otra
MANDOMANUAL
MANDOMECÁNICO
GENÉRICO
PULSADOR
PALANCA
PEDAL
PALPADORMECÁNICO
MUELLE
RODILLO
RODILLOABATIBLE
7.- Elementos de Distribución y Mando
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA
ELEMENTOS DE PILOTAJE
Son aquellos elementos que hacen que la válvula pase de una posición a otra
MANDONEUMÁTICO
MANDOELÉCTRICO
POR PRESIÓNPOR DEPRESIÓN
SÓLO ELÉCTRICO(ELECTROVÁLVULA)
ELÉCTRICO YNEUMÁTICO
7.- Elementos de Distribución y Mando
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA
NOTACIÓN
Z,Y,X…12,14,16Elementos de pilotaje
R,S,T…3,5,7…Orificios de escape
A,B,C…2,4,6…Orificio de trabajo
P1Alimentador de presión
LETRASNÚMEROSFUNCIÓN
7.- Elementos de Distribución y Mando
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
ESTRUCTURA INTERNA DE LAS VÁLVULAS: EJEMPLOS
7.- Elementos de Distribución y Mando
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
ESTRUCTURA INTERNA DE LAS VÁLVULAS: EJEMPLOS
7.- Elementos de Distribución y Mando VIDEO CILINDROS
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
ELEMENTOS DE LAS INSTALACIONES NEUMÁTICAS
ELEMENTOS DE PRODUCCIÓN, TRATAMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DEL A.C (5)
ELEMENTOS ACTUADORES (6)
ELEMENTOS DE DISTRIBUCIÓN Y MANDO (7)
ELEMENTOS DE REGULACIÓN, CONTROL Y BLOQUEO (8)
DETECTORES NEUMÁTICOS (9)
OTROS ELEMENTOS NEUMÁTICOS (10)
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
8.- Elementos de Regulación, Control y Bloqueo
FUNCIONES
Permitir / Impedir el paso del aire en determinadas circunstancias
Modificar las características del flujo (presión, caudal)
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
VÁLVULAS ANTIRRETORNOPermiten la circulación del flujo en un sentido pero
bloquean su paso en sentido contrario.
Símbolo
8.- Elementos de Regulación, Control y Bloqueo
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
VÁLVULAS SELECTORASDos entradas de aire y una salida: selecciona
la entrada con mayor presión y bloquear la otra
Símbolo
8.- Elementos de Regulación, Control y Bloqueo
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
VÁLVULA DE SIMULTANEIDADDos entradas y una salida. La conducción de salida se abre si se
tiene aire a la misma presión en las dos entradas.
Símbolo
8.- Elementos de Regulación, Control y Bloqueo
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
VÁLVULAS REGULADORAS DE CAUDAL o DE ESCAPE
Regulan (reducen) el caudal mediante un estrangulamiento con el fin de conseguir que un cilindro se mueva más lentamente.
Símbolo
8.- Elementos de Regulación, Control y Bloqueo
UNIDIRECCIONAL BIDIRECCIONAL
Símbolo
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
VÁLVULAS REGULADORAS DE PRESIÓNCuanto más comprimido está el resorte, mayor será la presión del aire
Símbolo
8.- Elementos de Regulación, Control y Bloqueo
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
VÁLVULAS DE ESCAPE RÁPIDOSe utilizan cuando se quiere que la salida
del aire de un cilindro sea muy rápida
Símbolo
8.- Elementos de Regulación, Control y Bloqueo
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
SILENCIADORES
Tratan de disminuir, mediante una serie de laberintos, el ruidoque realiza el aire a presión al salir al exterior
Símbolo
8.- Elementos de Regulación, Control y Bloqueo
FESTO.COM
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
ELEMENTOS DE LAS INSTALACIONES NEUMÁTICAS
ELEMENTOS DE PRODUCCIÓN, TRATAMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DEL A.C (5)
ELEMENTOS ACTUADORES (6)
ELEMENTOS DE DISTRIBUCIÓN Y MANDO (7)
ELEMENTOS DE REGULACIÓN, CONTROL Y BLOQUEO (8)
DETECTORES NEUMÁTICOS (9)
OTROS ELEMENTOS NEUMÁTICOS (10)
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
Definición: Son elementos que detectan una magnitud en un circuito, generalmente presión o posición, y generan una determinada señal, neumática o eléctrica, a partir de ella.
Clasificación
De presión
De posición
Presóstato
Captadores de umbral de presión
Captador de fuga
Captador de proximidad
9.- Detectores Neumáticos
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
9.- Detectores Neumáticos
PRESÓSTATO
Convierten una señal de presión en una señal eléctrica
Símbolos
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
CAPTADORES DE UMBRAL DE PRESIÓN
Si no hay presión a la entrada, hacen que aparezca una presión a la salida igual a la presión de trabajo, que se encargará de accionar una válvula.
Si tenemos presión la entrada, la salida permanece cerrada.
Símbolos
9.- Detectores Neumáticos
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
CAPTADORES DE FUGA
Símbolo
9.- Detectores Neumáticos
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
CAPTADORES DE PROXIMIDAD
Símbolo
Si no hay ningún objeto cerca, el aire sale a la atmósfera; pero si se interpone un objeto a poca distancia, parte del aire retornará por el conducto central
9.- Detectores Neumáticos
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
ELEMENTOS DE LAS INSTALACIONES NEUMÁTICAS
ELEMENTOS DE PRODUCCIÓN, TRATAMIENTO Y DISTRIBUCIÓN DEL A.C (5)
ELEMENTOS ACTUADORES (6)
ELEMENTOS DE DISTRIBUCIÓN Y MANDO (7)
ELEMENTOS DE REGULACIÓN, CONTROL Y BLOQUEO (8)
DETECTORES NEUMÁTICOS (9)
OTROS ELEMENTOS NEUMÁTICOS (10)
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
AMPLIFICADORES DE SEÑAL
Símbolo
Recogen una señal de entrada débil y la transforman en una señal de salida de mayor valor
10.- Otros Elementos Neumáticos
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
TEMPORIZADORES
Símbolo
Proporcional una señal de presión a la salida después de transcurrido un tiempo desde la recepción de la señal de entrada
100%
2
1
12
3
10.- Otros Elementos Neumáticos
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 1
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 2
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 3
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 4
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 5
2
1 3
2
1 3
1 A
1 S
0 S
0 Z
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 6
4 2
51
3
2
1 3
1 A
1 S
0 S
0 Z
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B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 7
0V
+24V
1Y
S1
4 2
51
3
1Y
21
3
1 A
1 S
0 S0 Z
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 9
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 11
50%
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 12
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 13
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 14
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 15
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 16
1 12
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 17
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 18
2
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 19
1 12
50%
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1S2 1S3
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 20
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 21
80%
50%
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2
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Tecnología Industrial II 2º de Bachillerato Tecnológico
B. T. I Tema 1.- Automatismos Neumáticos
EJEMPLO 22
Cada vez que se pulsa 1S el cilindro realiza una carrera, bien de entrada o de salida, y no realiza la siguiente hasta que no se vuelve a pulsar
4 2
51
3
14 12
4 2
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