Fundamentos Neumatica Electroneumatica FESTO PDF

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Neumática Electroneumática Fundamentos Libro de texto 4 2 14 12 84 5 1 3 82 14 12 84 5 4 1 2 3 82 Festo Didactic 573031 ES Nº de artículo: 573031 Actualización: 12/2009 Autores: Frank Ebel, Siegfried Idler, Georg Prede, Dieter Scholz Gráficos: Doris Schwarzenberger Layout: 26.11.2010, Frank Ebel © F...

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Neumática Electroneumática Fundamentos

Libro de texto

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1 3

82

12

14

84

5

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82

Festo Didactic 573031 ES

Nº de artículo: Actualización: Autores: Gráficos: Layout:

573031 12/2009 Frank Ebel, Siegfried Idler, Georg Prede, Dieter Scholz Doris Schwarzenberger 26.11.2010, Frank Ebel

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, 73770 Denkendorf, Alemania, 2010 Internet: www.festo-didactic.com E-mail: [email protected] Sin nuestra expresa autorización, queda terminantemente prohibida la reproducción total o parcial de este documento, asi como su uso indebido y/o su exhibición o comunicación a terceros. De los infractores se exigirá el correspondiente resarcimiento de daños y perjuicios. Quedan reservados todos los derechos inherentes, en especial los de patentes, de modelos registrados y estéticos.

Contenido Prólogo

_____________________________________________________________________________ 11

1 1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.3

Aplicaciones en la técnica de automatización __________________________________________ Sumario _________________________________________________________________________ Propiedades de la neumática ________________________________________________________ Criterios relacionados con los equipos de trabajo _______________________________________ Criterios relacionados con los sistemas de control ______________________________________ Desarrollo de sistemas de control neumáticos __________________________________________

13 13 14 15 15 16

2 2.1 2.1.1 2.1.2 2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3

Conceptos básicos de la neumática __________________________________________________ Fundamentos físicos _______________________________________________________________ Ley de Newton ___________________________________________________________________ Presión _________________________________________________________________________ Propiedades del aire _______________________________________________________________ La ley de Boyle-Mariotte____________________________________________________________ Ley de Gay-Lussac ________________________________________________________________ Ecuación general de los gases _______________________________________________________

17 17 17 18 19 19 20 21

3 3.1 3.1.1 3.1.2 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.2.5 3.2.6 3.2.7 3.3 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4

Generación y alimentación de aire comprimido ________________________________________ Preparación de aire comprimido _____________________________________________________ Consecuencias de la utilización de aire comprimido preparado de modo deficiente ____________ Nivel de presión __________________________________________________________________ Compresores _____________________________________________________________________ Compresor de émbolo alternativo ____________________________________________________ Compresor de membrana ___________________________________________________________ Compresor de émbolos rotativos _____________________________________________________ Compresor helicoidal ______________________________________________________________ Compresor de flujo ________________________________________________________________ Regulación ______________________________________________________________________ Tiempo de utilización ______________________________________________________________ Acumulador de aire comprimido _____________________________________________________ Secador de aire ___________________________________________________________________ Secador por frío __________________________________________________________________ Secador por adsorción _____________________________________________________________ Secador por absorción _____________________________________________________________ Distribución de aire _______________________________________________________________ Dimensionamiento de los tubos _____________________________________________________ Resistencia al flujo ________________________________________________________________ Material de los tubos ______________________________________________________________ Disposición de los tubos ___________________________________________________________

22 22 22 23 23 23 24 24 25 25 25 26 27 29 30 30 31 34 34 34 35 36

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Contenido

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3.6 3.6.1 3.6.2 3.6.3 3.6.4

Unidad de mantenimiento __________________________________________________________ Filtro de aire comprimido ___________________________________________________________ Válvula reguladora de presión _______________________________________________________ Lubricador del aire comprimido ______________________________________________________ Combinaciones de equipos _________________________________________________________

37 37 39 41 43

4 4.1 4.1.1 4.1.2 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5 4.2.6 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.4.4 4.5 4.5.1 4.5.2 4.5.3 4.5.4 4.6 4.6.1 4.6.2 4.6.3 4.6.4

Sistemas de accionamiento y actuadores _____________________________________________ Cilindros de simple efecto __________________________________________________________ Función _________________________________________________________________________ Músculo neumático _______________________________________________________________ Cilindros de doble efecto ___________________________________________________________ Cilindro neumático con amortiguación final ____________________________________________ Cilindro tándem __________________________________________________________________ Cilindro con doble vástago __________________________________________________________ Cilindro multiposición______________________________________________________________ Cilindro giratorio __________________________________________________________________ Actuador giratorio o basculante _____________________________________________________ Cilindros sin vástago ______________________________________________________________ Cilindro de cinta __________________________________________________________________ Cilindro con cinta hermetizante ______________________________________________________ Cilindro con acoplamiento magnético _________________________________________________ Técnicas de manipulación __________________________________________________________ Unidad giratoria y lineal ____________________________________________________________ Pinzas neumáticas ________________________________________________________________ Conjuntos de aspiración ____________________________________________________________ Generadores de vacío ______________________________________________________________ Propiedades de los cilindros ________________________________________________________ Fuerza del émbolo ________________________________________________________________ Carrera __________________________________________________________________________ Velocidad del émbolo ______________________________________________________________ Consumo de aire __________________________________________________________________ Motores _________________________________________________________________________ Motores de émbolo _______________________________________________________________ Motores de aletas _________________________________________________________________ Motores de engranajes_____________________________________________________________ Motores de turbina (motores de flujo) ________________________________________________

45 45 46 46 48 48 49 50 50 51 51 52 52 52 53 53 54 54 56 56 58 58 59 60 60 62 63 63 64 64

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Contenido

5 5.1 5.1.1 5.1.2 5.1.3 5.2 5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.3 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 5.5 5.5.1 5.5.2 5.5.3 5.5.4 5.5.5 5.6 5.6.1 5.6.2 5.6.3 5.6.4 5.7 5.7.1 5.7.2 5.7.3 5.8 5.9 5.9.1 5.9.2

Válvulas distribuidoras ____________________________________________________________ Tareas __________________________________________________________________________ Electroválvulas ___________________________________________________________________ Accionamiento de un cilindro de simple efecto _________________________________________ Accionamiento de un cilindro de doble efecto __________________________________________ Construcción _____________________________________________________________________ Válvulas de asiento _______________________________________________________________ Válvulas de corredera ______________________________________________________________ Datos neumáticos _________________________________________________________________ Tipos de accionamiento de válvulas distribuidoras ______________________________________ Válvulas de 2/2 vías _______________________________________________________________ Válvulas de 3/2 vías _______________________________________________________________ Válvula de corredera de 3/2 vías, accionamiento manual _________________________________ Válvula de leva de 3/2 vías _________________________________________________________ Válvula neumática de 3/2 vías _______________________________________________________ Electroválvula de 3/2 vías __________________________________________________________ Válvulas distribuidoras servopilotadas ________________________________________________ Funcionamiento del servopilotaje en válvulas distribuidoras de accionamiento manual y mecánico_________________________________________________ Válvula de 3/2 vías con rodillo, servopilotada __________________________________________ Funcionamiento del servopilotaje en válvulas distribuidoras de accionamiento eléctrico _______ Electroválvula de 3/2 vías, servopilotada ______________________________________________ Comparación entre válvulas de accionamiento directo y válvulas servopilotadas ______________ Válvulas de 5/2 vías _______________________________________________________________ Válvula neumática de 5/2 vías _______________________________________________________ Válvula neumática biestable de 5/2 vías ______________________________________________ Electroválvula de 5/2 vías, servopilotada ______________________________________________ Electroválvula biestable de 5/2 vías, servopilotada ______________________________________ Válvulas de 5/3 vías _______________________________________________________________ Válvulas neumáticas de 5/3 vías _____________________________________________________ Electroválvula servopilotada de 5/3 vías, centro a escape ________________________________ Significado de la posición central ____________________________________________________ Valor de caudal de válvulas _________________________________________________________ Funcionamiento admisible de válvulas ________________________________________________ Montaje de válvulas con rodillo ______________________________________________________ Montaje de las válvulas ____________________________________________________________

6 6.1 6.1.1 6.1.2 6.1.3 6.1.4 6.1.5 6.1.6

Válvulas de cierre, reguladoras de caudal y reguladoras de presión; combinaciones de válvulas 93 Válvulas de cierre _________________________________________________________________ 93 Válvulas antirretorno ______________________________________________________________ 93 Elementos de procesamiento________________________________________________________ 93 Válvula de simultaneidad: Función lógica de Y __________________________________________ 94 Válvula selectora: Función lógica de O ________________________________________________ 94 Válvula de escape rápido ___________________________________________________________ 95 Válvulas de cierre _________________________________________________________________ 96

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65 65 65 65 66 67 68 68 69 71 72 72 72 73 74 76 78 78 78 80 81 82 82 82 83 85 86 87 87 88 90 91 92 92 92

5

Contenido

6

6.2 6.2.1 6.2.2 6.2.3 6.2.4 6.2.5 6.3 6.3.1 6.3.2 6.3.3 6.4 6.4.1

Válvulas reguladoras de caudal ______________________________________________________ 96 Válvulas estranguladoras ___________________________________________________________ 96 Válvulas de estrangulación y antirretorno _____________________________________________ 97 Estrangulación del aire de alimentación _______________________________________________ 98 Estrangulación del aire de escape ____________________________________________________ 98 Utilización de los tipos de estrangulación______________________________________________ 98 Válvulas reguladoras de presión ____________________________________________________ 100 Válvula reguladora de presión ______________________________________________________ 100 Válvula limitadora de presión ______________________________________________________ 100 Válvula de secuencia _____________________________________________________________ 101 Combinación de válvulas __________________________________________________________ 101 Válvula temporizadora ____________________________________________________________ 102

7 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.5.1 7.5.2 7.5.3 7.5.4 7.5.5 7.5.6 7.5.7

Terminales de válvulas ___________________________________________________________ Medidas para la optimización del funcionamiento de válvulas individuales _________________ Ventajas de válvulas individuales optimizadas ________________________________________ Válvulas optimizadas, montaje en bloque ____________________________________________ Conexión eléctrica de bloques de válvulas ____________________________________________ Conceptos de instalación modernos _________________________________________________ Ventajas de los conceptos de instalación modernos ____________________________________ Componentes de control, para la instalación más sencilla _______________________________ Terminal de instalación ___________________________________________________________ Cableado con conexión multipolo ___________________________________________________ Estructura de un sistema de bus de campo ___________________________________________ Funcionamiento de un sistema de bus de campo _______________________________________ Tipos de buses de campo __________________________________________________________

104 104 104 105 106 107 107 107 108 108 109 110 110

8 8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4 8.1.5 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.3 8.3.1 8.3.2

Neumática proporcional __________________________________________________________ Reguladores de presión proporcionales ______________________________________________ Función de una válvula proporcional, reguladora de presión _____________________________ Utilización de una válvula proporcional, reguladora de presión ___________________________ Control del banco de prueba _______________________________________________________ Esquema de distribución de una válvula proporcional, reguladora de presión _______________ Funcionamiento de una válvula proporcional, reguladora de presión ______________________ Válvulas distribuidoras proporcionales _______________________________________________ Función de una válvula proporcional _________________________________________________ Utilización de una válvula proporcional ______________________________________________ Esquema de distribución de una válvula proporcional___________________________________ Función de indicación de caudal de una válvula proporcional _____________________________ Actuador neumático de posicionamiento _____________________________________________ Utilización de un actuador neumático de posicionamiento ______________________________ Construcción de un actuador neumático de posicionamiento ____________________________

111 111 111 112 112 113 113 114 114 115 115 116 117 117 117

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Contenido

9 9.1 9.2 9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.3 9.4 9.4.1 9.4.2 9.4.3 9.4.4 9.5 9.6 9.7 9.7.1 9.7.2 9.7.3 9.7.4 9.7.5 9.7.6 9.7.7

Fundamentos de la electrotecnia ___________________________________________________ Corriente continua y corriente alterna ________________________________________________ Ley de Ohm _____________________________________________________________________ Conductor eléctrico_______________________________________________________________ Resistencia eléctrica ______________________________________________________________ Fuente de tensión ________________________________________________________________ Potencia eléctrica ________________________________________________________________ Funcionamiento de un electroimán __________________________________________________ Estructura de un electroimán _______________________________________________________ Aplicaciones de electroimanes _____________________________________________________ Resistencia inductiva con tensión alterna _____________________________________________ Resistencia inductiva con tensión continua ___________________________________________ Funcionamiento de un condensador eléctrico _________________________________________ Funcionamiento de un diodo _______________________________________________________ Mediciones en un circuito eléctrico __________________________________________________ Definición: Medir ________________________________________________________________ Indicaciones de seguridad _________________________________________________________ Forma de proceder al efectuar mediciones en un circuito eléctrico_________________________ Medición de tensión ______________________________________________________________ Medición de intensidad ___________________________________________________________ Medición de resistencia ___________________________________________________________ Fuentes de errores en mediciones realizadas en un circuito eléctrico ______________________

118 118 119 119 120 120 120 121 122 122 122 123 123 124 125 125 126 126 126 127 127 128

10 10.1 10.2 10.2.1 10.2.2 10.2.3 10.3 10.3.1 10.3.2 10.4 10.4.1 10.4.2 10.4.3 10.4.4 10.5 10.6

Componentes y módulos de la parte de mando eléctrico _______________________________ Fuente de alimentación ___________________________________________________________ Pulsador y selector _______________________________________________________________ Contacto normalmente abierto _____________________________________________________ Contacto normalmente cerrado _____________________________________________________ Conmutador ____________________________________________________________________ Sensores para detección de posiciones y control de la presión ___________________________ Detectores de finales de carrera ____________________________________________________ Detectores de proximidad _________________________________________________________ Relés y contactores_______________________________________________________________ Construcción de un relé ___________________________________________________________ Aplicaciones de relés _____________________________________________________________ Relé de remanencia ______________________________________________________________ Relé de temporización ____________________________________________________________ Construcción de un contactor ______________________________________________________ Unidades de control pequeñas _____________________________________________________

130 130 131 131 132 132 133 133 134 140 140 141 142 142 143 145

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Contenido

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11 11.1 11.1.1 11.1.2 11.2 11.2.1 11.2.2 11.2.3 11.2.4 11.2.5 11.2.6 11.2.7 11.2.8

Descripciones de secuencias funcionales ____________________________________________ Diagramas de funciones de máq...