Fundamentos de Cilindros, Motores y Válvulas en Sistemas Neumáticos

Cilindros Magnéticos

Los cilindros magnéticos llevan un anillo magnético sobre el émbolo. Gracias a este componente y al uso de interruptores magnéticos o detectores, es posible determinar la posición del vástago con mayor exactitud.

Construcción del Cilindro

El cilindro de émbolo está compuesto por un tubo, tapas posterior y anterior, vástago, casquillo de cojinete, aro rascador, piezas de unión y juntas.

• Tubo: Fabricado generalmente de acero.
• Tapas: La tapa posterior (fondo) y la anterior se fabrican en fundición. La fijación al tubo se realiza mediante tirantes, roscas o bridas.
• Vástago: Fabricado en acero con un porcentaje de cromo que lo protege contra la corrosión.
• Estanqueidad y movimiento: Para facilitar el movimiento del vástago, se monta un collarín en la tapa anterior y un casquillo de cojinete metálico revestido de plástico. Delante del casquillo se ubica un aro rascador que impide la entrada de partículas de polvo al interior del cilindro. Las juntas y anillos se utilizan para la obturación estática.

Cálculos y Parámetros de Funcionamiento

• Fuerza del émbolo: Depende de la presión del aire, el diámetro del cilindro y el roce de las juntas.
• Longitud de carrera: No debe ser excesiva en cilindros neumáticos, ya que el sistema se encarece por el alto consumo de aire. Además, en carreras largas, el esfuerzo sobre el vástago y los cojinetes es muy elevado. Para evitar riesgos, se recomienda utilizar vástagos de mayor diámetro.
• Velocidad del émbolo: Depende de la presión del aire, la longitud de la tubería, el volumen de la cámara interna y el caudal. Para modificarla, se debe actuar sobre el caudal o la sección del émbolo.

Motores Neumáticos

Generan un movimiento rotativo mediante cilindros en movimiento alternativo conectados a una biela. Dos cilindros reciben aire comprimido simultáneamente para equilibrar el par y obtener un funcionamiento estable. La potencia de estos motores depende de la presión de entrada, el número de émbolos, su superficie y la velocidad. Pueden cambiar el sentido de giro a izquierda o derecha.

Motor de Paletas

Consiste en un rotor con ranuras que gira en una cámara cilíndrica. Entre las ranuras se deslizan una o varias paletas, empujadas contra las paredes internas por fuerza centrífuga y aire comprimido. Su velocidad de operación oscila entre las 3000 y 8500 rpm.

Válvulas y Funciones Lógicas

• Válvula selectora (OR): Posee dos entradas y una salida. El aire comprimido entra por una vía, obtura la otra y circula hacia la salida.
• Válvula de simultaneidad (AND): Posee dos entradas y una salida. El aire comprimido pasa a la salida solo cuando hay presión en ambas entradas; si una señal falta, se interrumpe el caudal de salida.

Válvulas de Caudal

• Válvula de bloqueo: Bloquean el caudal en un sentido y permiten el paso en el contrario.
• Válvula de caudal: Influye sobre el caudal de aire comprimido en ambos sentidos de flujo.
• Válvula de estrangulación unidireccional: Estrangula el caudal de aire en un sentido. La válvula antirretorno cierra el paso, obligando al aire a pasar por la estrangulación. En sentido contrario, el aire circula libremente por la válvula antirretorno abierta.
• Limitación de caudal de alimentación: Estas válvulas estrangulan el aire que entra al cilindro. Una mínima variación de carga provoca una gran variación en la velocidad de avance.