Cilindros de doble efecto.
Disponen de dos cámaras de aire, con una vía de entrada cada una de ellas.
Introduciendo aire a presión en una cámara y comunicando la otra cámara con la atmósfera, el cilindro se desplaza hasta llenar la cámara de aire a presión.
Los cilindros de doble efecto realizan trabajo en ambos sentidos, tanto al salir como al entrar.
Tienen un consumo de aire comprimido elevado al necesitar llenar una cámara para cada movimiento.
Fuerza y velocidad del cilindro al salir y al entrar.
La fuerza que hace el cilindro es directamente proporcional a la presión y a la sección del émbolo. Al salir toda la superficie del émbolo se encuentra sometida a la presión del aire comprimido, por tanto la fuerza que desarrolla el cilindro es la máxima posible.
La velocidad con la que saldrá el vástago depende del caudal que sea capaz de suministrar el compresor en la vía de entrada de la cámara hasta llegar a llenar toda la cámara de aire a presión.
Al replegarse, la fuerza del cilindro será algo menor, ya que tendremos que descontar la superficie del vástago, al no estar sometida a la presión del aire comprimido, ya que queda fuera de la cámara de aire.
En cambio el llenado de la cámara será más rápido, ya que el volumen de la cámara es menor al tener que descontar el espacio que ocupa el vástago y por tanto la velocidad al replegarse será mayor que al salir.
Amortiguación del golpe final en el cilindro.
Existen diferentes formas de amortiguar el golpe final del émbolo contra las culatas. La más sencilla es la amortiguación tipo P, o topes elásticos situados en los extremos de las cámaras.
Amortiguación PPV. Al aproximarse al final de recorrido, el embolo amortiguador tapona la salida principal del aire y obliga al aire a salir por la canaladura. Al final de la canaladura tenemos un tornillo que permite regular la abertura. De esta forma ralentizamos la evacuación del aire y reducimos la velocidad de desplazamiento del cilindro en los extremos de su recorrido.
Necesitamos ajustar el estrangulamiento en función de la fuerza que realice el cilindro.
Amortiguación PPS. Consiste en uno casquillos acoplados al vástago, y provistos de unas microranuras que al llegar al final de recorrido obligan al aire comprimido a salir por ellas.
Las microranuras se cierran al aumentar la presión o esfuerzo que realiza el cilindro, de este modo se autoajustan con la variación de carga del cilindro.
La amortiguación PPS no necesita ajustarse.
Cilindros de simple efecto.
Disponen únicamente de una cámara de aire. Al presurizar dicha cámara el vástago se desplazará hacia el otro extremo.
El cilindro vuelve a su posición inicial gracias a un muelle interior.
Existe un pequeño orificio en el lado del muelle para evitar contrapresiones.
Realizan esfuerzo únicamente en un sentido, ya que el desplazamiento con el muelle le sirve únicamente para retroceder a su posición de reposo.
Existen cilindros de simple efecto sin muelle que colocados en posición vertical se repliegan por efecto de un peso sobre ellos.
La ventaja principal de estos cilindros es que el consumo de aire comprimido es aproximadamente el 50 % comparado con un cilindro de doble efecto.
Sin embargo el muelle dificulta la construcción y limita la carrera efectiva de este tipo de cilindros.
Además el efecto del muelle reduce la efectividad de la fuerza máxima del cilindro.
Cilindros sin vástago.
En el cilindro sin vástago, un émbolo separa ambas cámaras.
Un acoplamiento mediante imán une el émbolo con la corredera. Al no disponer de vástago tiene el doble de carrera para la misma longitud de cilindro en comparación con un cilindro de doble efecto.
Al ser un cilindro simétrico, la fuerza del cilindro y la velocidad del émbolo es la misma en las dos direcciones.
La fuerza que puede hacer el cilindro está limitada por la fuerza del imán. Si se sobrepasa esta fuerza, la corredera se separará del émbolo.
Para evitar está limitación se utilizan cilindros sin vástago de doble banda. El problema que tienen es que no es un sellado perfecto y pueden aparecer fugas de aire.
En la imagen puede verse la sección de un cilindro sin vástago.
Cilindros giratorios.
El cilindro giratorio convierte el movimiento longitudinal de un vástago en movimiento giratorio mediante un juego de cremallera y piño.
En la imagen puede verse un despiece completo de un cilindro giratorio.
Una variante del cilindro rotativo, sería el actuador oscilante. Representado en la imagen, el actuador oscilante tiene un recorrido máximo de 270 º.
Cilindros multiposición
Compuestos por dos cilindros en serie, permite el posicionamiento del vástago de salida en tres posiciones diferentes.
La posición intermedia permite posicionamientos de aproximación.
Cilindros tándem
Utilizados para grandes esfuerzos, permite el acoplamiento de hasta cuatro cilindros.
Cilindros de fuelle
Proporcionan elevadas fuerzas en carreras cortas. Se utilizan como sistemas de amortiguación o como supresión de vibraciones.
Fuerza de hasta 70.000 Newtos.
El músculo neumático es un sistema de contracción de membrana, es decir, un tubo flexible que se contrae cuando se aplica presión.
Realizan hasta 10 veces más fuerza que un cilindro convencional. Se utilizan para aplicaciones de tracción.
Pinzas neumáticas
En automatización se utilizan para agarrar o sujetar piezas.
Pueden ser cilindros de doble o de simple efecto.
En el caso de cilindros de simple efecto por seguridad al darles presión sueltan la pieza
Simbología
En este video repasamos la simbología de los principales actuadores neumáticos.
Cálculo de cilindros. Fuerza y consumo de aire.
Fuerza. La fuerza que hace un cilindro puede calcularse multiplicando la presión de trabajo por el área útil del émbolo y por un coeficiente de reducción. F = P x S x 0,7
Consumo de aire. El consumo de aire puede calcularse multiplicando el volumen de las cámaras por el número de ciclos.
Festo dispone de una aplicación para el cálculo de cilindros. Los datos de entrada son:
- Masa.
- Tiempo de posicionamiento.
- Tipo de amortiguación.
- Recorrido o carrera.
- Presión de trabajo.
Cilindros neumáticos.
PRACTICA 1
Comprobar que la fuerza de un cilindro de doble efecto es mayor en su cámara trasera, para ello alimentar con presión ambas cámaras y observar como el vástago sale completamente.
Comprobar como la velocidad es mayor al retroceder.
