Ventanas corredizas

Neumática.

La neumática es una fuente de energía de fácil obtención y tratamiento para el control de máquinas y otros elementos sometidos a movimiento. La generación, almacenaje y utilización del aire comprimido resultan relativamente baratos y además ofrece un índice de peligrosidad bajo en relación a otras energías como la electricidad y los combustibles gaseosos o líquidos. Así mismo, ofrece una alternativa altamente segura en lugares de riesgo de explosión por deflagración, donde otras energías suponen un riesgo importante por la producción de calor, chispas, etc.

Por estas ventajas las instalaciones de aire comprimido son ampliamente usadas en todo tipo de industrias, incluso en todo tipo de transporte, aéreo, terrestre y marítimo.

Cilindro neumático de movimiento lineal.

El cilindro neumático consiste en un cilindro cerrado con un pistón en su interior que se desliza y trasmite su movimiento al exterior mediante un vástago.

Se compone de las tapas traseras y delanteras, de la camisa donde se mueve el pistón, del propio pistón, de las juntas estáticas y dinámicas del pistón y del anillo rescatador que limpia el vástago de suciedad.

El cilindro neumático guiado dos o más vástagos rígidos guiados proporcionan una antirotación al mecanismo acoplando al cilindro, evitando las fuerzas radiales y de torsión que la carga ejercería en un cilindro normal.

El cilindro neumático de impacto mueve el vástago a gran velocidad (10 m/s) y se utiliza en la prensa para trabajos de embutición, remachado, etc.

El cilindro neumático de rotación proporciona un movimiento de rotación gracias a una cremallera unida al vástago o a un elemento rotativo de paletas.

Cilindro neumático de doble efecto.

En el cilindro neumático de doble efecto, el aire a presión entra por el orificio de la cámara trasera y, al llenarla, hace avanzar el vástago, que en su carrera comprime el aire de la cámara delantera que se escapa al exterior a través del correspondiente orificio. En la carrera inversa del vástago se invierte el proceso, penetrando ahora el aire por la cámara delantera y siendo evacuada al exterior por el orificio de la cámara trasera.

Figura 3.18: Cilindro neumático de doble efecto.

La fuerza ejercida por el aire comprimido lleva al émbolo, en cilindros de doble efecto, a realizar un movimiento de traslación en los dos sentidos. Se dispone de una fuerza útil tanto en la ida como en el retorno.

Los cilindros de doble efecto se emplean especialmente en los casos en que el émbolo tiene que realizar una misión también al retornar a su posición inicial. En principio, la carrera de los cilindros no está limitada, pero hay que tener en cuenta el pandeo y doblado que puede sufrir el vástago salido. También en este caso, sirven de empaquetadura los labios y los émbolos de las membranas.

Cilindros neumáticos de simple efecto.

El cilindro neumático de simple efecto funciona de forma similar exceptuando que la carrera inversa se efectúa gracias a la acción del muelle.

Estos cilindros tienen una sola conexión de aire comprimido. No pueden realizar trabajos más que en un sentido. Se necesita aire sólo para un movimiento de traslación. El vástago retorna por el efecto de un muelle incorporado o de una fuerza externa.

Figura 3.19: Cilindro de simple efecto.

El resorte incorporado se calcula de modo que haga regresar el émbolo a su posición inicial a una velocidad suficientemente grande.

En los cilindros de simple efecto con muelle incorporado, la longitud de éste limita la carrera. Por eso, estos cilindros no sobrepasan una carrera de unos 100 mm.

Se utilizan principalmente para sujetar, expulsar, apretar, levantar, alimentar, etc.

 Cálculos de los cilindros neumáticos

Las principales variables a considerar en la selección de los cilindros neumáticos son las fuerzas de los cilindros, la carga el consumo de aire y la velocidad del pistón.

 Fuerzas del cilindro

La fuerza del cilindro es una función del diámetro del cilindro, de la presión del aire y el roce del émbolo, que depende de la velocidad del émbolo y que se toma en el momento de arranque. L a fuerza que el aire que ejerce sobre el pistón es:

= ∗ ∗ ó (3.56)

Trabajando en unidades del Sistema Internacional de Unidades (SI), la longitud es el metro (m), la fuerza viene dada un newton (N) y la presión en Pascal (Pa) que es presión ejercida por una fuerza de 1 N ( Newton) sobre una superficie de 1m2 normal a la misma, o sea N/m2. Como el Pascal es una unidad muy pequeña se utiliza el bar equivalente a 1000 000 pascal. Otras equivalencias del bar con unidades de presión son:

1 = 0,987 = 1,02 = 1,020 . . . = 750 . .

Para comodidad del cálculo se utiliza la fuerza de Newton, la presión en bar, el diámetro en mm. Y la superficie de mm2. De este modo, la formula anterior pasa a ser:

= ( )∗100000∗ ó ( )

100000 =

( )∗ ó ( )

10

Para los cilindros de simple efecto, la fuerza es la diferencia entre la fuerza del aire y la del muelle.

=

−

=

∗

−

Paire= presión del aire [bar]

Fmuelle= fuerza muelle [newton]

Los cilindros de doble efecto no cuentan con un resorte para volver a su posición de equilibrio, a si su fuerza no disminuye en la carrera de avance, pero sí en su carrera de retroceso, debido a la disminución del área de émbolo por la existencia de vástago. Las expresiones matemáticas correspondientes son:

= ∗ ∗ (3.58)

= ∗ ∗ (3.59)

El rozamiento del pistón en su movimiento es equivalente a un valor comprendido entre el 3% y el 10% de la fuerza calculada.