Cilindros Neumáticos: Tipos y Funcionamiento

Cilindro de simple efecto: Dispone de un solo orificio de entrada/salida de aire, normalmente gobernado por una válvula 3/2 NC. Trabaja en un solo sentido. Al inyectar el aire por el orificio, el vástago sale. Al dejar de inyectar aire, el retroceso del vástago se produce automáticamente debido al muelle interior. El desplazamiento del émbolo por acción del aire comprimido tiene lugar solamente en el sentido de la carrera de avance. El retroceso se consigue gracias a la intervención de otra fuerza interna o externa, generalmente por la acción de un muelle de retorno incorporado en el interior del cilindro.

Cilindro de doble efecto:

Dispone de dos orificios de entrada/salida de aire, normalmente gobernado por una válvula 4/2 o por una 5/2. Trabaja en ambos sentidos. Al inyectar el aire por el orificio de la izquierda, el vástago sale. Al dejar de inyectar aire, el vástago se queda parado. El retroceso del vástago se produce al inyectar aire por el orificio de la derecha. Los cilindros de doble efecto son los más utilizados a nivel industrial, ya que presentan una serie de ventajas frente a los de simple efecto:

• Pueden desarrollar trabajo en ambos sentidos.
• No hay pérdida de esfuerzo por compresión del muelle de retorno.
• Su régimen de funcionamiento se puede ajustar con mucha precisión.
• La carrera, tanto de avance como de retroceso, corresponde a toda la longitud del cilindro.

Componentes del Grupo Compresor

Compresor: Es el elemento básico del grupo. Su función es aumentar la presión del aire que se aspira de la atmósfera reduciendo el volumen en el que se encuentra. Suele ir provisto de un filtro para eliminar las impurezas.

Motor auxiliar: Se encarga de comunicar el movimiento al eje del compresor. Según el tipo de instalación, puede ser eléctrico o de combustión.

Refrigerador: La temperatura del aire a la salida del compresor puede llegar a unos 150°C, pero hay que disminuirla hasta unos 25 °C, eliminando también parte del agua que contiene (hasta un 80%).

Refrigerador: La temperatura del aire a la salida del compresor puede llegar a unos 150°C, pero hay que disminuirla hasta unos 25 °C, eliminando también parte del agua que contiene (hasta un 80%).

Depósito: Acumula el aire a presión cuando sale del compresor, de esta manera se almacena el aire y se utiliza cuando sea necesario. Suelen llevar incorporados dispositivos de seguridad, como manómetros, termómetros, válvulas de escape (para liberar la presión) y un purgador (para eliminar las partículas de impurezas del aire que se acumulan al condensar el aire por aumento de la P y disminución de la T).

Unidad de mantenimiento (conjunto FRL): La calidad del aire comprimido es esencial para el buen funcionamiento y la duración de las instalaciones neumáticas. Para ello hay que someterlo a tres operaciones previas para acondicionar el aire antes de introducirlo en el circuito: filtración, regulación y lubricación.

El filtro somete el aire a un proceso de centrifugado, proyectando así las impurezas contra las paredes del filtro que caen por gravedad a una cámara. Posteriormente pasa por un cartucho filtrante completando así su limpieza y, además, se encarga de eliminar el exceso de humedad.

El regulador asegura una presión estable en el circuito. Va unido a un manómetro que mide la presión del aire antes de introducirlo en el circuito.

El lubricador añade aceite nebulizado al aire comprimido, evitando así la oxidación de los componentes del circuito y asegurando el deslizamiento de las partes móviles.

Materiales: Tipos de Enlace

Iónico: metal + no metal. El metal tiene electrones libres que fácilmente van a ocupar los huecos libres del no metal, dando lugar a un proceso de ionización, creándose cationes (+) en el caso del metal y aniones (-) en el caso del no metal. Los materiales iónicos son duros, frágiles, eléctrica y térmicamente estables. Los cerámicos pertenecen a este grupo.

Covalente: se comparten electrones en la última capa de valencia entre elementos no metálicos. Podemos decir que los electrones pertenecen a ambos átomos.

Metálico: los átomos están muy juntos de manera que los electrones de la capa de valencia no pertenecen a ningún átomo en concreto, pudiendo circular libremente de un átomo a otro. Los metales y sus aleaciones presentan este tipo de uniones. Son, por tanto, buenos conductores térmicos y eléctricos y, además, no son frágiles, tienen un comportamiento plástico (se deforman antes de romperse).

Ventajas y Desventajas de los Materiales

Las ventajas de los metales incluyen su alta resistencia mecánica, su conductividad eléctrica y térmica, su maleabilidad y su durabilidad. Sin embargo, algunas desventajas son su susceptibilidad a la corrosión, su peso en comparación con otros materiales más ligeros, como los polímeros, y en algunos casos, su costo relativamente alto de producción. Además, algunos metales pueden ser tóxicos en ciertas formas o concentraciones.

Las ventajas de los plásticos incluyen su versatilidad en aplicaciones industriales, su ligereza, durabilidad y resistencia a la humedad. Además, son relativamente económicos de producir. Sin embargo, las desventajas son su impacto ambiental debido a la contaminación por desechos plásticos, su lenta degradación, la emisión de sustancias tóxicas durante su fabricación y la dificultad para reciclar algunos tipos de plásticos.

Las ventajas de la madera incluyen su aspecto estético, su capacidad de ser renovable y biodegradable, y su resistencia al calor y al ruido. Sin embargo, las desventajas pueden ser su vulnerabilidad a la humedad, insectos y fuego, así como su necesidad de mantenimiento regular para prevenir la pudrición y el deterioro.

Metales Más Usados

1. Hierro y Acero:

   – Características: Fuerte, duro, maleable y conductor de electricidad.

   – Aplicaciones: Construcción de estructuras, maquinaria, herramientas, vehículos, y en la industria manufacturera en general.

2. Aluminio:

   – Características: Ligero, resistente a la corrosión y conductor de electricidad.

   – Aplicaciones: Fabricación de aviones, automóviles, envases de alimentos, ventanas, y en la industria de la construcción.

3. Cobre:

   – Características: Buen conductor de electricidad y calor, maleable y resistente a la corrosión.

   – Aplicaciones: Cables eléctricos, tuberías, sistemas de fontanería, componentes electrónicos y en la fabricación de monedas.

4. Zinc:

   – Características: Resistente a la corrosión, maleable y conductor de electricidad.

   – Aplicaciones: Revestimientos galvanizados para protección contra la corrosión, baterías, aleaciones metálicas y en la fabricación de productos químicos.

5. Níquel:

   – Características: Resistente a la corrosión, maleable y conductor de electricidad.

   – Aplicaciones: Aleaciones para la fabricación de acero inoxidable, baterías recargables, monedas y en la industria química.

Propiedades Mecánicas de los Materiales

Elasticidad: capacidad de deformarse y recuperar su forma inicial frente a un esfuerzo de tracción.

Plasticidad: capacidad de deformarse sin romperse.

Ductilidad: capacidad de deformarse sin romperse en hilos frente a un esfuerzo de tracción.

Maleabilidad: capacidad de deformarse en láminas frente a un esfuerzo de compresión.

Tenacidad: capacidad de no romperse (puede deformarse) frente a un impacto brusco.

Fragilidad: capacidad de romperse frente a un esfuerzo brusco.

Dureza: capacidad de ser rayado o penetrado.

Fatiga: capacidad de soportar esfuerzos mecánicos repetitivos cíclicos.

Resistencia mecánica general: capacidad para resistir a fuerzas y deformaciones bajo carga.

Resiliencia: capacidad de un metal para absorber energía sin sufrir deformaciones permanentes.

Tratamientos Superficiales

Recubrimiento de capa metálica: Estos tratamientos consisten en introducir una capa de material metálico en la superficie de la pieza mediante diversas técnicas.

• Por inmersión: se somete a la pieza en un baño del material metálico a difundir, por ejemplo, el galvanizado (introducir zinc). Se consigue buena resistencia a la corrosión.
• Por electrólisis: la pieza hace de cátodo en un baño donde el material precipita. Se usa sobre todo para adornos como, por ejemplo, el dorado o el plateado.

Recubrimiento de capa no metálica: Consiste en inyectar materiales no metálicos sobre la superficie de la pieza. Los más usados son los esmaltes (cerámicos vítreos) y los cerámicos tradicionales.

El esmaltado puede ser de dos tipos:

• Esmaltado húmedo: se coloca agua y los polvos de esmalte. Luego se calienta en un horno para que el material difunda en la superficie.
• Esmaltado seco: es igual, pero sin necesidad de colocar agua.

En general, estos procesos sirven para:

Tratamientos Térmicos

Temple

Consiste en elevar el acero a una temperatura elevada y luego le sigue un enfriamiento rápido. Se consigue así martensita, un tipo de acero con una superficie muy dura, pero muy frágil. El recocido va después del temple.

Recocido

Consiste en calentar el metal, mantener la temperatura y luego dejarlo enfriar lentamente en un horno hasta que alcance la temperatura ambiente. Hay varios tipos:

• Homogeneización: Conseguir estructuras con granos más pequeños y regulares, es decir, estructuras más homogéneas.
• Regeneración: Aumentar la ductilidad y reducir dureza, resistencia y fragilidad.
• Estabilización: Aliviar tensiones internas producidas por los trabajos de deformación en frío como, por ejemplo, la forja.