TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO

 
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TLALNEPANTLA
 
 
AUTOMATIZACION INDUSTRIAL
 
 
ING. CARLOS LINARES NAVARRO
 
 
ALUMNO ZEPEDA REYES JOSUÉ JAIR

INGENIERIA MECANICA

17251370

1M7
ACTIVIDAD NO. 2 TIPOS DE ACTUADORES Y
VÁLVULAS HIDRÁULICAS Y SU
SIMBOLOGÍA.
 ACTUADORES
• El trabajo de estudio de la automatización de una máquina no acaba con el esquema del automatismo a
realizar, sino con la adecuada elección del receptor a utilizar y la perfecta unión entre éste y la máquina a
la cual sirve. En un sistema neumático los receptores son los llamados actuadores neumáticos o
elementos de trabajo, cuya función es la de transformar la energía neumática del aire comprimido en
trabajo mecánico.

• Los actuadores neumáticos se clasifican en dos grandes grupos:

• — Cilindros

• — Motores

Aunque el concepto de motor se emplea para designar a una máquina que transforma energía en trabajo
mecánico, en neumática sólo se habla de un motor si es generado un movimiento de rotación, aunque es
también frecuente llamar a los cilindros motores lineales
 Clasificación:
Aunque en esencia los actuadores neumáticos e hidráulicos son idénticos, los
neumáticos tienen un mayor rango de compresión y además existen diferencias
en cuanto al uso y estructura.
Se clasifican en actuadores lineales y giratorios.
Hay tres tipos de actuadores neumáticos: los que realizan movimientos lineales, los que realizan
movimientos rotativos y los que realizan movimientos oscilantes.

ACTUADORES NEUMÁTICOS LINEALES

El cilindro neumático consiste en un cilindro cerrado con un pistón en su interior

que desliza y que transmite su movimiento al exterior mediante un vástago. Se
compone de las tapas trasera y delantera, de la camisa donde se mueve el
pistón, del propio pistón, de las juntas estáticas y dinámicas del pistón y del anillo
rascador que limpia el vástago de la suciedad.

Los cilindros neumáticos independientemente de su forma constructiva,

representan los actuadores más comunes que se utilizan en los circuitos
neumáticos. Existen dos tipos fundamentales de los cuales derivan
construcciones especiales.

Existen diferentes tipos de cilindros neumáticos. Según la forma en que

se realiza el retroceso del vástago, los cilindros se dividen en dos grupos:
— Cilindros de simple efecto.
— Cilindros de doble efecto.
Los actuadores
se pueden clasificar en dos tipos lineales y rotativos.
Entre los actuadores lineales destacan los cilindros.
Los cilindros se emplean cuando se desea un movimiento rectilíneo alternativo. Pueden utilizarse para
desplazar objetos, para mover brazos de robots, etc. Los más conocidos son los de simple efecto y los de
doble efecto.
Cilindro de simple efecto: se trata de un tubo cilíndrico cerrado dentro del cual hay un émbolo unido a un
vástago que se desplaza unido a él. Por un extremo hay un orificio para entrar o salir el aire y en el otro está
albergado un muelle que facilita el retorno del vástago.
Este tipo de cilindro trabaja en un solo sentido, cuando el aire entra en él. El retroceso y desalojo del aire se
produce por la fuerza del melle que está albergado en el interior del cilindro.
La fuerza de empuje que realiza hacia fuera el vástago corresponde con la fórmula.
Fuerza = Presión del aire * Superficie del émbolo - Fuerza del muelle

Cilindro de simple efecto retorno por muelle

Cilindro de doble efecto: se trata de un tubo cilíndrico cerrado con un diseño muy parecido al cilindro de
simple efecto, pero sin el muelle de retorno, el retorno se hace por medio de otra entrada de aire.
Este tipo de cilindro trabaja en los dos sentidos, cuando el aire entra en él produce fuerza y desaloja el
aire que está en el otro compartimento. El retroceso y desalojo del aire se produce cuando el aire entra
por el otro orificio.

Los cilindros de doble efecto pueden ser:

— Sin amortiguación.
— Con amortiguación.

Cilindro de doble efecto Símbolo del cilindro de doble efecto

Los cilindros de doble efecto presentan las siguientes ventajas sobre los
cilindros de simple efecto:
— Posibilidad de realizar trabajo en los dos sentidos.
— No se pierde fuerza para comprimir el muelle.
— No se aprovecha toda la longitud del cuerpo del cilindro como
carrera útil.
Por el contrario, tienen el inconveniente de que consumen doble cantidad de aire comprimido que un
cilindro de doble efecto
El resto de los cilindros que se indican a continuación derivan de los dos anteriores: Cilindro de doble
vástago, cilindro tándem, cilindro telescópico, cilindro dúplex gemelo, cilindro sin vástago, etc.

Todos estos cilindros pueden llevar amortiguación, que puede ser regulable, para que el movimiento sea
lo menos brusco posible.
En el siguiente tabla que contiene las representaciones simbólicas de diferentes tipos de cilindros que se
emplean en los esquemas de instalaciones neumáticas e hidráulicas.
ACTUADORES NEUMÁTICOS GIRATORIOS:
Los actuadores rotativos o giratorios son los encargados de transformar la energía neumática en energía
mecánica de rotación. Dependiendo de si el móvil de giro tiene un ángulo limitado o no, se forman los dos
grandes grupos a analizar:
Actuadores de giro limitado Son aquellos que proporcionan movimiento de giro pero no llegan a producir
una revolución (exceptuando alguna mecánica particular como por ejemplo piñón – cremallera). Existen
disposiciones de simple y doble efecto para ángulos de giro de 90º, 180º..., hasta un valor máximo de unos
300º (aproximadamente).
Motores neumáticos Proporcionan un movimiento rotatorio constante. Se caracterizan por proporcionar un
elevado número de revoluciones por minuto.
Dentro de los actuadores rotativos, también conocidos como motores neumáticos o hidráulicos, existen
diferentes tipos: Motor de paletas, motor de engranaje, motor de pistones, etc. En la imagen se muestran los
símbolos correspondientes a un motor neumático no reversible (1) y un motor reversible de volumen de
desplazamiento variable (2).

esta imagen muestra también un actuador que realiza movimientos oscilantes, el cual es un cilindro rotativo
que hace la función de motor oscilante (3).
ACTUADORES DE GIRO LIMITADO:
Actuador de paleta: El actuador de giro de tipo paleta quizá sea el más representativo dentro del grupo que
forman los actuadores de giro limitado. Estos actuadores realizan un movimiento de giro que rara vez supera
los 270º, incorporando unos topes mecánicos que permiten la regulación de este giro. Están compuestos por
una carcasa, en cuyo interior se encuentra una paleta que delimita las dos cámaras. Solidario a esta paleta, se
encuentra el eje, que atraviesa la carcasa exterior. Es precisamente en este eje donde obtenemos el trabajo, en
este caso en forma de movimiento angular limitado. Tal y como podemos apreciar en la figura, el
funcionamiento es similar al de los actuadores lineales de doble efecto. Al aplicar aire comprimido a una de
sus cámaras, la paleta tiende a girar sobre el eje, siempre y cuando exista diferencia de presión con respecto a
la cámara contraria (generalmente comunicada con la atmósfera).

Los cilindros que funcionan como actuadores giratorios, de giro limitado, son el cilindro giratorio de pistón-
cremallera-piñón en el que el movimiento lineal des pistón es transformado en un movimiento giratorio
mediante un conjunto de piñón y cremallera y el Cilindro de aletas giratorias de doble efecto para ángulos
entre 0° y 270°. En la siguiente figura el cilindro pistón-cremallera-piñón:
 Motor de paletas símbolo de un motor motor de paletas de dos sentidos

Motor de paletas: genera movimiento rotativo continuo. El aire entra por una parte y hace que giren las
paletas, la herramienta se encuentra sujeta sobre el eje de giro. Se trata del motor neumático más
utilizado, puede dar una potencia de hasta 20 CV y velocidades desde 3000 a 25000 rpm.
Cilindro basculante: genera movimiento alternativo en una dirección u otra. Se trata de un cilindro con
dos entradas de aire que hacen mover una paleta que contiene un eje de giro al cual está sujeto el objeto
que queremos mover, por ejemplo un limpia parabrisas
Actuador hidráulico :
Son los encargados de dotar de movimiento a la estructura mecánica Los actuadores hidráulicos, pueden
ser clasificados de acuerdo con la forma de operación, funcionan en base a fluidos a presión. Existen tres
grandes grupos:

Cilindro hidráulico

Motor hidráulico

Motor hidráulico de oscilación

características:
La precisión obtenida es mayor que la s de los actuadores neumáticos

Permiten desarrollar elevadas fuerzas y pares

Estabilidad frente a cargas estáticas

Elevada capacidad de carga y relación potencia peso

Auto lubricación y robustez

ACTUADORES HIDRÁULICOS LINEALES
Los cilindros hidráulicos de movimiento lineal son utilizados comúnmente en aplicaciones donde la
fuerza de empuje del pistón y su desplazamiento son elevados. Los cilindros hidráulicos pueden ser de
simple efecto, de doble efecto y telescópicos. - En el primer tipo, el fluido hidráulico empuja en un
sentido el pistón del cilindro y una fuerza externa (resorte o gravedad) lo retrae en sentido contrario. El
cuerpo del cilindro es la caja externa tubular y contiene el pistón, el sello del pistón y el vástago.
“Calibre” es el término usado para indicar el diámetro del pistón. El extremo del pistón del cilindro
(algunas veces llamado “extremo ciego”) se conoce como el extremo de la cabeza. El extremo desde el
cual el vástago se extiende y se retrae se conoce como el extremo del vástago.
El cilindro telescópico
contiene otros de menos diámetro en su interior y se expanden en etapas, son muy utilizados en grúas.
Está constituido por los tubos cilíndricos y vástago de émbolo. En el avance sale primero el émbolo
interior, siguiendo desde dentro hacia fuera los siguientes vástagos o tubos. La reposición de las barras
telescópicas se realiza por fuerzas externas. La fuerza de aplicación está determinada por la superficie
del émbolo menor.

Otros elementos en los cilindros son: Sellos Los sellos se usan en diferentes partes del cilindro, como
se muestra en la figura. El sello del pistón se usa entre el pistón y la pared del cilindro.
Amortiguadores La figura muestra un cilindro con amortiguadores.

Cuando un cilindro en movimiento llega a un extremo muerto (como sucede al final de la carrera del
cilindro), la acción que experimenta se conoce como “carga de choque”. Cuando un cilindro está sujeto a
una carga de choque, se usan amortiguadores para minimizar el efecto.
ACTUADORES HIDRÁULICOS ROTATIVOS
Motor hidráulico El motor hidráulico convierte la energía hidráulica en energía mecánica. El motor
hidráulico usa el flujo de aceite enviado por la bomba y lo convierte en un movimiento rotatorio para
impulsar otro dispositivo (por ejemplo, mandos finales, diferencial, transmisión, rueda, ventilador, otra
bomba, etc.). Varios tipos de motores hidráulicos se usan en la industria. Proporcionan una velocidad
determinada relativamente constante a través de su variada gama de presiones. Cuando alcanzan su máximo
par, su velocidad cae rápidamente debido a que el fluido hidráulico se escapa a través de una válvula de
alivio dejando el motor sin alimentar. Entre los tipos de motores hidráulicos se encuentran: los motores de
paletas, de pistón axial o radial, de engranajes y rotor.
Motores de aire comprimido
Su ángulo de giro no está limitado, hoy es uno de los elementos de trabajo más empleados que trabajan con
aire comprimido.
Tipos de motores
-embolo
-aletas
-engranajes
Motores de émbolo
Su accionamiento se realiza por medio de cilindros de movimiento alternativo, el aire comprimido acciona a
través de una biela el cigüeñal del motor.
La potencia de estos motores depende:
a.- de la presión de entrada
b.- del número de émbolos
c.- de la superficie y velocidad de los émbolos.
Existen dos tipos de motores de émbolos
a.- Motor de émbolo axial
b.- Motor de émbolo radial
El funcionamiento de ambos es idéntico.
Constan de cinco cilindros dispuestos axialmente, la fuerza se transforma por medio de un plato oscilante en
un movimiento rotativo. El aire lo reciben dos cilindros simultáneamente al objeto de equilibrar el par y
obtener un funcionamiento normal. Estos motores se ofrecen para giro a derechas y a izquierdas
Motores de aletas
Son de construcción sencilla y por tanto de reducido peso, constan de un rotor excéntrico dotado de
ranuras, el cual gira en una cámara cilíndrica.
En las ranuras se deslizan unas aletas, que son empujadas contra la pared interior del cilindro por el efecto
de la fuerza centrífuga, y en otros casos por medio de resortes o muelles, garantizándose así la
estanqueidad de las diversas cámaras.
Es suficiente una pequeña cantidad de aire para empujar las aletas, y se va dilatando a medida que el
volumen de la cámara aumenta

Motor de engranajes
En estos motores, el par de rotación es generado por la presión que ejerce el aire sobre los flancos de los
dientes de los piñones engranados, uno de los piñones es solidario con el eje del motor.
Estos motores se utilizan generalmente en máquinas propulsores de gran potencia, su sentido de rotación es
reversible.
Válvulas
Con el objeto de controlar la circulación del aire en una dirección u otra se necesitan elementos de mando y
control.
Existen varios métodos para accionar las válvulas y cada uno tiene su símbolo:

Las válvulas pueden tener 2, 3, 4, o 5 conexiones y pueden tener 2, 3, o 4 posiciones. Para nombrar una
válvula se pone primero el número de conexiones, después el número de posiciones, separados ambos por
una barra inclinada, a continuación se nombra su forma de accionamiento y por último su forma de retorno.

A continuación estudiaremos los tipos de válvulas más comunes:

Válvula 3/2: Una de sus principales aplicaciones es permitir la circulación de aire hasta un cilindro de
simple efecto, así como su evacuación cuando deja de estar activado.
Válvula 5/2: Una de sus principales aplicaciones es controlar los cilindros de doble efecto.
A continuación se ve su constitución interna. Se trata de una válvula activa por un pulsador y retorno por
muelle. En estado de reposo, permite la circulación de aire entre los terminales 4 y 5, y entre 1 y 2, el terminal
3 está bloqueado. Cuando la activamos, permite la circulación de aire entre los terminales 1 y 4, y entre 2 y 3,
ahora el terminal 5 se encuentra bloqueado.
El modelo más utilizado de este tipo de válvula es el activo y retorno con aire.
Válvula OR (O): Se trata de una válvula que implementa la función OR, esto es, cuando penetra el aire por
cualquiera de sus entradas hace que este salga por la salida. Se utiliza para activar cilindros desde dos
lugares distintos.
Válvula AND (Y): Se trata de una válvula que implementa la función AND, esto es, sólo permite pasar el
aire a la salida cuando hay aire con presión por las dos entradas a la vez. Se utiliza para hacer circuitos de
seguridad, el cilindro sólo se activará cuando existe presión en las dos entradas.
Válvula antirretorno: Se encarga de permitir el paso del aire libremente cuando circular desde el terminal 2
al 1. Mientras que no permite circular el aire desde el terminal 1 al 2.

Válvula estranguladora unidireccional: Se encarga de permitir el paso del aire libremente cuando circular
desde el terminal 2 al 1. Mientras que estrangula el aire cuando circula desde el terminal 1 al 2. Se utiliza
para hacer que los cilindros salgan o entren más lentamente.
SIMBOLOGIA NORMALIZADA DE NEUMATICA E HIDRAULICA.
Normas (ISO 1219 1 e ISO 1219 2).
A nivel internacional la norma ISO 1219 1 e ISO 1219 2, que se ha adoptado, se encarga de representar
los símbolos que se deben utilizar en los esquemas neumáticos e hidráulicos. Existen otras normas que
complementan a la anterior.
Para que nosotros podamos conocer todas las simbologías debemos de revisar por completo estas normas,
ahora veremos algunas de las simbologías de acuerdo a su clasificación.
Designación de conexiones, normas básicas de representación.
Las válvulas de regulación y control, se nombran y representan con arreglo a su constitución, de manera
que se indica en primer lugar el número de vía y a continuación el número de posiciones.
Su representación sigue las siguientes reglas:
1.Cada posición se indica por un cuadrado.
2.Se indica en cada casilla, las canalizaciones, el sentido del flujo y la situación de las conexiones.
3.Las vías de las válvulas se dibujan en la posición de reposo.
4.El desplazamiento a la posición de trabajo se realiza transversalmente, hasta que las canalizaciones
coinciden con las vías en la nueva posición.
5.También se indica el tipo de mando que modifica la posición de la válvula

La norma establece la identificación de los orificios de las válvulas, debe seguir la siguiente norma:
Puede tener una identificación numérica o alfabética.
La representación completa de las válvulas puede ser:

Bombas y compresores.
Mecanismos (actuadores).
valvulas
Válvulas de bloqueo, flujo y presión.
Bibliografia:
Merkle, D, A, “Hidráulica nivel básico”, Festo Didactic GmbH & Co. Festo, Alemania, 2003.
Schrader Bellows Parker, Hidráulica Industrial, Programa de Desarrollo Profesional en
Automatización
Actividad No. 3 Diseño de motores neumáticos.
Salvador Millan, Calculo y Diseño de Circuitos en Aplicaciones Neumáticas. Pág. 70-98