Tipos y características técnicas de cilindros y motores neumáticos

Resumen

El documento clasifica los actuadores lineales y rotativos neumáticos (cilindros de membrana, tándem, de doble vástago, de impacto y actuadores giratorios) y explica sus ventajas e inconvenientes. Después describe las características técnicas de los cilindros (fuerza, carrera y velocidad) y los motores neumáticos de émbolo y de paletas, junto con sus rasgos generales.

Puntos clave

El cilindro de membrana genera mucha fuerza con gran superficie, pero tiene poco recorrido y mucho consumo.
El cilindro de doble vástago ofrece igual fuerza en ida y en vuelta y mejor guiado, aunque reduce la fuerza de salida.
El cilindro tándem produce doble fuerza con el mismo diámetro, a costa de doble consumo y mayor longitud.
La fuerza de un cilindro depende de la presión, del diámetro y del rozamiento de las juntas, que resta entre un 3% y un 20%.
La velocidad de un cilindro depende de la presión, de las secciones de válvulas y cilindros, de la fuerza a vencer, de las amortiguaciones y del tipo de cilindro.
Los motores de émbolo alcanzan hasta 5000 rpm y 25 CV, mientras que los de paletas alcanzan hasta 24 CV y son reversibles.
Los motores de aire comprimido son pequeños, ligeros, fiables, insensibles al polvo y al agua, y requieren mantenimiento nulo.

Ponte a prueba

Tipos de Actuadores Lineales y Rotativos Neumáticos

Cilindro de Membrana

Mucha superficie = mucha Fuerza (F).
Poco recorrido.
Mucho consumo.
Retorno por fuerza externa.

Cilindro de Membrana Enrollable

Construcción sencilla.
Pocos rozamientos, poco desgaste, poca pérdida por calor.
Poca sujeción del vástago.
Poco recorrido.
Buena estanqueidad.
Solo esfuerzos axiales.

Cilindro de Doble Vástago

Mejor guiado (3 puntos de apoyo).
Igual Fuerza de ida y Fuerza de vuelta.
Puede realizar 2 trabajos a la vez (un lado sin fuerza).

Inconvenientes del Doble Vástago

Reducimos la Fuerza de salida.
Más rozamientos.
Hay que repartir la fuerza para dos trabajos.

Cilindro Tándem

Produce doble fuerza con el mismo diámetro.
Vástago más grueso para más Fuerza.
Doble consumo.
Más diferencia entre Fuerza de ida y Fuerza de vuelta.
Mucha longitud para poco recorrido.
Muchos mecanismos.

Cilindro de Impacto

Muy robusto.
Poco recorrido.
La Fuerza no se mantiene, es instantánea.
Válvula necesaria.

Actuador Giratorio (Limitado)

No da ni una vuelta entera (solo 300º).
A mayor diámetro, mayor momento, pero mayor consumo.
Difícil estanqueidad.
Poca Fuerza en relación al tamaño.
Poco usado en neumática, más en hidráulica.

Actuador Rotativo Estándar

Buena sujeción del vástago.
Buena estanqueidad.
Buena relación Fuerza y consumo.
Hasta 2 vueltas.
Fuerza de ida y Fuerza de vuelta iguales.

Características Técnicas de los Cilindros Neumáticos

Fuerza

Depende de la Presión (P), el diámetro y del rozamiento de las juntas. (Se utiliza el mismo sistema de medidas y se resta del 3% al 20% por rozamiento).

Longitud de Carrera

Carrera máxima (requiere buen guiado si la carrera es larga).

Velocidad

La velocidad está determinada por:

Presión del aire.
Longitud de la alimentación.
Sección de las válvulas.
Sección de los cilindros.
Fuerza a vencer.
Con o sin amortiguaciones.
Si es de impacto.
Válvula de escape rápido.
Estrangulación regulable.
Tipo de cilindro.
Sección del tubo de alimentación.
Calidad final del cilindro.

Motores Neumáticos

Motor de Émbolo (Pistón)

Más pistones = velocidad constante.
Más pistones = más Fuerza, más Consumo (C).
Velocidades hasta 5000 rpm.
Potencia hasta 25 CV.
Diseños axiales y radiales.
Siempre dos cilindros con aire para velocidad constante y evitar puntos muertos.

Motor de Paletas (Láminas)

Más láminas = Velocidad constante (Vcte) y Presión (P).
Poco tamaño.
De 3 a 10 láminas.
Velocidades muy altas.
Potencia hasta 24 CV.
Pocas piezas = poco mantenimiento.
Buena estanqueidad.
Reversible (funciona en ambas direcciones).

Características Generales de los Motores de Aire Comprimido

Permiten regular de forma continua y sencilla la velocidad y la Fuerza.
Pequeñas dimensiones y poco peso.
Gran fiabilidad y sin sobrecargas.
Insensibles al polvo, agua, campos magnéticos y cambios de temperatura.
Ausencia de explosión.
Velocidad muy grande.
Mantenimiento nulo.
Fácil cambio de sentido.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre el cilindro de doble vástago y el tándem?

El cilindro de doble vástago tiene mejor guiado y la misma fuerza en ida y en vuelta, pero reduce la fuerza de salida. El tándem produce doble fuerza con el mismo diámetro, pero consume el doble y es más largo para poco recorrido.

¿De qué depende la fuerza de un cilindro neumático?

Depende de la presión del aire, del diámetro del cilindro y del rozamiento de las juntas. Según el texto, al resultado se le resta entre un 3% y un 20% por rozamiento.

¿Por qué los motores de paletas necesitan poco mantenimiento?

Tienen pocas piezas, por lo que requieren poco mantenimiento. Además ofrecen buena estanqueidad y funcionan en ambos sentidos.