Ejercicios Resueltos de Neumática Industrial: Cilindros, Válvulas y Circuitos

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Cálculos Fundamentales en Neumática

1. Cálculo de Fuerza en Pistón Neumático

Problema 1: Calcula la fuerza que ejercerá un pistón de 5 cm de diámetro, si le llega aire procedente de una tubería a 6 bar de presión.

Solución y Consideraciones del SI

Para operar en el Sistema Internacional (SI), la presión debe convertirse a Pascales (Pa) y la superficie del pistón (A = π · r²) debe estar en metros cuadrados (m²).

2. Cálculo de Caudal

Problema 2: Calcula el caudal que circula por una tubería por la que pasan 5 m³ en una hora.

Solución

3. Fuerza y Consumo de Aire en Cilindro de Simple Efecto (Taladradora)

Problema 3: Una taladradora utiliza un cilindro de simple efecto para desplazar el portabrocas. El desplazamiento del vástago es de 60 mm, el diámetro del émbolo es de 5 cm y el diámetro del vástago es de 1 cm. La presión del aire suministrada es de 7 bar.

Calcula la fuerza que ejerce el vástago y el consumo de aire.

Solución

  1. Fuerza del vástago
  2. Consumo de aire (calculado en cm³)

4. Dimensionamiento y Caudal en Cilindro de Simple Efecto (Plegadora)

Problema 4: Una plegadora de chapa utiliza un cilindro neumático de simple efecto.

  1. Calcula el diámetro mínimo que debe tener el émbolo si la fuerza que tiene que realizar es de 8000 N y la presión del compresor es de 6 bar.
  2. Calcula el caudal de aire que debe suministrar el compresor si se hacen 20 pliegues por minuto y la carrera del vástago es de 50 cm.

5. Características de un Cilindro de Doble Efecto

Problema 5: Un cilindro de doble efecto tiene un émbolo de diámetro 10 cm, un vástago de diámetro 4 cm y una carrera de 30 cm. La presión del aire que envía el compresor es de 6 bar.

  1. Dibuja su símbolo.
  2. Calcula la fuerza que ejerce el vástago en el avance y en el retroceso.
  3. Calcula el volumen de aire que consume en el avance y en el retroceso.

Circuitos Neumáticos y Funcionamiento

6. Identificación y Funcionamiento del Circuito 1

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Componentes

  • A) Compresor
  • B, C) Dos válvulas 3/2 con pilotaje mediante pulsador y retroceso por muelle.
  • D) Cilindro de doble efecto.

Funcionamiento

Mientras se presiona el pulsador B, el vástago avanza (sale). Retrocede cuando se mantiene presionado el pulsador C. Cuando se sueltan los pulsadores, el cilindro se queda en la posición en la que se encuentre en ese momento.

7. Identificación y Funcionamiento del Circuito 2

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Componentes

  • A) Compresor
  • B) Válvula 3/2 con pilotaje mediante palanca con enclavamiento.
  • C) Cilindro de simple efecto.

Funcionamiento

Cuando se acciona la palanca B, el vástago sale hasta el final. Retrocede cuando volvemos a accionar la palanca B. Cada vez que movemos la palanca, el vástago cambia de posición (sale o entra).

8. Identificación y Funcionamiento del Circuito 3 (Control Eléctrico)

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Componentes

  • A) Compresor
  • B) Válvula 4/2 con pilotaje eléctrico y retroceso por muelle.
  • C) Válvula estranguladora unidireccional.
  • D) Cilindro de doble efecto.

Funcionamiento

El vástago del cilindro sale lentamente (el aire pasa estrangulado) cuando se acciona la electroválvula (se conecta a la corriente eléctrica).

El vástago se recoge cuando se desconecta la electroválvula.

9. Identificación y Funcionamiento del Circuito 4 (Lógica AND/OR)

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Componentes

  • A) Compresor
  • B, C) Válvulas 3/2 con pilotaje mediante palanca y retroceso por muelle.
  • D, E) Válvulas 3/2 con pilotaje mediante pedal y retroceso por muelle.
  • F) Válvula de simultaneidad (Función AND).
  • G) Válvula selectora (Función OR).
  • H) Válvula 4/2 con pilotaje y retroceso neumático.
  • I) Cilindro de doble efecto.

Funcionamiento

El vástago del cilindro avanza (sale) cuando se accionan a la vez las palancas B y C (lógica AND).

El vástago se recoge cuando se acciona el pedal D o el pedal E (lógica OR).

10. Identificación y Funcionamiento del Circuito 5 (Secuencia Automática)

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Componentes

  • A) Compresor
  • B) Válvula 3/2 con pilotaje mediante palanca y retroceso por muelle.
  • C) Válvula 4/2 con pilotaje y retroceso neumático.
  • D) Válvula 3/2 con pilotaje mediante rodillo (final de carrera) y retroceso por muelle.
  • E) Cilindro de doble efecto.

Funcionamiento

El vástago del cilindro avanza (sale) cuando se acciona la palanca B (la válvula C cambia de posición).

Cuando el propio vástago, al salir, toca el rodillo D (final de carrera), la válvula C cambia de posición nuevamente y el vástago se recoge automáticamente.

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