Circuitos Neumáticos
Los circuitos neumáticos combinan actuadores, válvulas y controles para realizar un trabajo útil. Comprender el diseño de circuitos es esencial para la resolución de problemas y la optimización.
Elementos Básicos del Circuito
Símbolos ISO 1219
Cilindro (doble efecto): Compresor:
┌─────────────────┐ ┌───┐
│ ┌─┐ │ │ ◇ │
│══════│●│════════│ └─┬─┘
│ └─┘ │ │
└─────────────────┘
Válvula 5/2: Filtro:
┌─────────────────┐ ┌───┐
│ 4 ╲ ╱ 2 │ │ ▽ │
│ ╲ ╱ │ │───│
│ ╳ │ │ │ │
│ ╱ ╲ │ └─┬─┘
│ 5 ╱ ╲ 3 │
│ 1 │ Regulador:
└─────────────────┘ ┌─○─┐
│ ▽ │
Válvula de retención: Silenciador: └───┘
─▷─ ─◁═
Circuito de Cilindro de Simple Efecto
El circuito neumático más simple.
Cilindro
┌────────────────┐
│ ┌─┐ │
│══════│●│═══════│
│ └┬┘ │
│ Resorte │
└───────│────────┘
│
┌───────┴───────┐
│ Válvula 3/2 │
│ ┌─────────┐ │
│ │ 2 │ │
│ │ ╲ ╱ │ │
│ │ ╲ ╱ │ │
│ │ 3 1 │ │
│ └────┬────┘ │
└───────│───────┘
│
Suministro
Operación
- Válvula en reposo: Puerto 2 bloqueado, el cilindro se retrae (resorte)
- Válvula accionada: Puerto 1→2 conectado, el cilindro se extiende
Circuito de Cilindro de Doble Efecto
Circuito estándar para la mayoría de las aplicaciones industriales.
Cilindro
┌──────────────────┐
│ ┌─┐ │
A ───│═══│●│════════════│─── B
│ └─┘ │
└───────┬──────────┘
│
┌───────────┴───────────┐
│ │
┌───┴───┐ ┌────┴───┐
│Control│ │ Control│
│Flujo │ │ Flujo │
└───┬───┘ └────┬───┘
│ │
│ ┌───────────┐ │
└────┤ 4 2 ├──────┘
│ ╲ ╱ │
│ ╲ ╱ │
│ ╳ │
│ ╱ ╲ │
│ ╱ ╲ │
│ 5 1 3 │
└─────┬─────┘
│
Suministro
Operación
- Posición 1 de la válvula: Suministro→Puerto 2→Extender, Puerto 4→Escape
- Posición 2 de la válvula: Suministro→Puerto 4→Retraer, Puerto 2→Escape
Métodos de Control de Velocidad
Circuito de Escape Controlado (Preferido)
Cilindro
┌──────────┐
│ ┌─┐ │
A ───│═══│●│════│─── B
│ └─┘ │
└────┬─────┘
│
┌────┴────┐
│ ─▷─ │ ← Válvula de retención (flujo libre ENTRADA)
│ │ │
│ ─◁─ │ ← Válvula de aguja (salida restringida)
└────┬────┘
│
Válvula
Beneficios:
- Velocidad constante independientemente de los cambios de carga
- El cilindro mantiene la presión total durante la carrera
- Mejor control de la desaceleración
Circuito de Entrada Controlada
┌────┴────┐
│ ─▷─ │ ← Válvula de aguja (entrada restringida)
│ │ │
│ ─◁─ │ ← Válvula de retención (flujo libre SALIDA)
└────┬────┘
Usar cuando:
- Se tiran cargas (cilindro en tensión)
- Cilindros verticales que se mueven hacia abajo
Meter-Out is Usually Better
Meter-out proporciona un control de velocidad más consistente porque el cilindro ve la presión total durante el movimiento.
Circuitos de Secuencia
Secuencia Dependiente de la Presión
El cilindro B se extiende solo después de que el cilindro A complete la carrera.
Cilindro A Cilindro B
┌──────────┐ ┌──────────┐
│ ┌─┐ │ │ ┌─┐ │
│═══│●│════│ │═══│●│════│
│ └─┘ │ │ └─┘ │
└────┬─────┘ └────┬─────┘
│ │
│ ┌────┴────┐
│ │Secuencia│
│ │ Válvula │
│ │(Ajustada│
│ │a la pre-│
│ │sión final│
│ │de A) │
│ └────┬────┘
│ │
└───────────┬───────────┘
│
Válvula 5/2
Operación:
- Válvula accionada: Aire al cilindro A
- El cilindro A se extiende hasta que llega al tope
- La presión aumenta hasta el ajuste de la válvula de secuencia
- La válvula de secuencia se abre, el cilindro B se extiende
Secuencia de Interruptor de Límite
Más confiable que la dependiente de la presión.
Cilindro A Cilindro B
┌──────────┐ ┌──────────┐
│ ┌─┐ │LS1 │ ┌─┐ │
│═══│●│════│──○ │═══│●│════│
│ └─┘ │ │ └─┘ │
└────┬─────┘ └────┬─────┘
│ │
│ ┌────┴────┐
│ │ Piloto │
│ │ Válvula │←── Señal LS1
│ └────┬────┘
│ │
└───────────┬───────────┘
│
Válvula 5/2
Circuito Recíproco
El cilindro cicla continuamente hacia adelante y hacia atrás.
Cilindro
┌───────────────────┐
│ ┌─┐ │
LS1 ○─────│══│●│══════════════│───○ LS2
│ └─┘ │
└─────────┬─────────┘
│
┌────┴────┐
│ 5/2 │
│ Válvula │
│(piloto │
│operada) │
└────┬────┘
│
┌──────────┴──────────┐
│ │
Piloto LS1 Piloto LS2
(retraer) (extender)
Operación:
- Inicio: LS2 activado, la válvula cambia, el cilindro se extiende
- En extensión completa: LS1 activado, la válvula cambia, el cilindro se retrae
- En retracción completa: LS2 activado nuevamente, el ciclo se repite
Circuitos de Seguridad
Control a Dos Manos
Requiere ambas manos en los controles para operar, previene lesiones en las manos.
Cilindro
┌──────────────┐
│ ┌─┐ │
│═════│●│══════│
│ └─┘ │
└───────┬──────┘
│
┌────┴────┐
│ Válvula│
│ Y │
└────┬────┘
│
┌──────────┴──────────┐
│ │
┌────┴────┐ ┌────┴────┐
│ Botón │ │ Botón │
│ Mano │ │ Mano │
│ Izq. │ │ Der. │
└─────────┘ └─────────┘
Requisitos:
- Ambos botones deben presionarse en 0.5 segundos
- Soltar cualquier botón detiene el movimiento
- Botones espaciados para que una mano no pueda alcanzar ambos
Circuito de Parada de Emergencia
┌─────────────────────────────┐
│ PARADA DE │
│ EMERGENCIA │
│ (N.C.) │
│ ○ │
│ │ │
Suministro─┼───────────┴──── Al Sistema │
│ │
└─────────────────────────────┘
Requisitos de Parada de Emergencia (E-Stop)
- Contactos normalmente cerrados (a prueba de fallas)
- Botón de cabeza de hongo rojo
- Debe descargar los actuadores aguas abajo
- No se puede omitir
Funciones Lógicas
Función AND (Y)
Salida solo cuando ambas entradas están presentes.
Entrada A
│
┌────┴────┐
│Retención│
│ Válvula │
└────┬────┘
│
┌────┴────┐
│Lanzadera│─── Salida
│ Válvula │
└────┬────┘
│
┌────┴────┐
│Retención│
│ Válvula │
└────┬────┘
│
Entrada B
Función OR (O) (Válvula de Lanzadera)
Salida cuando cualquiera de las entradas está presente.
Entrada A ───┐ ┌─── Entrada B
│ │
▼ ▼
┌─────────┐
│ ● │ ← La bola se desplaza para bloquear
│ ╱ ╲ │ el lado de menor presión
└────┬────┘
│
Salida
Función NOT (NO) (Válvula Normalmente Abierta)
Salida cuando la entrada está ausente.
Entrada
│
┌────▼────┐
│ N.A. │
│ Válvula │
└────┬────┘
│
Suministro──┴── Salida (cuando no hay entrada)
Resolución de Problemas del Circuito
Enfoque Sistemático
- Comprender el circuito - Revisar el esquema
- Verificar el suministro - ¿Presión, flujo adecuados?
- Verificar las señales - ¿Las válvulas están recibiendo accionamiento?
- Verificar las salidas - ¿El aire llega al actuador?
- Verificar el actuador - ¿Es libre de moverse?
Problemas Comunes
| Síntoma | Causa Posible | Verificar |
|---|---|---|
| Sin movimiento | Sin suministro de aire | Manómetro en el suministro |
| Movimiento lento | Restricción de flujo | Presión en el cilindro |
| Movimiento errático | Fuga de aire, válvula pegajosa | Escuchar fugas |
| No mantiene la posición | Fuga interna de la válvula | Aislar y probar |
| Vibración | Válvula de tamaño insuficiente | Dimensionar la válvula correctamente |
Técnicas de Diagnóstico
Puntos de Prueba de Presión:
P1 P2 P3
↓ ↓ ↓
Suministro ──→ Filtro ──→ Regulador ──→ Válvula ──→ Cilindro
P1 = Presión de línea
P2 = Después del filtro (debería ser < 5 PSI de caída)
P3 = Presión regulada
Prueba Rápida
Instale un medidor de flujo temporalmente para verificar que el caudal esperado coincida con el real. Un flujo bajo indica restricción o fuga.