La puerta del autobús, la silla del dentista o la pinza de un robot se mueven con aire. Antes de ver cada pieza por separado, mira el mapa completo: de dónde sale el aire, qué lo mueve, qué lo gobierna y cómo se juntan las piezas en un circuito. Vuelve aquí siempre que te pierdas.
Máquinas que usan aire comprimido para producir movimiento y fuerza: el aire se produce, se prepara, lo gobiernan las válvulas y lo convierten en trabajo los cilindros.
De dónde sale el aire y cómo se prepara · 5 conceptos
Aspira aire y lo comprime
Guarda el aire y mantiene la presión estable
Filtro, regulador con manómetro y lubricador
Con punto, unidas; sin punto, solo se cruzan
Limpia, segura y rápida; ruidosa y de fuerza limitada
Lo que se mueve: los cilindros · 4 conceptos
Sale con aire y vuelve con el muelle
Aire para salir y aire para entrar
Camisa, émbolo, vástago y dos cámaras
A+ sale · A− entra
Deciden por dónde va el aire · 9 conceptos
Distribuidoras
Dejan pasar el aire o lo cortan
Mueve un cilindro de doble efecto
Pulsador, pedal, palanca, rodillo, muelle o aire
Vuelve sola · se queda donde la dejas
Bloqueo y regulación
Deja pasar en un solo sentido
Estrecha el paso: el aire va más despacio
Frena en un sentido y deja libre el otro
Lógicas
Basta con una de las dos señales
Hacen falta las dos a la vez
Las piezas, juntas y trabajando · 7 conceptos
El pulsador mueve el cilindro, o manda a otra válvula que lo mueve
Una función O y una función Y
Más despacio, sin perder fuerza
El vástago avisa de dónde está: A+ A−
Espera un tiempo antes de actuar
Encontrar el fallo y repararlo
Pinzas y ventosas que cogen y dejan
Para 2.º de Bachillerato · 3 conceptos
F = p · A · η
F = p · Aanular · η
V = (A + Aanular) · c
¿Por dónde empiezo? Por el bloque 1, que sigue el aire desde el compresor hasta el cilindro. Las ramas van en el orden en que el aire recorre la instalación: se produce, lo gobiernan las válvulas y lo convierten en trabajo los cilindros. La última rama es solo para 2.º de Bachillerato.
Todos los símbolos de la unidad, dibujados igual que en el simulador. Los números de las válvulas son los de la norma: 1 presión, 2 y 4 utilización, 3 y 5 escape, 12 y 14 pilotaje.
El mando se dibuja a la izquierda: pulsador, pedal, palanca, rodillo o pilotaje (el triángulo con la línea a trazos). El muelle, a la derecha, devuelve la válvula a su reposo.
Cuando el autobús llega a la parada, oyes un «pssst» y la puerta se abre sola. Ese soplido es aire que se escapa de un cilindro: la puerta se mueve con aire comprimido. Con aire se frenan los camiones, gira el torno del dentista y aprietan las ruedas en el taller en un segundo.
La neumática es la técnica que usa aire comprimido para producir movimiento y fuerza: el aire se aprieta en un compresor, se guarda, se prepara y se manda por tubos hasta un cilindro, que lo convierte en trabajo.
El aire que respiras ocupa un sitio y empuja con la presión atmosférica. Si lo metes a la fuerza en menos espacio —como cuando hinchas una rueda de bici— sube su presión: el aire «quiere» volver a ocupar sitio y empuja todo lo que encuentra. Si lo metes en un cilindro, empuja el émbolo.
La presión se mide en bares (bar). Una rueda de coche va a unos 2 bar; las instalaciones neumáticas trabajan a unos 6 bar.
El aire se puede comprimir y el agua, casi nada. Por eso un cilindro de aire es rápido y suave, pero no se para exactamente donde quieres: el aire de dentro hace de muelle. En el proyecto lo vas a notar con tus manos, con aire y con agua.
Las puertas de autobuses y trenes, y los frenos de los camiones: si pierden aire, frenan solos.
La llave que afloja las ruedas, la pistola de pintar, la de soplar. Herramientas ligeras y sin cable.
El torno gira con aire, y el agua y el aire que te echan en la boca salen de la misma instalación.
Empujar, sujetar, cortar, envasar y clasificar piezas en una cinta, miles de veces al día.
Pinzas y ventosas que cogen una pieza y la dejan en otro sitio. Lo verás en el bloque 6.
El aire es gratis y está en todas partes. Es limpio: una fuga no mancha (por eso se usa tanto con alimentos). No arde ni da calambre. Se guarda en un depósito. Es rápido. Y aguanta atascos: si el cilindro se bloquea, el aire se comprime y nada se rompe.
Comprimir el aire cuesta energía y el compresor hace ruido; los escapes silban. Da fuerzas moderadas: para levantar un coche se usa aceite (hidráulica). Como se comprime, los movimientos lentos no son uniformes. Y hay que prepararlo: quitarle el agua y el polvo.
Toda instalación neumática tiene las mismas partes, en el mismo orden. El aire se produce, se guarda, se prepara y llega a donde hace el trabajo:
El aire (en azul) va de izquierda a derecha. La válvula decide cuándo llega al cilindro: la verás en el bloque 3.
Un motor lo mueve: aspira aire de la calle y lo aprieta.
Guarda el aire: así hay aire aunque el compresor pare, y la presión no da tirones. Al enfriarse, el aire suelta agua, que se purga por abajo.
Retiene el polvo y el agua que trae el aire: estropearían las válvulas.
Deja el aire a la presión de trabajo (6 bar) y la mantiene, aunque en el depósito haya más.
Mide la presión: dice si el regulador está bien puesto.
Añade una niebla de aceite que engrasa las piezas por dentro.
Los tres juntos en una pieza: filtro, regulador con manómetro y lubricador.
Llevan el aire. Si dos tubos están unidos, se dibuja un punto; si se cruzan sin punto, no se tocan.
El orden de la unidad de mantenimiento es filtro → regulador → lubricador: primero se limpia el aire, después se ajusta su presión y al final se engrasa. En el simulador, toda la producción y la preparación del aire se resumen en un solo símbolo: el del compresor.
Cubren las tres ideas del bloque: el aire se comprime, para qué sirve cada parte de la instalación y en qué orden van.
1. Una fábrica de galletas usa neumática en toda su línea de envasado. ¿Qué ventaja del aire pesa más ahí?
2. ¿Cuál de estos símbolos es el del filtro?
3. Une cada parte de la instalación con lo que hace. Pulsa una de la izquierda y luego su pareja de la derecha.
4. Pon las partes en el orden en que las recorre el aire:
5. Rellena los huecos:
6. En la instalación, ¿dónde se guarda el aire para que haya aunque el compresor esté parado? Pulsa sobre ello.
En una fábrica de galletas, un brazo metálico empuja cada caja a la cinta de al lado sesenta veces por minuto, todo el día, sin cansarse. Ese brazo es la punta de un vástago que sale y entra: un cilindro neumático. Es la pieza que convierte el aire en movimiento.
Un cilindro neumático es un tubo cerrado con un émbolo dentro. El aire a presión empuja el émbolo y el vástago, unido a él, sale o entra en línea recta. Es el actuador de la instalación: el que hace el trabajo.
Por fuera solo se ve un tubo con dos tomas de aire y una barra que sale por un extremo. Cortado por la mitad se ve cómo funciona:
Cilindro de doble efecto sacando el vástago: el aire entra en la cámara trasera y el de la delantera sale al escape.
Tiene una sola toma. El aire entra en la cámara trasera y el vástago sale; cuando ese aire se escapa, un muelle lo devuelve. La cámara delantera no lleva aire comprimido: respira aire de la calle por un agujerito, el respiradero.
Solo empuja en un sentido, el muelle le quita un poco de fuerza y ocupa sitio, así que sus carreras son cortas. A cambio, gasta casi la mitad de aire. Se usa para sujetar, marcar o expulsar piezas.
Tiene dos tomas, una por cámara. Si entra aire por la trasera, el vástago sale y el aire de la delantera se va al escape; si entra por la delantera, el vástago entra. Empuja con fuerza en los dos sentidos y sus carreras pueden ser largas.
El doble efecto retrocede con menos fuerza que avanza. En la cámara delantera el vástago ocupa sitio: el aire empuja sobre un anillo, no sobre el disco entero, y a igual presión, menos superficie da menos fuerza. Cuánto menos, lo calcularás en el bloque 8.
| Simple efecto | Doble efecto | |
|---|---|---|
| Tomas de aire | Una | Dos |
| Cómo vuelve | Con un muelle | Con aire |
| Empuja | En un solo sentido | En los dos (al volver, algo menos) |
| Carrera | Corta | Corta o larga |
| Gasto de aire | Casi la mitad | Casi el doble |
| Ejemplo | Sujetar una pieza para taladrarla | Abrir y cerrar una puerta |
Una toma (1) y el muelle dibujado dentro. Al otro lado, el respiradero.
Dos tomas, una en cada extremo, y sin muelle.
Los cilindros se nombran con letras: A, B, C… A+ quiere decir que el vástago del cilindro A sale (avance) y A−, que entra (retroceso). Con eso se escribe lo que hace cualquier máquina: A+ B+ A− B− es «sale A, sale B, entra A, entra B».
Abre el simulador con el mando directo. Arriba está el cilindro A, de simple efecto; abajo, el compresor; en medio, la válvula P1, de pulsador. Mantén pulsado P1 con el ratón —o usa el botón 🔒 retener que tiene debajo— y mira: los tubos que se ponen azules llevan aire. El panel de la derecha dice la fuerza del cilindro.
Lo que cambies en un circuito se queda guardado en tu navegador: si vuelves a abrirlo, lo verás como lo dejaste, aquí y en el simulador. Para dejarlo como venía, pasa a ✏️ Montar y pulsa ↺ Original.
Cubren las partes del cilindro, la diferencia entre simple y doble efecto y A+ y A−.
1. Un cilindro de doble efecto empuja con menos fuerza al entrar que al salir. ¿Por qué?
2. ¿Cuál es el símbolo de un cilindro de doble efecto?
3. Une cada parte con lo que es:
4. Rellena los huecos:
5. Pulsa sobre la cámara delantera: la que se vacía cuando el vástago sale.
6. La puerta de un autobús tiene que abrirse y cerrarse con fuerza, y no puede quedarse a medias si falla un muelle. ¿Qué cilindro pondrías? Explica por qué.
Un cruce sin semáforo sería un caos. Las válvulas son los semáforos del aire: deciden por qué tubo pasa, cuál se corta y cuál se vacía. Y como en un plano no se puede dibujar una válvula por dentro, se dibuja un símbolo. Aprender a leerlo es aprender a leer cualquier circuito.
Una válvula distribuidora decide por qué camino va el aire: lo deja pasar hacia el cilindro, lo corta o lo manda al escape. Se nombra por sus vías (las bocas por donde entra o sale el aire) y sus posiciones (los caminos distintos que puede tener).
Esta es una 5/2, la válvula que mueve los cilindros de doble efecto. Todo lo que hay en el dibujo significa algo:
Las bocas se cuentan en una casilla: 1, 2, 3, 4 y 5 son cinco vías. Cinco vías y dos posiciones: 5/2, que se lee «cinco dos».
1) Cuenta las casillas: son las posiciones. 2) Cuenta las bocas de una casilla: son las vías. 3) Mira la casilla de reposo: ¿qué boca se une con cuál? 4) Mira los mandos: ¿qué la cambia y qué la devuelve?
Las bocas se numeran igual en todas las válvulas del mundo (norma ISO 5599). Así un esquema se entiende en cualquier taller:
| Número | Qué boca es | Para qué sirve |
|---|---|---|
| 1 | Presión | Por ella entra el aire del compresor |
| 2 y 4 | Utilización | Van al cilindro (o a otra válvula) |
| 3 y 5 | Escape | Sacan el aire a la calle |
| 12 y 14 | Pilotaje | Órdenes de aire: el 14 une la 1 con la 4; el 12, la 1 con la 2 |
En reposo corta el aire: la 1 está cerrada. Al accionarla, pasa de 1 a 2.
Al revés: en reposo deja pasar de 1 a 2, y al accionarla lo corta.
Una boca para cada cámara del cilindro (4 y 2) y un escape para cada una (5 y 3). Es la de los cilindros de doble efecto.
Una 3/2 basta para un cilindro de simple efecto, que solo tiene una toma, o para dar una señal a otra válvula. Para uno de doble efecto hace falta una 5/2: cuando llena una cámara tiene que vaciar la otra.
Con la mano. Al soltarlo, vuelve con el muelle.
Con el pie: deja las manos libres. También vuelve sola.
La muesca de arriba la deja puesta: se queda donde la pones.
La pisa una pieza que pasa, o el propio vástago: es un final de carrera (bloque 6).
La empuja el aire de otra válvula: el triángulo con la línea a trazos.
Tiene una posición estable: la de reposo. Cuando el mando deja de empujar, el muelle la devuelve. Si se va el aire, vuelve a su sitio.
Tiene dos posiciones estables: se queda en la última que le mandaron, aunque la orden desaparezca. Necesita una orden para cada lado (12 y 14). Es una memoria.
Abre el mando indirecto: se abre a cámara lenta (×¼). Aquí el pulsador P1 no toca el cilindro: manda aire al pilotaje 14 de la 5/2 (V1), y es V1 la que mueve el cilindro. Pulsa P1 y mira cómo el aire llega al 14 y el cuerpo de la válvula se desplaza: la otra casilla queda frente a los tubos.
Cubren cómo se lee un símbolo, los números de las bocas y los mandos.
1. ¿Qué quiere decir que una válvula es 3/2?
2. ¿Cuál de estas es una 3/2 normalmente abierta?
3. Une cada número de boca con lo que es:
4. En esta 5/2, pulsa sobre lo que la devuelve a su reposo cuando se acaba la orden.
5. Rellena los huecos:
6. Pon en orden los pasos para leer una válvula que no has visto nunca:
La prensa de un taller no baja si no pones las dos manos en dos botones a la vez. Así es imposible que una mano esté debajo cuando baja. Esa regla —«solo si pulsas los dos»— no la hace ningún ordenador: la hace una válvula de aire del tamaño de una caja de cerillas.
Además de las distribuidoras hay válvulas que no eligen el camino, sino que controlan el paso: lo bloquean en un sentido (antirretorno), lo frenan (estranguladora) o dejan pasar el aire según lleguen una o dos señales (selectora y simultaneidad).
Una bola en un asiento con forma de V. En un sentido, el aire la empuja y pasa; en el otro, la aprieta contra el asiento y se corta.
Estrecha el paso: el aire pasa, pero más despacio, en los dos sentidos. La flecha que la cruza dice que se puede regular.
Las dos juntas, una al lado de la otra. En un sentido el aire pasa libre por la antirretorno; en el otro tiene que ir por la estrecha: frena en un solo sentido.
Un cilindro va más despacio si le llega el aire más despacio… o si se le deja salir más despacio. Para eso está la antirretorno estrangulada. En el circuito del simulador está en el tubo de la cámara delantera:
Se frena el aire que sale, no el que entra. Así el émbolo avanza entre dos colchones de aire —el que empuja y el que se resiste a salir— y el movimiento es uniforme, aunque cambie la carga. Si se frena la entrada, el émbolo avanza a tirones.
Dos entradas y una salida. Basta con que llegue aire por una (o por las dos) para que salga. La bola tapa la entrada que no tiene aire.
Solo sale aire si llega por las dos entradas a la vez. Con una sola, la pieza de dentro se desplaza y la tapa.
Si llamamos 1 a «hay aire» y 0 a «no hay», su comportamiento cabe en una tabla de verdad, la misma que la de las puertas lógicas de la electrónica digital:
| Entrada 1 | Entrada 2 | Selectora (O) | Simultaneidad (Y) |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 1 | 0 | 1 | 0 |
| 0 | 1 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
¿Quieres que cualquiera de dos órdenes baste? Selectora (O): un portón que se abre desde dentro o desde fuera. ¿Quieres que hagan falta las dos? Simultaneidad (Y): la prensa que pide las dos manos.
Dos circuitos. En la regulación, pulsa sobre la reguladora R1 y mueve su apertura: el panel dice a qué velocidad sale el vástago. En el bimanual, prueba a pulsar solo P1, solo P2 y los dos: con un ratón, usa 🔒 retener en uno y pulsa el otro.
Cubren bloquear y frenar el aire, la regulación de la velocidad y las funciones O e Y.
1. Quieres que un cilindro salga despacio pero vuelva rápido. ¿Qué pones en el tubo de la cámara delantera?
2. ¿Cuál es el símbolo de la válvula de simultaneidad (función Y)?
3. La cinta de un almacén tiene que poder arrancarse desde cualquiera de sus dos puertas. ¿Qué válvula junta las dos órdenes?
4. Une cada válvula con lo que hace:
5. Completa la tabla de verdad (1 = hay aire, 0 = no hay):
| Entrada 1 | Entrada 2 | Selectora (O) | Simultaneidad (Y) |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | |
| 1 | 0 | ||
| 1 | 1 | 1 |
6. En la regulación de velocidad se frena el aire que sale del cilindro, no el que entra. Explica por qué.
El plano del metro no dibuja cómo es cada estación, sino qué está unido con qué. Un esquema neumático es igual: no se parece a la máquina, pero con él puedes montarla, entenderla y encontrar sus averías. En este bloque aprendes a leerlo y a montar uno tú.
Un esquema neumático es el dibujo de un circuito con los símbolos de sus piezas unidos por líneas, que son los tubos. Se dibuja siempre en reposo: como está antes de pulsar nada.
Las piezas no se colocan donde caigan: se ordenan de abajo arriba, siguiendo el camino del aire y de las órdenes. Abajo, de donde sale el aire; arriba, lo que se mueve.
| Piso | Qué hay | Por ejemplo |
|---|---|---|
| 5 · arriba | Actuadores: lo que se mueve | |
| 4 | Mando del cilindro: la válvula que lo mueve | |
| 3 | Procesamiento: las que combinan órdenes | |
| 2 | Señales: las órdenes (pulsadores, pedales, finales de carrera) | |
| 1 · abajo | Energía: de donde sale el aire |
Y unos nombres que se repiten en todos los libros (y en el simulador):
Los tubos que solo llevan una orden —los que van a un pilotaje— se suelen dibujar a trazos, para distinguirlos de los que llevan el aire que mueve el cilindro.
La válvula que tocas es la que manda el aire al cilindro. Es lo más sencillo, pero solo vale para cilindros pequeños: uno grande necesita una válvula grande, y una válvula grande no se maneja con un dedo.
El mando directo del bloque 2
El pulsador solo da una orden de aire al pilotaje de otra válvula, la grande, que es la que mueve el cilindro. El cilindro puede ser tan grande como haga falta, el mando puede estar lejos y las manos manejan poco aire.
El mando indirecto del bloque 3
Casi todos los circuitos de una fábrica son indirectos: arriba, una válvula de potencia por cilindro; abajo, las órdenes, que pueden venir de un pulsador, de un final de carrera o de una válvula lógica.
Abre el mando desde dos puntos. Es el circuito de un portón que se abre desde dentro o desde fuera. Léelo como en el ejemplo, piso a piso, antes de pulsar nada.
El simulador también es una mesa de montaje. El circuito vacío se abre en ✏️ Montar, con el compresor ya puesto. Monta el mando indirecto del bloque 3:
Cubren cómo se ordena un esquema, sus nombres y la diferencia entre mando directo e indirecto.
1. ¿Por qué casi todos los circuitos de una fábrica son de mando indirecto?
2. En el mando desde dos puntos pulsas P1 y lo mantienes; después pulsas también P2. ¿Qué hace el cilindro?
3. Ordena los pisos de un esquema, de abajo arriba:
4. Une cada nombre con la pieza que es:
5. Rellena los huecos:
6. Monta en el circuito vacío el mando desde dos puntos (necesitas dos 3/2 NC y una selectora, además del cilindro y la 5/2). Cuando funcione, copia el enlace (en ✏️ Montar, 🔗 Copiar enlace) y pégalo aquí. Explica en una frase qué hace cada pieza.
Una máquina de etiquetar pega una etiqueta, retira el brazo y vuelve a empezar, miles de veces al día y sin que nadie pulse nada. Para hacerlo sola tiene que saber dónde está su brazo en cada momento. En neumática, eso se lo dicen unas válvulas que pisa el propio vástago.
Automatizar es conseguir que una máquina haga su trabajo sola: unos sensores le dicen en qué posición está y ella decide el siguiente movimiento. En neumática, los sensores son los finales de carrera.
Es una 3/2 normalmente cerrada con un rodillo en vez de pulsador. Se coloca donde llega el vástago: cuando lo pisa, deja pasar el aire y da una orden.
Cada cilindro lleva dos: a0, que el vástago pisa cuando está dentro, y a1, que pisa cuando está fuera. Son los ojos de la máquina: sin ellos no sabría si el cilindro ha llegado.
Con dos finales de carrera y una 5/2 biestable, un cilindro sale y entra solo, sin parar:
La orden de un final de carrera dura muy poco: en cuanto el vástago se aleja, deja de pisarlo. Una monoestable volvería a su sitio en cuanto el vástago suelta a0: el cilindro se daría la vuelta sin llegar a a1 y se quedaría temblando al principio de la carrera. La biestable recuerda la última orden hasta que llega la contraria: es la memoria del ciclo.
| Paso | Vástago | a0 | a1 | V1 recibe | Movimiento |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | dentro | pisado | libre | orden por el 14 | sale (A+) |
| 2 | saliendo | libre | libre | nada: recuerda el 14 | sigue saliendo |
| 3 | fuera | libre | pisado | orden por el 12 | entra (A−) |
| 4 | entrando | libre | libre | nada: recuerda el 12 | sigue entrando |
| 5 | dentro | pisado | libre | orden por el 14 | vuelta a empezar |
La orden que llega por el 12 no empuja la válvula directamente: pasa por una estranguladora y va llenando un depósito pequeño. Cuando está lleno, la 3/2 conmuta y deja pasar el aire. Cuanto más cerrada la estranguladora, más tarda.
Una prensa que baja, espera apretando unos segundos y sube. En el circuito, el vástago sale y pisa a1; el aire de a1 va al temporizador T1, que tarda un tiempo en pilotar el 12 de la 5/2. En el simulador, pulsa sobre T1 para cambiar su tiempo.
En una fábrica, la neumática hace sobre todo una cosa: coger una pieza y dejarla en otro sitio. Para eso tiene dos manos:
Los cilindros neumáticos son rápidos, baratos y ligeros, y aguantan golpes. Y trabajan en «todo o nada»: fuera o dentro, abierto o cerrado. Para coger y dejar es justo lo que hace falta. Cuando la orden viene de un ordenador, la válvula se mueve con un electroimán: es una electroválvula, y así un Arduino o un autómata manda sobre el aire.
Cubren los finales de carrera, el ciclo continuo y su memoria, el temporizador y la neumática en los robots.
1. ¿Por qué la válvula del ciclo continuo tiene que ser biestable?
2. Un robot tiene que coger cajas de cartón por arriba, sin poder meter nada por los lados. ¿Qué le pones?
3. Con la Marcha puesta y el vástago dentro, ordena lo que pasa:
4. Une cada pieza del ciclo con su papel:
5. Rellena los huecos:
6. En el ciclo continuo quitas la Marcha justo cuando el vástago está fuera. ¿Qué hace el cilindro? Explica por qué. Después compruébalo en el simulador.
Cuando una máquina se para, el técnico de mantenimiento no cambia piezas a ciegas: mira qué hace, qué debería hacer, y sigue el aire hasta el sitio donde se pierde. Con un método, una avería que parece un misterio se encuentra en dos minutos.
Diagnosticar una avería es encontrar por qué un circuito no hace lo que debe, antes de cambiar nada. Se hace siempre igual: comparar lo que pasa con lo que debería pasar y seguir el aire desde el compresor.
En los circuitos averiados, los avisos están escondidos: primero hay que mirar. Cuando lo tengas claro, pulsa «Ver qué falla» y compara: el aviso nombra el fallo («la cámara trasera de A no puede vaciarse»). La pieza que falla se pone en rojo mientras pasa; si deja de pasar, el aviso se queda en gris con «· ya no pasa».
En el selector del simulador, debajo de los circuitos de clase, están los «¿Qué falla aquí?». Cada uno tiene una sola avería, y su nombre es el síntoma, no la causa:
| Circuito | Lo que ves |
|---|---|
| Pulso y no pasa nada | Un mando indirecto: pulsas P1 y el cilindro ni se inmuta |
| Sale nada más empezar | Nadie ha pulsado nada y el vástago ya está fuera |
| Sale, pero no vuelve | Pulsas y sale; sueltas y se queda fuera |
| Pulso y no se mueve | La válvula cambia de posición, pero el cilindro no hace su trabajo |
| Sale y se queda fuera | Un ciclo con finales de carrera que no vuelve nunca |
Encuentra la avería con el método y repárala: pasa a ✏️ Montar, cambia lo que haga falta y vuelve a ▶ Probar. Si el panel dice «Sin avisos» y el circuito hace lo que debe, está arreglado.
Cubren el método, cómo seguir el aire y las cinco averías. Hazlos después de haber probado los averiados en el simulador.
1. Una compañera cambia tres tubos a la vez y el circuito empieza a funcionar. ¿Qué problema tiene su forma de trabajar?
2. Sigues el aire: los tubos están azules desde el compresor hasta el pulsador P1, pero al pulsarlo ningún tubo sale azul de P1. ¿De qué sospechas?
3. Ordena los pasos del método:
4. Une cada síntoma con su causa:
5. Rellena los huecos:
6. Repara en el simulador «Sale y se queda fuera». Explica qué estaba mal, qué has cambiado y por qué ahora funciona.
La prensa de un taller tiene que apretar con 2000 N. ¿Qué cilindro compras? ¿Y cuánto aire va a gastar trabajando todo el día? Se contesta con tres fórmulas, y son justo las que caen en la PAU: la fuerza de avance, la de retroceso y el consumo.
Los cálculos neumáticos dicen cuánto empuja un cilindro (su fuerza) y cuánto aire gasta (su consumo), a partir de la presión de trabajo p y de sus medidas: el diámetro del émbolo D, el del vástago d y la carrera c.
Con las medidas en mm, las áreas salen en mm² y las fuerzas en newtons, si la presión va en N/mm²: 1 bar = 0,1 N/mm², así que 6 bar son 0,6 N/mm². Y para el consumo, 1 litro = 1 000 000 mm³.
Al avanzar, el aire empuja sobre el círculo entero del émbolo. Al retroceder, sobre el anillo que deja el vástago, que ocupa el centro:
La fuerza teórica es la presión por el área. Pero las juntas rozan, y el cilindro da algo menos: la fuerza nominal (o real) se obtiene multiplicando por el rendimiento η, que está entre 0,85 y 0,95.
| Teórica | Nominal (la real) | |
|---|---|---|
| Avance | F = p · A | F = p · A · η |
| Retroceso | F = p · Aanular | F = p · Aanular · η |
En un ciclo completo (sale y entra), un cilindro de doble efecto llena sus dos cámaras: el círculo en la ida y el anillo en la vuelta, cada uno a lo largo de la carrera. Se calcula a la presión de trabajo:
| Por ciclo | Por minuto | |
|---|---|---|
| Doble efecto | V = (A + Aanular) · c | V · n (n = ciclos por minuto) |
| Simple efecto | V = A · c (solo se llena la trasera) | V · n |
Si lo que conoces es la fuerza que necesitas, se despeja el área y de ella el diámetro. Después se compra el diámetro normalizado siguiente —20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 o 100 mm—, nunca el anterior, porque no llegaría.
Abre el mando indirecto y mira el panel de cálculos: da las fuerzas y el consumo del cilindro A con la sustitución escrita. Cambia el Ø del émbolo, el del vástago o la carrera, y el rendimiento, y comprueba tus cuentas. (En el plegable «para ampliar» está el consumo en aire libre, que no entra en esta unidad.)
Un cilindro de D = 40 mm y vástago d = 16 mm trabaja a 6 bar, con η = 0,9 y una carrera de 200 mm. Los cinco primeros son sobre él.
1. ¿Con qué fuerza nominal avanza?
2. ¿Y con qué fuerza nominal retrocede?
3. ¿Cuántos litros de aire gasta en cada ciclo, a la presión de trabajo? (Con tres decimales.)
4. Si hace 15 ciclos por minuto, ¿cuántos litros gasta en un minuto?
5. Otro caso: la prensa del principio tiene que empujar con 2000 N, a 6 bar y con η = 0,9. ¿Qué diámetro mínimo de émbolo necesita?
6. Para esa prensa (mínimo 68,7 mm), ¿qué cilindro normalizado compras?
7. Si duplicas el diámetro del émbolo y todo lo demás sigue igual, la fuerza de avance…
8. Rellena los huecos:
Veinticuatro preguntas que mezclan los ocho bloques, en cinco partes. Casi nada se parece a lo que ya hiciste: máquinas que no han salido, símbolos que no has visto, esquemas nuevos y averías que el simulador no tiene. Si algo falla, el comentario te dice adónde volver. La parte E es la ⊕ de 2.º de Bachillerato.
Cuatro máquinas que no han salido en los bloques. En todas hay neumática: descubre qué pieza es y por qué está ahí.
1. La fresa del dentista gira movida por aire, y se pone en marcha pisando un pedal que lleva dentro una válvula 3/2. En cuanto el dentista levanta el pie, la fresa se para. ¿Cómo es esa válvula?
2. En esta línea de envasado, vista desde arriba, un cilindro echa de la cinta los botes que salen sin tapón. Solo tiene que hacer fuerza al empujar, y el fabricante quiere el más sencillo y el que menos aire gaste. ¿Cuál pone?
3. En la misma línea, quien decide qué bote está mal es un autómata, un pequeño ordenador que da órdenes eléctricas. ¿Qué es la caja marcada con «?», la que convierte esa orden en aire para el cilindro?
4. La prensa del taller solo baja si el operario pulsa P1 y P2 a la vez, uno con cada mano. Si a mitad de bajada suelta uno de los dos, ¿qué hace?
5. La pinza de este robot se cierra con un cilindro. Junto a su vástago hay una pieza pequeña, la marcada con «?». ¿Para qué sirve?
Con la regla del bloque 3 —casillas, bocas, mandos y reposo— se lee cualquier válvula, también las que nunca has usado.
6. Esta válvula no ha salido en los bloques. ¿Qué es, y puede mover un cilindro de doble efecto?
7. Esta es una 5/3 de centro cerrado. Léela y rellena los huecos:
8. Con esa 5/3, un cilindro va saliendo y, a mitad de carrera, deja de llegar la orden: la válvula vuelve al centro. ¿Qué hace el cilindro?
9. Esta 3/2 lleva un cilindro de simple efecto. ¿Dónde está el vástago en reposo, y qué pasa al mover la palanca y soltarla?
10. Y esta otra, también con un cilindro de simple efecto. ¿Qué hace el cilindro cuando pisas el pedal, y cuando lo sueltas?
Cuatro esquemas nuevos, que no están en la lista del simulador. Léelos de abajo arriba y en reposo, predice qué pasa y, después, ábrelos en el simulador: el esquema es exactamente el circuito que se abre.
11. En este esquema, el temporizador T1 está puesto a 2 segundos. Pulsas P1 medio segundo y lo sueltas. ¿Qué hace el cilindro?
12. En este esquema hay dos cilindros. Pulsas P1 y lo mantienes: ordena lo que pasa.
La puerta de un autobús. El cilindro A la abre al salir y la cierra al entrar. El conductor la abre con P1, un botón de fuera la abre con P2, y se cierra con P3.
13. El conductor pulsa P1 y lo suelta enseguida. ¿Qué hace la puerta?
14. ¿Para qué está R1, en el tubo de la cámara trasera?
15. Este se parece a la regulación del bloque 4, pero R1 es una estranguladora sola, sin antirretorno. ¿Cómo se mueve el cilindro?
Máquinas de verdad que fallan de maneras que no están en el simulador. Del síntoma a la causa, y de la causa al arreglo, con el método del bloque 7.
16. Un cilindro de doble efecto sale con fuerza, pero vuelve flojo y despacio, y junto a su tapa delantera se oye un silbido. ¿Qué le pasa?
17. Un lunes, ninguna máquina del taller se mueve. El compresor funciona y el manómetro del depósito marca 8 bar, pero el de la unidad de mantenimiento marca 0. ¿Qué haces?
18. El ciclo continuo de una máquina sale y se queda fuera. Los tubos están bien y a a1 le llega aire, pero el vástago se para cinco milímetros antes de pisarlo. ¿Qué arreglas?
19. Todos los lunes, el primer cilindro que se mueve escupe gotas de agua por el escape, y las válvulas empiezan a oxidarse. ¿Qué se le ha olvidado al taller?
20. Así se busca una fuga en un taller. Rellena los huecos:
⊕ Ampliación de 2.º de Bachillerato: en 4.º ESO puedes dejarla. Son dos máquinas de este Repaso, con otros cilindros y otra presión que los del bloque 8. Escribe el resultado con coma o con punto, como prefieras. Las de la puerta las puedes comprobar en su esquema del simulador: toca el cilindro A y pon el rendimiento a 0,85.
21. El cilindro de la puerta del autobús (preguntas 13 y 14) es de Ø 50 mm, con vástago de Ø 20 mm, y el autobús trabaja a 5 bar con un rendimiento de 0,85. ¿Con qué fuerza real abre la puerta?
22. ¿Y con qué fuerza real la cierra? Piensa antes en qué cámara empuja el aire.
23. El expulsor de botes de la línea de envasado (pregunta 2) es de simple efecto, de Ø 32 mm y 80 mm de carrera. ¿Qué volumen de aire, en litros y a la presión de trabajo, llena cada vez que echa un bote? (Con cuatro decimales.)
24. La puerta del autobús tiene 150 mm de carrera y, en hora punta, se abre y se cierra 10 veces por minuto. ¿Qué volumen de aire consume en ese tiempo, a la presión de trabajo?
Una barrera de aparcamiento, un elevador, la pinza de un robot: en una fábrica se mueven con aire comprimido. En casa puedes construir una que funcione de verdad con dos jeringuillas y un tubo. Y vas a notar algo que en el simulador no se ve: el aire se comprime.
Diseña en el simulador el circuito de tu máquina, constrúyela con jeringuillas y compárala funcionando con aire y con agua.
No es un tema nuevo: es juntar lo que ya sabes. El cilindro sale del bloque 2, el mando directo del bloque 5, y que el aire se comprime, del bloque 1. Lo nuevo es que esta vez lo vas a tocar con las manos.
Un brazo largo que gira sobre un eje. La jeringuilla empuja cerca del eje, así que con poco recorrido el brazo sube mucho.
Una plataforma que sube recta entre dos guías. La más fácil de construir, y la mejor para ver si aguanta una carga sin bajar.
Una mandíbula fija y otra que gira. La jeringuilla la cierra sobre la pieza: la más difícil, y la más parecida a la de un robot.
Tu maqueta es un circuito neumático de verdad, con sus piezas cambiadas de sitio:
| En tu maqueta | En el circuito | Por qué |
|---|---|---|
| Tu jeringuilla | El compresor y la válvula | Al empujar das el aire, y decides cuándo: eres el compresor y el pulsador a la vez. |
| El tubo | El tubo | Lleva el aire (o el agua) de una jeringuilla a la otra. |
| La jeringuilla de la máquina | Un cilindro de simple efecto | Tiene una sola toma. Sale cuando empujas y vuelve cuando tiras, o con el peso del brazo. |
En el simulador, tu maqueta es el mando directo del bloque 2: la 3/2 de pulsador hace de tu mano y el cilindro de simple efecto, de la jeringuilla de la máquina.
Jeringuillas sin aguja, siempre. La pistola de cola termofusible quema: úsala con un adulto delante. Y el agua con colorante mancha: trabaja sobre papel de periódico.
Sin aguja. Mejor iguales: así lo que empujas es lo que se mueve la máquina.
De 30 a 50 cm, que entre justo en la punta de las dos jeringuillas. Si queda flojo, pierde.
Para la estructura. Con bridas sujetas la jeringuilla de la máquina, y un clavo o un palillo hace de eje.
Para pegar las piezas que no se mueven. Con un adulto.
Para la fase 3. Con colorante se ve si queda alguna burbuja dentro.
Para diseñar el circuito antes de cortar nada, y entregarlo con un enlace.
⏱ 1 sesión
En el simulador, desde el circuito vacío (✏️ Montar), monta el circuito que equivale a tu máquina: un cilindro de simple efecto movido por una 3/2 de pulsador. Pruébalo en ▶ Probar y copia el enlace con 🔗 Copiar enlace.
Entrega: el enlace, y una frase por pieza: qué parte de tu maqueta es.
⏱ 2 sesiones
La estructura, el eje y la jeringuilla de la máquina bien sujeta con bridas. El tubo tiene que entrar apretado en las dos puntas: si pierde, no funciona.
Entrega: una foto de la maqueta terminada.
⏱ 1 sesión
Primero con aire: empuja despacio y fíjate en cuánto hay que apretar antes de que se mueva, y en si aguanta una carga. Después llena las jeringuillas y el tubo de agua, sin burbujas, y repite.
Entrega: una tabla aire / agua y la explicación de la diferencia: el aire se comprime y el agua, casi nada.
⏱ 1 sesión
Una memoria corta: qué máquina elegiste, cómo la hiciste, qué falló y cómo lo arreglaste. Y enséñala funcionando en clase.
Entrega: la memoria (1-2 páginas) y la maqueta funcionando.
Abre el circuito vacío y monta tu máquina: un compresor, una 3/2 de pulsador y un cilindro de simple efecto. Cuando funcione, cópialo con 🔗 Copiar enlace: ese enlace es lo que entregas.
▶ Abrir el circuito vacíoLa nota sale de 5 dimensiones. Que la máquina se mueva es una quinta parte: aquí se valora sobre todo que sepas explicar por qué se mueve y qué cambia con agua.
Una prensa de sellar tiene que apretar con 1000 N. Trabaja a 6 bar con un rendimiento de 0,9, y su cilindro, de doble efecto, lleva un vástago de Ø 20 mm y 100 mm de carrera. Hace 20 ciclos por minuto. Escribe el resultado con coma o con punto.
1. ¿Qué diámetro mínimo de émbolo necesita?
2. Los diámetros normalizados son 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80 y 100 mm. ¿Cuál eliges?
3. Con ese cilindro, ¿qué fuerza real hace la prensa al bajar?
4. ¿Qué volumen de aire llena en cada sellado (bajar y subir), a la presión de trabajo? (Con tres decimales.)
5. Y en un minuto de trabajo, a 20 sellados por minuto, ¿cuánto aire?
Abre el mando indirecto, toca el cilindro A y ponle Ø 50, vástago de 20 y 100 mm de carrera. El panel de cálculos tiene que darte las mismas cifras que tú: la fuerza de avance y el consumo por ciclo.
▶ Abrir el mando indirectoSi te sobra tiempo, cambia una jeringuilla. Pon una pequeña en tu mano y una grande en la máquina: empujas con poca fuerza y la máquina aprieta mucho más, aunque se mueve menos. Es la prensa hidráulica, y funciona gracias al principio de Pascal. Con agua lo notarás mejor que con aire.