CILINDROS DE AIRE COMPRIMIDO

El cilindro de aire comprimido es un " órgano motor " en un sistema neumático, con la misión de generar un movimiento rectilíneo alternativo, dividido en carrera de avance y carrera de retroceso.

Cilindro de Simple Efecto. 

El cilindro de simple efecto realiza trabajo en una dirección solamente (avance, por ejemplo), y la carrera de retorno se logra mediante una fuerza externa o por la acción de un resorte antagonista. Es decir que una sola cara del cilindro recibe presión por lo que en la carrera de retorno, aunque puede lograr a suficiente velocidad, no se debe colocar carga alguna, excepto para sujeciones simples, ligeras y sin guías.

Los cilindros están constituidos, básicamente, por un tubo del cilindro, tapas de cierre anterior y posterior, émbolo y vástago. A estas partes debe añadirse los elementos de enlace y juntas, como así también elementos tensores para el armado y una guía para el vástago. El tubo del cilindro se fabrica generalmente de tubos de acero estirados sin soldadura y a las superficies interiores se les da un acabado de precisión. Figura 1.19.

El cilindro está compuesto de una camisa, de las culatas, del émbolo con la junta (retén doble), del vástago, de los casquillos de cojinete, del anillo rascador, de las piezas de unión y de las juntas. La camisa del cilindro suele ser de una sola pieza de acero estirado sin costura. 

A las superficies interiores se les da un acabado fino (bruñido) con el fin de aumentar la vida útil de los elementos estanqueizantes. Las camisas pueden ser fabricadas en aluminio, latón o en tubo de acero con superficie interior cromada, generalmente si se trata de cilindros que no son accionados con demasiada frecuencia o si están expuestos a la corrosión.

Las culatas suelen ser de material fundido (aluminio ó fundición maleable). Las sujeciones de ambas culatas pueden efectuarse mediante barras, roscas o bridas. 

En la mayoría de los casos el vástago es de acero inoxidable o SAE 1040, cromado duro, rectificado y pulido. Las roscas suelen ser laminadas con el fin de disminuir el peligro de rotura. Con el fin de estanque izar el vástago, la culata o tapa correspondiente está provista de una ranura anular. 

El émbolo generalmente es de aleación de aluminio de alta resistencia. 

El vástago es guiado por un casquillo de cojinete, que es de bronce sinterizado con gran capacidad autolubricante o de metal recubierto de material plástico. Delante del casquillo de cojinete está situado el anillo roscador, mediante el cual se evita que penetren partículas de polvo o de suciedad en la cámara del cilindro.

Cilindros de doble efecto. 

El diseño de éstos cilindros es similar a los de simple efecto con émbolo, pero, sin muelle de reposición y, además, las dos conexiones son utilizadas tanto para la alimentación como para la evacuación del aire a presión. Los cilindros de doble efecto ofrecen la ventaja de poder ejecutar trabajos en ambos sentidos. Las fuerzas ejercidas sobre el vástago en ambas carreras no son iguales, ya que la superficie del lado del émbolo es mayor que la del lado del vástago, Figura 1.20.

    

Cilindros Especiales.

En la industria existen ejecuciones especiales de cilindros normales y cilindros específicos. Dentro de las primeras podemos enumerar las siguientes:

• Cilindro con vástago reforzado.  
• Cilindro con vástago saliente en ambos lados (doble vástago) 
• Cilindro con vástago resistente a los ácidos. 
• Cilindro con superficies de deslizamiento de cromo duro. 
• Cilindro con juntas resistentes al calor, hasta 200ºC. 
• Cilindro de latón. 
• Cilindro con recubrimiento exterior de plástico y vástago resistente a los ácidos.

Estas ejecuciones particulares pueden estar reunidas y combinadas en un cilindro.

Cilindro Rotativo, de Rotación, Giratorio o Actuador Rotante. 

En este tipo de cilindros el movimiento alternativo rectilíneo del émbolo se transmite a una rueda dentada a través de una cremallera situada en el vástago, y puede considerarse una rotación. La rotación máxima puede llegar a 360º, aunque generalmente es menor a 180º o 290º. El ángulo de giro depende de la carrera del émbolo y del radio de la rueda dentada, y el momento de giro disponible, en el eje de salida, depende de la superficie del émbolo, presión y del radio de la rueda dentada. 

Otro detalle constructivo, es donde la cremallera es movida en forma alternada por dos émbolos fijos en sus extremos. La velocidad se puede controlar en forma independiente en ambos sentidos por el flujo de aire. El par torsinal se controla con la presión del aire. Una variante es, colocar en la parte inferior de la rueda dentada otro cilindro con doble émbolo, lo que supondrá un momento de giro doble.

Las aplicaciones más comunes de este tipo de Actuadores son rotación angular en órganos de máquinas de herramientas, transporte de pieza en alimentadores, selección de pistas en alimentadores, comando a distancia de válvulas rotantes, salteo de piezas, doblado de tubos.

Motores Neumáticos. 

Si se habla de un motor en general, normalmente, es para referirse a un motor de combustión interna o a un motor eléctrico. Sin embargo, en la neumática existen también Actuadores para la generación de movimientos giratorios. Ver figura 1.21. Los motores neumáticos son universales y pueden utilizarse en ambientes adversos y especialmente en lugares con peligro de explosión. Dos tipos de motores:

Motor de Émbolo Radial. 

En el motor de émbolo radial, los émbolos se mueven alternativamente de un lado a otro e impulsan el cigüeñal del motor por medio de bielas articuladas. Para que pueda garantizarse una marcha del motor sin sacudidas se instalan varios cilindros en forma radial, la válvula distribuidora impulsa el aire en un orden prefijado. La ejecución de 5 cilindros asegura un régimen uniforme en el momento de giro. Este tipo de motores tienen un elevado par de arranque. Ver figura 1.21 B

Motor de Paletas o Láminas. 

El motor de paletas está conformado esencialmente de un rotor, un cilindro y dos tapas de cojinetes. En el rotor existen ranuras donde se deslizan las láminas. El rotor está apoyado excéntricamente con respecto al eje del cilindro. Ver figura 1.21C. 

Las láminas son apretadas contra la pared interior del cilindro, formando cámaras de trabajo de diferentes tamaños. Al introducir aire comprimido en la cámara menor se produce por la fuerza superficial y el radio activo, el momento de giro. Por el movimiento giratorio, la cámara se amplía y el aire se expande y sale. El número de revoluciones de estos motores es entre 3000 y 8500, son reversibles y cubren una amplia gama de potencia. Son de construcción sencilla, escaso peso por unidad de potencia, seguridad contra sobrecargas y regulable de manera continúa.

Figura 1.21. Motores Neumáticos