calculo de actuadores neumaticos

Laboratorio de Neumática y Oleohidráulica

PRACTICA 4: CÁLCULOS DE ACTUADORES NEUMÁTICOS
Se trata de seleccionar los actuadores adecuados para un manipulador de un proceso
de empaquetado de latas de atún. Como se puede apreciar en el dibujo, en primer lugar
se sujetan 4 latas mediante sendas ventosas (4) que trabajan con un único generador
de vacío. Una vez sujetadas las latas, se elevanmediante un actuador lineal (2) y se
giran 90º por medio de un actuador de giro (3). Posteriormente un actuador lineal sin
vástago (1) las traslada hasta la línea de empaquetado y el actuador lineal (2) las sitúa
en su posición. Para terminar el ciclo todos los actuadores vuelven a la posición inicial.
Se pide seleccionar los elementos neumáticos siguientes: (I) las ventosas con su
generador devacío, (II) el actuador de giro y el (III) actuador lineal vertical. Se debe
calcular además el coste del aire comprimido consumido por los elementos
seleccionados teniendo en cuenta que el ciclo de empaquetamiento dura 5 segundos y
el manipulador trabaja continuamente durante 16 horas al día.
Datos:
Lata de atún: diámetro = 67 mm; espesor = 35 mm; peso = 100 g
Coeficiente de rozamientoentre ventosa y lata = 0,3
Velocidad en régimen permanente del movimiento vertical = 0,25 m/s
Tiempo en el movimiento de giro de 90º = 0,5 s
Aceleración / deceleración máxima en movimiento de giro = 40 m/s2
Presión de servicio de la instalación = 6 bar

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4.1 Selección de las ventosas
Para calcular la fuerza de aspiración que tiene que proporcionarla ventosa se tienen
que considerar tanto los movimientos verticales como los movimientos horizontales que
se realizan sujetando la lata. Se considerará un factor de seguridad de 1.5.
Movimiento vertical
En el movimiento vertical las situaciones más desfavorables tienen lugar en el arranque
del movimiento de ascenso y en la frenada del movimiento de descenso:

Fasp
M·a

M·g

Se puedesuponer que la aceleración / deceleración es constante durante el tiempo de
arranque / parada. Normalmente su valor se puede estimar considerando que se pasa
de 0 m/s a 1 m/s o viceversa en una décima de segundo, por lo que a = 10 m/s2.
Movimiento horizontal
Las aceleraciones que se producen en movimiento horizontal provocan un esfuerzo
cortante entre la ventosa y la lata que puede hacer queambas se separen. La fuerza de
rozamiento existente entre las superficies tiene que ser suficiente para que esto no
ocurra. La aceleración es máxima en el arranque del giro y en la frenada.

a

Froz.

Fasp
M·g
Las ventosas más alejadas del centro de giro son las que van a sufrir una mayor
aceleración. Como se indica en el enunciado se va a considerar una aceleración lineal
elevada: a =40 m/s2.
Elíjase el diámetro más adecuado para las ventosas de entre los que incluye el
catálogo, suponiendo que el nivel de vacío con el que trabajarán será del 70 %.

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Se plantea en ambos casos el equilibrio de fuerzas sobre la lata teniendo en cuenta las
fuerzas de inercia:
Movimiento vertical

FASP = S ⋅ m ⋅ (g + a ) = 1,5 ⋅ 0,1 kg ⋅ (9,81 + 10)

m
s2

= 2,97 N

Movimiento horizontal

(

FASP
S

− m ⋅ g) ⋅ µ = m ⋅ a

FASP = m ⋅ (

a
+ g) ⋅ S
µ

FASP = 0,1 ⋅ (

40
+ 9,8) ⋅ 1,5 = 21,47 N
0.3

Es más restrictivo el caso del movimiento horizontal.
En el catálogo de las ventosas se ofrece el dato de la fuerza de aspiración que cada
ventosa es capaz de realizar con un nivel de vacío del 70% (-0,7 barmanométricos).

La ventosa más pequeña que con un nivel de vacío del 70% es capaz de producir una
fuerza de aspiración mayor que 21,47 N es la de diámetro 30 mm.
Se eligen las ventosas de diámetro 30 mm que tienen un peso de 13 g cada una.

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4.2 Selección del generador de vacío
Se debe elegir del catálogo un generador de vacío adecuado para producir un...