En una pequeña empresa distribuidora de bebidas se necesita poner en marcha una pequeña encorchadora de botellas. Para la fabricación de la máquina se dispone de un soporte para colocar las botellas, un pequeño compresor que alimenta una línea de aire comprimido y los siguientes componentes neumáticos en la cantidad que se indica en la siguiente tabla.
| Cantidad disponible | Nombre del elemento |
| 1 | Válvula 5/2, con accionamiento y retorno por presión, biestable, escapes indirectos |
| 1 | Válvula 3/2, con accionamiento por rodillo, retorno por muelle, normalmente cerrada, escape directo |
| 1 | Temporizador neumático |
| 1 | Unidad de mantenimiento de aire comprimido |
| 1 | Toma de aire comprimido |
| 1 | Cilindro de doble efecto |
| 1 | Regulador de caudal unidireccional |
| 2 | Válvula 3/2, con accionamiento por pulsador de seta, retorno por muelle, normalmente cerrada, escape directo |
- Dibuja el esquema empleando simbología normalizada, de un circuito neumático que contenga todos los elementos de la tabla. Cuando el operario coloque la botella en el soporte y presione un instante los dos pulsadores a la vez con ambas manos (como medida de seguridad), el cilindro comenzará a salir al 50% de su velocidad introduciendo el corcho en la botella. Tras llegar al final de su carrera de avance, el cilindro permanecerá 10 segundos ejerciendo presión tras los cuales se recogerá automáticamente al 100% de su velocidad normal.
- Sabiendo que el compresor que alimenta al circuito esta tarado a una presión de salida de 4 bar y que la fuerza necesaria para introducir un corcho en la botella es de 35 kgf. Calcula el diámetro mínimo que debe tener el émbolo del cilindro, suponiendo nulo el rozamiento. El resultado se deberá expresar en milímetros.
- Sabiendo que para introducir los corchos es necesario que el cilindro realice una carrera de avance de 10 cm, que el diámetro del vástago es de 10 mm y estimando una velocidad de embotellado de 25 botellas/hora. Calcula el consumo de aire en condiciones normales de presión y temperatura durante una jornada de trabajo de 7 horas. El resultado se deberá expresar en litros.
Nota: expresar las soluciones con dos decimales. En el apartado a. se deberán numerar las vías de las válvulas según la norma CETOP.
Este ejercicio apareción en la prueba práctica de las oposiciones a profesorado de Tecnología en Navarra 2025.
En el mundo de la pequeña industria, la automatización no siempre requiere de complejos autómatas programables (PLC). A veces, la lógica neumática pura es la solución más robusta y económica. Hoy vamos a analizar el diseño de una máquina encorchadora de botellas, resolviendo desde el esquema de control hasta los cálculos críticos de consumo.
El Reto: Seguridad y Precisión
El diseño de una encorchadora debe cumplir con tres requisitos fundamentales:
- Seguridad Bimanual: El operario debe tener ambas manos ocupadas para evitar accidentes.
- Control de Velocidad: El corcho debe entrar suavemente (al 50% de velocidad).
- Presión Temporizada: Una vez insertado, el cilindro debe mantener la presión durante 10 segundos para asegurar el sellado.
1. El Cerebro Neumático: El Esquema
Para este proyecto, el «corazón» del sistema es una válvula 5/2 biestable. Esta válvula recuerda su posición hasta que recibe una señal contraria.
- El inicio: Conectamos dos pulsadores de seta en serie. Si el aire no atraviesa ambos, el cilindro no se mueve.
- La pausa: Utilizamos un temporizador neumático. Al llegar al final de la carrera, un rodillo activa este componente, que «cuenta» los 10 segundos antes de ordenar el retroceso.
- La velocidad: Un regulador de caudal unidireccional estrangula el escape del aire, permitiendo que el avance sea constante y controlado.
2. Ingeniería de Dimensionado: ¿Qué fuerza necesitamos?
No basta con que el circuito funcione; el cilindro debe ser capaz de vencer la resistencia del corcho. Aplicando la física básica (
), hemos calculado que para una fuerza de 35 kgf con una presión de trabajo de 4 bar:
Dato Clave: El diámetro mínimo del émbolo debe ser de 33,30 mm.
Utilizar un cilindro más pequeño resultaría en una máquina incapaz de completar el encorchado, mientras que uno excesivamente grande desperdiciaría aire comprimido innecesariamente.
3. El Coste del Aire: Cálculo de Consumo
Un error común en las PYMES es no dimensionar el gasto energético del compresor. Para una producción de 25 botellas/hora, cada ciclo consume aire tanto en el avance como en el retroceso.
Tras calcular el volumen de las cámaras (descontando el espacio que ocupa el vástago) y multiplicarlo por la presión absoluta, obtenemos que en una jornada de 7 horas, nuestra encorchadora consumirá:
- Consumo total: 146,47 litros de aire (en condiciones normales).
Conclusión
La neumática sigue siendo una tecnología imbatible en entornos húmedos (como las distribuidoras de bebidas) por su limpieza y seguridad. Este ejercicio nos demuestra que con apenas 6 componentes bien seleccionados, podemos crear una herramienta profesional, segura y perfectamente calculada.
¿Estás diseñando un sistema similar? Ten en cuenta que la calidad del aire es vital; nunca olvides incluir la Unidad de Mantenimiento (FRL) para proteger tus válvulas de la humedad y las impurezas.