Neumática

Tecnología. Fluidos. Circuito neumático. Aire comprimido. Presión. Gases perfectos. Cilindros. Regulación

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.:. ESQUEMAS .:.

I. Introducción 2 Pág.

II. Características de los fluidos. El aire 2 Pág.

i. Definición 2 Pág.

ii. Composición del aire comprimido 2 Pág.

iii. Unidades de presión 2 Pág.

iv. Leyes fundamentales de los gases perfectos 2 Pág.

v. Caudal 3 Pág.

III. Componentes básico de un circuito neumático 3 Pág.

i. Producción y tratamiento del aire comprimido 3 Pág.

ii. Regulación y control 4 Pág.

iii. Cilindros neumáticos 5 Pág.

a) Cilindros de efecto simple 6 Pág.

b) Cilindros de doble efecto 6 Pág.

IV. Los problemas 7 Pág.

I. INTRODUCCIÓN

La neumática es la técnica que se dedica al estudio y aplicación del aire comprimido en la automatización de los distintos campos de la fabricación. Estos circuitos constan básicamente de :

Energía

Aire

El aire comprimido puede ser empleado como:

  • Accionador; El cilindro hace de motor.

  • De mando o control: Mediante el aire comprimido se puede controlar el cilindro.

  • II. CARACTERÍSTICAS DE LOS FLUIDOS: EL AIRE

  • Composición

  • La atmósfera de La Tierra un 21 % es oxígeno, un 78 % nitrógeno y un 1 % hidrógenos y otros gases.

  • Definición del aire comprimido

  • Para ser utilizada industrialmente tiene que ser comprimida a 6 bares. Para facilitar su estudio estipularemos que es un gas perfecto, es decir, que cumple:

    • Sus moléculas no ofrecen ninguna resistencia para desplazarse entre sí.

    • Cuando se enciarra en un recipiente a presión, esa presión es transmitida a toda la pared con la que está e contacto, con un mismo valor.

    A efectos del cálculo consideramos que 1kg/cm2 = 1 atmósfera =1 bar

  • Unidades de presión

  • Aunque por ley de debe utilizar el S.I. también se utilizan:

    Parámetro

    Sistema técnico

    Sistema internacional

    Longitud

    Metro (m)

    Metro (m)

    Masa

    U.T.M (kp ·s2/m)

    Kilogramo (kg)

    Fuerza

    Kilopondio (kp)

    Newton (N = kp · m/s2)

    Tiempo

    Segundo (s)

    Segundo (s)

    Temperatura

    Grado Celsius (ºC)

    Grado kelvin (k)

    Caudal

    (m3/s)

    (m3/s)

    Presión

    Atmósfera (atm)

    Pascal (Pa = n/m2)

  • Leyes fundamentales de los gases perfectos

  • Son aquellas leyes que relacionana las magnitudes; presión, volumen y temperatura.

        • Ley de Boyle-Mariott

    A temperatura constante la presión siempre es constante

        • Ley de Gay Lussac

    A presión constante, el volumen es directamente prporcional a su temperatura absoluta.

        • Ley de Charles

    A volumen constante la presión absoluta es directamente proporcional a la temperatura absoluta.

  • Caudal

  • El caudal es la cantidad de aire comprimido que fluye a través de una sección por unidad de tiempo ( l/s; m3/min ...)

    III. ELEMENTOS BÁSICO DE UN CIRCUITO NEUMÁTICO

    Se van a separar según: Producción y tratamiento del aire comprimido, regulación y control y aplicación industrial.

  • Producción y tratamiento del aire comprimido.

  • Antes de manejar a propósito la sustancia hay que liberarla de impurezas (aufre, óxidos, polvo...)

    La producción y tratamiento puede ser:

    • Compresores: su función es elevar la presión del aire que aspiran de la atmósfera. Son mecanismos rotativos movidos por motores eléctricos o térmicos. Hay dos tipos de compresores de pistón: el monofásico y el bifásico.

      • Monofásico: Transforma el movimiento circular en rectilíneo alterntivo mediante un mecanismo de biela-manivela. Consta de una válvul de admisión y otra de escape. Se pueden alcanzar de 3 a 10 bares.

      • Bifásico: Aquí el aire se comprime en dos fases. En la primera se comprime entre 3 y 5 bares y en la segunda puede llegar a 25.

    En ambos casos el símbolo es el mismo:

    • Refrigerador: Su función es bajar la temperatura del aire comprimido hasta 25 ºC. Se llega a condensar el 75 % del agua y el aire restante circula en sentido contrario al del agua introducido en un tubo. Dependiendo del caudal se puede cambiar.

    • Acumulador: Su objetivo es almacenar

    aire comprimido para suministrarlo en los

    momentos de mayor consumo, lleva incor-

    porado: manómetro, termómetro, válvula de

    seguridad válvula de cierre y grifo de purga.

    • Secador: Tiene como objetivo reducir el contenido de vapor de agua existente en el aire.

    • Filtración: La misión del filtro es detener las impurezas que arrastra el aire comprimido, estas particulas vienes de la atmósfera y de la soldadura o alamina dela tubería.

    • Regulación y reflaje de presión: El objetivo del regulador es mantener el aire de salida a una presión constante, sean cuales fueren las fluctuaciones de la red y las variaciones de consumo del aire de la instalación.

    • Lubricación: Constituye el último tratamiento del aire. Su finalidad es mezclar el aire con aceite para aumentar la vida y rendimiento y disminuir el rozamiento y la oxidación.

    • Redes de distribución: Son las tuberías. Se fijan junto a la pared para dar más consistencia y nunca dejarla empotrada. Pueden ser de acero o latón, y soldadas o unidas mediante racores.

  • Regulación y control

  • La presión y caudal vana ser controladas por distintos tipos de válvulas: de dirección, antirretorno y de regulación de presión y caudal.

    • Válvulas de dirección (distribuidores): todos los distribuidores se definen por dos características funcionales:

      • por el número de vías u orificios, se representa tanto la entrada como la salida y

      • número de posiciones, generalmente son dos, una en reposo y otra en trabajo (también puede haber una tercera que sería neutro)

      • representación simbólica de válvulas, se representa gráficamente según la norma ISO 1219.

      • Identificación de los orificios o vías de una válvula, la locaclización se realiza según uan codificación normalizada.

      • Modo normal de funcionamiento, Se dice que está “normalmente cerrada” cuando si presionar ningún mecanismo su estado es cerrado, se diría lo mismo en sentido contrario.

      • Funcionamiento de algunas válvulas de dirección;

        • Válvula 2/2 (mahuel y retorno por muelle), en posición de reposo un muelle comprime la bora contra su asiento y asi impide el paso del aire. Cuando se añade una fuerza , la bola baja, y permite su paso.

        • Válvulas 3/2 (manuel y retorno de muelle), en la posición de reposo un muelle comprime la bola (igual caso anterior) impidiendo el paso de P a A, y abriendo la salida de A a R. Con una fuerza externa la bola se desplaza y permite la salida de P a A.

        • Válvulas de 4/2 (mando neumático y retorno de muelle), ahora interviene dos émbolos, en reposo está en su posición más alta, dejando abierto de P a B y de A a R. Con una señal neumática los émbolos bajan y provocan la comunición de P a A y de B a R.

        • Válvulas de 5/2 (mando neumático y retorno neumático), esta válvula se controla pro dos señales de manera alterna. La señal Y se abre P con B y A con S. Cuando la es la señal Z se abre de P con A y de B con R.

        • Válvulas antirretorno: Solo permiten un único sentido. La fuerza de la presión debe ser mayor a la fuerza de muelle.

        • Válvula reguladora unidireccional: Se utiliza para regular el caudal de aire comprimido en una sola dirección. Se regula mediante el tornillo. Si el aire circula en sentido contrario, la presión levnta la junta dejando el paso libre.

  • Cilindros neumáticos

  • Son elementos de movimiento rectilíneo alternativo que transforman la energía contenida en el aire comprimido en energía mecánica. Disponen de un tubo cilíndrico cerrado, dentro un émbolo que se desplaza fijo a un vástago. Ha varios tipos:

  • Cilindro de efecto simple.

  • Solo realiza el trabajo en un solo sentido, es decir, la presión desplaza el émbolo retrocediendo por una fuerza externa o muelle.

  • Cilindro de doble efecto.

  • Es aquel que pueden realizar trabajo en ambos sentidos, el avance y retroceso del pistón se produce por la presión que ejerce el aire. Para que el pistón pueda moverse es necesario que entre aire a una de las cámaras y por la otra salga a la atmósfera.

    .:. (IV) LOS PROBLEMAS .:.

    1.- Diseña una máquina de entrenamiento para comprobar los reflejos del usuario. Su funcionamiento consiste simplemente en la salida súbita de un puño cuando se pisa un pedal oculto.

    2.- Diseña una máquina etiquetadota de manera que cuando se pulsa el botón A avanza despacio y etiqueta la caja, cuando se suelta A el pistón se vuelve a colocar rápidamente en posición de reposo.

    3.- Queremos ventilar un invernadero mediante la apertura de unos ventanales de cristal. Se quiere abrir con un pulsador y cerrar con otro distinto. Lógicamente, los movimientos de apertura y cierre han de efectuarse suavemente.

    3

    COMPRESOR

    DEPÓSITO

    SECADOR

    +

    FILTRO

    VALVULAS

    CILINDROS

    Presión absoluta= P. Atmosférica + P. relativa

    P1 · V1 = P2 · V2 = P3 V3 = ...

    P1 / T1 = P2 / T2

    V2 / V1 = T2 / T1

    Compresor

    Refrigerador

    Acumulador

    Secador

    Filtro