Neumática y oleohidraulica

1. TECNOLOGIA INDUSTRIAL
PNEUMÀTICA I OLEOHIDRÀULICA
1

2. Què és un fluid?
Poca cohesió dels constituents Gran mobilitat i adaptabilitat Capacitat de fluir
Líquids Gasos
Volum constant
V ≠ f(p)
Incompressibles
Volum variable
V = f(p)
Compressibles
2

3. Principi de Pascal
3
Es vol pujar un cotxe de 1000 kg amb una
elevadora hidráulica de plat gran circular de
50 cm de radi i plat petit circular de 8 cm de
radi, calcula quina força s’ha de fer a l’émbol
petit
2
2
1
1
21
S
F
S
F
PP 

4. Equació de Continuïtat
4
Q1 = Q2 V1 / t = V2 / t A1·x1 / t = A2·x2 / t A1·v1 = A2·v2
Per una canonada de 5 cm de diàmetre circulen 0,30 l/s. i un punt es redueix el
diàmetre a la meitat. Calcula la velocitat a les dues seccions
A, area [m2]
Q, cabal [m3/s]
t, temps [s]
V, volum [m3]
v, velocitat [m/s]
x, espai [m]
v1 = 0,15 m/s
v2 = 0,61 m/s

5. Equació de la Energia
5
g
v
z
p
g
v
z
p
22
2
2
2
2
2
1
1
1


px = Presió [Pa]
zx = Cota [m]
vx = Velocitat [m/s]
γ = Pes específic del
fluid [kg/m3]
g = Acceleració de la
gravetat [m/s2]

6. Transmissió d’Energia a Distància
6
Sistema mecànic = Pérdues
Energies intermediàries
Electricitat
Fluids

7. Unitats de Pressió
7
Pa Atm bar mm Hg
Pa 1 9,869 · 10-6 10-5 750,1 · 10-5
Atm 1,013 · 105 1 1,013 760
bar 105 0,9869 1 750
mm Hg 1,333 · 102 1,316 · 10-3 1,333 · 10-3 1
1 atm = 1,013 bar
A l'indústria: Kp/cm²
A la pràctica: 1 Kp/cm2 ~ 1 bar ~ 1 Atmosfera ~ 105 Pascal

8. 8
Pneumàtica Oleohidràulica
GAS (Aire) LÍQUID (Oli mineral)
Transmissió d’Energia per canonades  Actuadors (Treball mecànic)
Compressible: No precissió Incompressible: Precissió
Pressió de treball baixa  Esforç baix Pressió de treball alta  Esforç alt
Circuit obert. Sortida a l’exterior. Circuit tancat. Retorn i dipòsit.
Sorollós (silenciadors) Silenciós
Compressor Bomba
Variables: PRESSIÓ i CABAL
Condicionament de l’aire
Filtre – Deshumidificador – Lubricador - Acumulador.
Regim laminar o turbulent.
Variació de la viscositat amb T.

9. Pneumàtica
9
Conjunt de tècniques basades en la utilització de L’AIRE COMPRIMIT com a fluid transmisor
d’energia per l’accionament de màquines i mecanismes.
 Segle II AC. Tesibios. Primer tractat de pneumàtica.
 1857. Commeiller. Perforadora d’aire comprimit.
 1880. Fré pneumàtic.
 1888. Primera xarxa pneumàtica de distribució subterrània (Paris).
 Actualment. Transport d’energia i automatització de procesos.

10. Producció d’aire comprimit
10
Conjunt de tècniques basades en la utilització de L’AIRE COMPRIMIT com a fluid transmisor
d’energia per l’accionament de màquines i mecanismes.
Compressor
Habitualment de pistó
Característiques: Q [m3/s] i p [Pa]
Lubricador
Lliscament i corrosió
Acumulador
Emmagatzemar energia
Eliminar pulsacions
Refrigerador
Fins T ambient
Filtre
Reduir desgast
Assecador
Condensació
Absorció (SiO2, canvi periòdic)
Regulador de P
Seguretat
Producció
Condicionament
Unitat de manteniment

11. Distribució
 De producció a actuació
 Disseny segons fuites i pèrdua de càrrega
 Acer, coure, PE
 Pendent 1-3% en el sentit d’avanç.
Actuació
Cilindres - Actuadors de gir - Motors

12. Actuació
Cilindres SE
Cilindres DE
Diàmetre de l’èmbol [mm]
Diàmetre de la tija [mm]
Cursa [mm]
Pressió [Pa]
Cabal [l/s]
Un cilindre DE alimentat a 6 bar fa una força
d’avanç de 480 kp. Si el diàmetre de la tija és de 30
mm, calcula el diàmetre del cilindre i la força de
retrocés

13. Actuació
Un cilindre DE alimentat a 6 bar fa una força
d’avanç de 480 kp. Si el diàmetre de la tija és de 30
mm, calcula el diàmetre del cilindre i la força de
retrocés
FA= 1571 N
FR= 1367 N
Un cilindre DE alimentat a 8 bar
té un diàmetre interior de 50
mm i un diàmetre de la tija de
18 mm.
Calcula la força d’avanç i
retrocés.
Unitats:
FA= 480 kp · 9,81N/1kp = 4708,8 N
p = 6 bar · 105Pa/1bar = 6·105 Pa
Càlcul:
FA= SA·p  Sc = 4708,8/6·105 = 7,85·10-3 m2  Dc = 100 mm
Dc = 0,10 m  Sc = 7,85·10-3 m2
Dt = 0,03 m  St = 7,06·10-4 m2
SR = Sc - St = 7,14·10-3 m2  FR = SR·p = 4284 N (436,7 kp)

14. Consum d’aire
Un cilindre té aquestes característiques:
p = 10 bar - Q = 10 l/s - DC = 100 mm
DT = 30 mm - C = 80 mm
Calcula a l’avanç i el retrocés:
Velocitat – Temps – Força
Consum d’aire a pressió atmosférica
A R
v 1,27 m/s 1,4 m/s
t 0,063 s 0,057 s
F 7850 N 7150 N
Q 100 l/s

15. Potències i Rendiment
Potència mecànica d’entrada
eElectME PP ·
Potència mecànica de sortida
tElectMS
MS
PP
vFP
·
· 22


Potència hidràulica
qpPh ·

16. Regulació i Control
Regular p, Q i sentit del fluid per aconseguir el funcionament desitjats.

17. Vàlvules
Vàlvula VÍES / POSICIONS NO/NT accionada per ACCIONAMENT i amb retorn per RETORN
Nombre de VIES
Orificis d’entrada o sortida d’aire
Nombre de POSICIONS
Estats possibles de la vàlvula
Elements
d’ACCIONAMENT i RETORN

18. Vàlvules
Vàlvula 3/2 NT accionada per
rodet i amb retorn per molla
Vàlvula 4/2 NO accionada per
polsador i amb retorn per molla
Vàlvula 5/3 NT accionada per
palanca i amb retorn per pressió

19. Vàlvules Reguladores de Pressió i Cabal
Antirretorn
Reguladora de cabal
bidireccional fixa
Reguladora de cabal
bidireccional regulable
Reguladora de cabal
unidireccional regulable
Reguladora
de pressió
Escapament
ràpid
Selectora de circuit
OR exclusiva
de Simultaneïtat
AND

20. Control dels Actuadors
DIRECTE
INDIRECTE

21. Representació de Circuits
Elements en posició horitzontal
Circuit en posició de repòs
Ordre:
1. Actuadors
2. Vàlvules de control
3. Sensors
4. Producció d’aire
Elements
complementaris
Marcadecorrespondència

22. Exemples de Circuits
Accionament directe d’un cilindre SE
Accionament indirecte d’un cilindre SE
Accionament directe d’un cilindre DE
Accionament indirecte d’un cilindre DE
Regulació de la velocitat
Comandament simultani
Comandament des de dos punts
Comandament temporitzat
Moviments en cascada

23. Exemples de Circuits
Accionament directe d’un cilindre SE
Accionament indirecte d’un cilindre SE
Accionament directe d’un cilindre DE
Accionament indirecte d’un cilindre DE
Regulació de la velocitat
Comandament simultani
Comandament des de dos punts
Comandament temporitzat
Moviments en cascada

24. Exemples de Circuits
Accionament directe d’un cilindre SE
Accionament indirecte d’un cilindre SE
Accionament directe d’un cilindre DE
Accionament indirecte d’un cilindre DE
Regulació de la velocitat
Comandament simultani
Comandament des de dos punts
Comandament temporitzat
Moviments en cascada
Elements:
 Cilindre DE
 Vàlvula 4/2 NO
 Vàlvula 3/2 NT
 Reguladora de cabal
unidireccional variable

25. Exemples de Circuits
Accionament directe d’un cilindre SE
Accionament indirecte d’un cilindre SE
Accionament directe d’un cilindre DE
Accionament indirecte d’un cilindre DE
Regulació de la velocitat
Comandament simultani
Comandament des de dos punts
Comandament temporitzat
Moviments en cascada
Elements:
 Cilindre DE
 Vàlvula 4/2 NO
 Vàlvula 3/2 NT
Elements:
 Cilindre DE
 Vàlvula 4/2 NO
 2 x Vàlvula 3/2 NT
 Vàlvula AND

26. Exemples de Circuits
Accionament directe d’un cilindre SE
Accionament indirecte d’un cilindre SE
Accionament directe d’un cilindre DE
Accionament indirecte d’un cilindre DE
Regulació de la velocitat
Comandament simultani
Comandament des de dos punts
Comandament temporitzat
Moviments en cascada
Elements:
 Cilindre DE
 Vàlvula 4/2 NO
 2 x Vàlvula 3/2 NT
 Vàlvula OR

27. Exemples de Circuits
Accionament directe d’un cilindre SE
Accionament indirecte d’un cilindre SE
Accionament directe d’un cilindre DE
Accionament indirecte d’un cilindre DE
Regulació de la velocitat
Comandament simultani
Comandament des de dos punts
Comandament temporitzat
Moviments en cascada
Retorn temporitzat
Elements:
 Cilindre DE
 Vàlvula 4/2 NO
 3 x Vàlvula 3/2 NT
 Vàlvula reguladora de cabal
unidireccional
 Dipòsit

28. Exemples de Circuits
Accionament directe d’un cilindre SE
Accionament indirecte d’un cilindre SE
Accionament directe d’un cilindre DE
Accionament indirecte d’un cilindre DE
Regulació de la velocitat
Comandament simultani
Comandament des de dos punts
Comandament temporitzat
Moviments en cascada
Elements:
 2 x Cilindre DE
 2 x Vàlvula 4/2 NO
 3 x Vàlvula 3/2 NT
 Vàlvula OR

29. Disseny de Circuits
1. DISSENY
Càlcul p, Q i components
Esquema del circuit,
2. REPRESENTACIÓ
GRAFCET
Quadre de
moviments
1.0 2.0
1 +
2 +
3 -
4 -
Plànol
de situació1.0
2.0
Diagrama espai – fase
Diagrama espai – temps

30. Plànol de Situació
Esquema de la posició relativa
dels elements.
Quadre de Seqüència
de Moviments
Etapa Actuador
1.0 2.0
1 +
2 +
3 - -
+ avanç
- retrocés

31. Diagrama Espai - Fase Diagrama Espai - Temps

32. GRAFCET
(Graphe Fonctionel de Comande Êtapes – Transitions)
ETAPES
 Fases a realitzar al procés: Quadrat
 Accions Associades: Rectangle
Cada etapa s’activa quan:
 Està activada la precedent.
 Es compleix la condició de transició entre
etapes.
El GRAFCET pot tenir ramificacions.
TRANSICIONS
 Condicions per canviar d'etapa
 Segment horitzontal amb la condició al costat
Etapa inicial

33. Si el següent circuit està alimentat amb aire (q= 1 litre/s, p= 6 atm)
Indica el nom de cada
element.
Calcula el consum d’aire
a pressió atmosfèrica
per cada cicle.
Dibuixa el quadre de
seqüència de moviments.
Dibuixa el diagrama espai-
temps
Dibuixa l’element que
seria necessari per reduir
la velocitat de retorn del
cilindre 1.0

34. Oleohidràulica
Conjunt de tècniques basades en la
utilització de L’OLI MINERAL com a fluid
transmisor d’energia per l’accionament
de màquines i mecanismes.
Segle II AC. Arquimedes. Principis d’hidràulica.
Segle XVII. Pascal. Estudi de la pressió als líquids.
Segle XVII. Joseph Bramah. Premsa hidráulica.
Segle XX. Hidràulica de l’oli.
Pot arrancar en càrrega
Accionament reversible
Protecció davant la corrosió
Regulació fácil de la velocitat
Transmissió de pressions altes
Estabilitat química davant l’oxidació
Incompressible = Control de posició
Sistema car
Sistema lent
Impacte ambiental
No pot acumular energía
Necessita circuit de retorn

35. El Circuit Oleohidràulic

36. 36
PNEUMÀTICA I
OLEOHIDRÀULICA
Tecnologia Industrial
Pedro Lorenzo
banustec@gmail.com
Setembre 2016