Hidraulica y neumatica 2011

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Hidraulica y neumatica 2011

  1. 1. Hidráulica y neumática
  2. 2. Reglas del juego • Puntualidad a la hora de ingreso a clases. • Asistencia de 75%. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 2
  3. 3. Deberes formales - Está prohibido traer cualquier alimento o bebestible al laboratorio. - Cuidado de material de laboratorio. - No se acepta el uso de gorro al interior del laboratorio. - Todo alumno que desee entrar al laboratorio deberá antes dejar su bolso en los casilleros. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 3
  4. 4. Objetivos de la asignatura • Definir términos y simbologías empleadas en equipos de neumática e hidráulica. • Reconocer sistemas y componentes neumáticos e hidráulicos. • Aplicar procedimientos de armado y desarme de componentes neumáticos e hidráulicos. • Detectar y reparar anomalías en sistemas neumáticos e hidráulicos. • Determinar las características, funcionamiento y simbología de los elementos electroneumáticos y electrohidráulicos que componen un sistema de control. • Montar circuitos con mandos eléctricos para sistemas neumático y oleohidráulicos. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 4
  5. 5. Programa asignatura  Unidad 1 “ Propiedades de los fluidos” – Densidad absoluta. – Densidad relativa. – Peso específico. – Volumen específico. – Viscosidad cinemática. – Viscosidad dinámica. Unidad 2 “ Principios de la neumática” – Unidades de medida utilizadas en neumática e hidráulica: Caudal, presión, humedad y temperatura. – Leyes que rigen los fenómenos relacionados con el comportamiento de los gases. – Descripción de las unidades preparadoras de aire. – Compresores de aire: – Pistón. – Paleta. – Tornillo. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 5
  6. 6.  Unidad 3 “ Componentes de un circuito neumático”  Unidad 4 “ análisis de circuitos neumáticos”  Montaje de circuitos semiautomáticos y automáticos, según la secuencia entregada.  Montaje de circuitos lógicos neumáticos, según la secuencia entregada.  Montaje de circuitos avanzados utilizando electroválvulas, según la secuencia entregada. • Unidad 5 “Principios de la hidráulica” – Hidrostática: – Ecuación fundamental de la hidrostática para un fluido incompresible. – Descripción de la ley de Pascal. – Hidrodinámica: – Ecuación fundamental de la hidrodinámica o ecuación de Bernoulli. – Ecuación de continuidad. – Instrumentos para medir la presión. – Instrumentos para medir el flujo. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 6
  7. 7. • Unidad 6 “Generadores de energía hidráulica” – Definición y clasificación de las bombas. – Elementos constitutivos: – Rodete. – Difusor. – Cebado de una bomba. – Instalación de una bomba. – Altura útil o efectiva de una bomba. – Características de funcionamiento y aplicaciones de bombas de: – Engranajes. – Paletas. – Pistones. • Unidad 7 “ componentes de un circuito hidráulico” – Líquidos oleohidráulicos. – Elementos de distribución, mando y trabajo oleohidráulico: – Válvulas distribuidoras. – Válvulas de caudal. – Válvulas de presión. – Válvulas secuenciadoras. – Válvulas proporcionales. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 7
  8. 8. – Servo válvulas. – Válvulas de frenado. – Cilindros. – Motores. – Actuadores rotativos. – Filtros. – Sensores. – Relés. – Temporizadores. • Unidad 8 “ Análisis de circuitos oleo hidráulicos” – Pérdidas primarias y secundarias en tuberías. – Cálculo del coeficiente de pérdida primaria, ¦ – Diagrama de Moody. – Cálculo del coeficiente de pérdida secundario, K. – Análisis de pérdidas en accesorios. – Montaje de circuitos neumáticos e hidráulicos con mando eléctrico según la secuencia dada. – Diagrama estado fase. – Diagrama de señales. – Plano eléctrico. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 8
  9. 9. Evaluaciones • 4 Certámenes escritos 20% c/u • N Quiz 10% • Nota Disertación 10% Fechas certámenes Profesor: Julio Caballeria A. 2010 9
  10. 10. BIBLIOGRAFÍA GENERAL • Manuales DEGEM del laboratorio de Neutrónica • Manuales DEGEM del laboratorio de Hidrónica • W. Deppert y K. Stoll, "Dispositivos Neumáticos", Marcombo • Anthony Esposito, "Fluid Power with Applications", Prentice Hall • E.Carnicer Royo y C. Mainar Hasta, "Oleohidráulica", Paraninfo • Folletos y manuales de componentes hidráulicos • Cursos en línea. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 10
  11. 11. Definición de Hidráulica
  12. 12. • Hoy, al término "hidráulica", se le atribuye el significado de transmisión y control de fuerzas y movimientos por medio de líquidos. • Es decir, se utilizan líquidos para la transmisión de energía. En la mayoría de los casos se trata de aceite mineral pero también puede pueden ser líquidos sintéticos, agua o una emulsión aceite agua. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 12
  13. 13. PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS
  14. 14. • DEFINICION DE FLUIDO • Los fluidos son sustancias capaces de “fluir” y que se adaptan a la forma de los recipientes que los contienen. Todos los fluidos son compresibles en cierto grado y ofrecen poca resistencia a los cambios de forma. • Los fluidos pueden dividirse en líquidos y gaseosos. Las diferencias esenciales entre líquidos y gases son: • (a) los líquidos son prácticamente incompresibles y los gases son compresibles • (b) los líquidos ocupan un volumen definido y tienen superficies libres mientras que una masa dada de gas se expande hasta ocupar todas las partes del recipiente que lo contenga. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 14
  15. 15. • Es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen. • Ejemplo: un objeto pequeño y pesado, como una piedra de granito o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano hecho de corcho o de espuma de poliuretano.  La densidad es la masa por unidad de volumen. Se acostumbra a designarla con la letra griega ρ (ro). Densidad = Masa / Volumen  ρ = m / V • kilogramo por metro cúbico (kg/m³). • gramo por centímetro cúbico (g/cm³). • kilogramo por litro (kg/L) Profesor: Julio Caballeria A. 2010 15       Densidad o densidad absoluta.
  16. 16. Densidad relativa • Es la relación existente entre su densidad y la de otra sustancia de referencia; en consecuencia, es una magnitud adimensional (sin unidades). • donde ρr es la densidad relativa, ρ es la densidad de la sustancia, y ρ0 es la densidad de referencia o absoluta. • Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la presión de 1 (atm) y la temperatura de 4 (°C). En esas condiciones, la densidad absoluta del agua destilada es de 1000 (kg/m3) , es decir, 1 (kg/L). • Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1 (atm) y la temperatura de 0 (°C). Profesor: Julio Caballeria A. 2010 16
  17. 17. • Cuando aumenta la presión, la densidad de cualquier material estable también aumenta. • Como regla general, al aumentar la temperatura, la densidad disminuye (si la presión permanece constante) Profesor: Julio Caballeria A. 2010 17
  18. 18. • PESO ESPECÍFICO. • Se define como la relación entre el peso de un volumen determinado de una sustancia con el de un volumen igual de agua; en los aceites lubricantes esta relación es inferior a la unidad, lo cual indica que son menos pesados que el agua, razón por la que flotan en ella. Se acostumbra a designar el peso específico por la letra griega γ (gama). γ = W / V W = Peso de la sustancia V = Volumen Se acostumbra a dar el peso específico en (Kg/m³) ; (Gr/dm³) El peso específico de una sustancia cambia con la temperatura. El mercurio, por ejemplo, posee un peso específico de 13,376 (Kg/m³) a -10(°C) y 12,745,5 (Kg/m³) a 70(°C). Profesor: Julio Caballeria A. 2010 18
  19. 19. Viscosidad • Se define como viscosidad, al rozamiento interno en un fluido. • A causa de la viscosidad, es necesaria una fuerza para que una capa del líquido se deslice sobre la otra, cuando hay una capa de líquido entre ambas. • La viscosidad de un líquido decrece con la temperatura y presión. • Una definición clásica de viscosidad es la de resistencia del fluido a fluir. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 19
  20. 20. • Viscosidad Dinámica Absoluta • Representa la viscosidad real de un líquido y se obtiene mediante un sistema de depresión de precisión, se mide el tiempo necesario para llenar de abajo hacia arriba una cavidad unida a un tubo capilar, pero situada por encima de él, de forma que el fluido analizado pase primero por el tubo (por aspiración), para entrar a continuación en la cavidad. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 20
  21. 21. Viscosidad Cinemática Absoluta • Se define como el tiempo que demora en pasar el líquido de arriba abajo (por su propia masa). • Esta viscosidad se obtiene por derramamiento : después de haber llenado por aspiración la cavidad (continuación del ensayo de viscosidad dinámica), se mide el tiempo necesario para el paso del fluido a través del tubo capilar. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 21
  22. 22. SAYBOLT Profesor: Julio Caballeria A. 2010 22
  23. 23. Índice de Viscosidad • Se define como un coeficiente que permite juzgar el comportamiento de la viscosidad de un fluido, está en función de la elevación o disminución de la temperatura a que esta sometido el fluido. • En el lenguaje común la denominación S.A.E. (Society of Automovile Engines ), seguida de un número se utiliza corrientemente para designar el índice de viscosidad de un aceite . Cuanto mayor sea el índice de viscosidad, tanto menor será la variación de la viscosidad de éste con las variaciones de temperatura. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 23
  24. 24. • Determinación del índice • Para poder determinar el índice de viscosidad de los aceites se dijo lo sgte: • - El coeficiente 0 a un aceite de naturaleza asfáltica (de viscosidad muy inestable bajo la influencia de la temperatura) ; • - El coeficiente 100 a un aceite de naturaleza parafínica (de viscosidad bastante estable bajo la influencia de la temperatura) ; • Se ha de destacar que estos dos fluidos "patrón" tienen una viscosidad idéntica a 98,8 °C .Por el contrario a 37,8 °C la viscosidad de estos aceites es completamente diferente, como se puede observar en la figura. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 24
  25. 25. • Teorema de Bernoulli • Dice que la energía total de un fluido permanece constante en cualquier punto del circuito hidráulico. • La energía total del aceite en un punto de la instalación es la suma de tres energías: • Eh = m *g* h • donde, • Eh = Energía potencial. • m = Masa. • g = Gravedad. • h = Altura. • No es tenida en cuenta en hidráulica, salvo en máquinas o instalaciones de más de 10 m de altura (alguna prensa). Profesor: Julio Caballeria A. 2010 25
  26. 26. • Energía de presión (Ep) • Es la energía que contiene un cuerpo cuando está comprimido a una presión y que es capaz de entregar cuando se libera: Ep = P (presión) * V (volumen) • Energía cinética (Ec) Ec = 1/2 m (masa) * V2 (velocidad) • En los circuitos hidráulicos la velocidad del aceite no debe pasar de 7 m/seg. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 26
  27. 27. • 1 Formulación de la ecuación • La ecuación de Bernoulli describe el comportamiento de un fluído bajo condiciones variantes y tiene la forma siguiente: • • 2 Parámetros • : Es la presión estática a la que está sometido el fluído, debida a las moléculas que lo rodean • : Densidad del fluído. • : Velocidad de flujo del fluído. • : Valor de la aceleración de la gravedad ( en la superficie de la Tierra). • : Altura sobre un nivel de referencia. • 3 Aplicabilidad • Un fluído se caracteriza por carecer de elasticidad de forma, es decir, adopta la forma del recipiente que la contiene, esto se debe a que las moléculas de los fluídos no están rígidamente unidas, como en el caso de los sólidos. Fluídos son tanto gases como líquidos. • Para llegar a la ecuación de Bernoulli se han de hacer ciertas suposiciones que nos limitan el nivel de aplicabilidad: • El fluído se mueve en un régimen estacionario, o sea, la velocidad del flujo en un punto no varía con el tiempo. • Se desprecia la viscosidad del fluído (que es una fuerza de rozamiento interna). • Se considera que el líquido está bajo la acción del campo gravitatorio únicamente. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 27
  28. 28. • 4 Efecto Bernoulli • El efecto Bernoulli es una consecuencia directa que surge a partir de la ecuación de Bernoulli: en el caso de que el fluído fluja en horizontal un aumento de la velocidad del flujo implica que la presión estática decrecerá. • Un ejemplo práctico es el caso de las alas de un avión, que están diseñadas para que el aire que pasa por encima del ala fluya más velozmente que el aire que pasa por debajo del ala, por lo que la presión estática es mayor en la parte inferior y el avión se levanta. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 28
  29. 29. PASCAL • Una característica de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partícula del fluido es la misma en todas las direcciones. Si las fuerzas fueran desiguales, la partícula se desplazaría en la dirección de la fuerza resultante. De esto se deduce que la fuerza por unidad de superficie que el fluido ejerce sobre las paredes del recipiente que lo contiene es perpendicular a la pared en cada punto sea cual sea su forma. Si la presión no fuese perpendicular el fluido se movería a lo largo de la pared. • El principio de Pascal afirma que la presión aplicada sobre el fluido contenido en un recipiente se transmite por igual en todas las direcciones y a todas partes del recipiente, siempre que se puedan despreciar las diferencias del peso debidas al peso del fluido. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 29 P= F/A
  30. 30. PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOBÁSICO DE UN CIRCUITO HIDRÁULICO Profesor: Julio Caballeria A. 2010 30 Fase 1: En la fase 1 o ciclo de admisión la válvula antirretorno de  salida está cerrada por la presión debida a  la carga  y  la válvula  de  entrada  se  abre para permitir que el líquido (aceite hidráulico) del  tanque llene la cámara de bombeo
  31. 31. Fase 2: En la fase 2, el pistón dela bomba es empujado hacia abajo. La válvula antirretorno de entrada está cerrada por la presión y la válvula de salida se abre. Se bombea un poco de líquido hacia el pistón mayor para elevarlo Profesor: Julio Caballeria A. 2010 31 Para hacer descender la carga se  abre una tercera  válvula de aguja, que abre un  pasaje debajo del pistón mayor hacia el tanque . La carga empuja entonces al  pistón hacia abajo y obliga al líquido a entrar en el tanque
  32. 32. Principios de neumática
  33. 33. • La densidad de los cuerpos cambia con la presión y la temperatura. Los gases son más sensibles a los cambios de densidad que los sólidos y líquidos. Al no existir un cambio de masa y si lo puede hacer el volumen ocupado por dicha masa, acontecerá que al haber un aumento de volumen hay una disminución de la densidad, al haber una disminución del volumen existirá un aumento de la densidad. Este volumen puede cambiar con la presión y la temperatura. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 33
  34. 34. PRESIÓN COMO CONCEPTO • Se entiende por presión a la fuerza aplicada por unidad de área en la cual se aplica esa fuerza (matemáticamente). También podemos decir que la presión es la resistencia a comprimir por una fuerza externa. Su fórmula es: P = F A Profesor: Julio Caballeria A. 2010 34
  35. 35. Presión en un sólido  Si un cuerpo sólido de peso W se encuentra apoyado sobre una superficie horizontal y A es su área de contacto, la presión del cuerpo sobre la superficie A está dada por: P = W A Profesor: Julio Caballeria A. 2010 35 La fuerza es considerada normal  (perpendicular) a la superficie de área A. De  esta forma si el sólido pesa 400 Kg y el área  de apoyo es de 100 cm2  se obtendrá que la  presión que el sólido ejerce sobre el área es  de:   P = 400          100   P = 4 Kg            cm2 A EJEMPLO
  36. 36. Presión en un líquido • La presión en un líquido es la debida al peso de este líquido encerrado en un estanque. • Apliquemos el concepto de presión en un sólido al siguiente ejemplo: • Un estanque, como el de la figura, contiene un fluido de densidad conocido. ¿Cuál es la presión que el líquido ejerce sobre el fondo del estanque? Profesor: Julio Caballeria A. 2010 36 A
  37. 37.  Para dar respuesta, considérese un cilindro de líquido de área A y alto h, se tendrá entonces que:  P = W (peso) A (área)  Donde, W = Volumen del cilindro * peso específico  P = Volumen del cilindro * peso específico Área  Pero, peso específico = densidad * Fuerza de gravedad (9,8 m/seg2 )  P = Volumen del cilindro * densidad * Fuerza de gravedad Área  Y, por último, volumen del cilindro = Área * altura  P = Área * altura * densidad * Fuerza de gravedad Área  La ecuación es finalmente:  P = altura * densidad * Fuerza de gravedad  P = h * ρ * g  O bien:  P = altura * peso específico  P = h * γ Profesor: Julio Caballeria A. 2010 37 A
  38. 38. • De este resultado se desprende que la presión depende de la altura del líquido medida hasta la superficie libre. El ejemplo de la figura muestra dos manómetros a diferentes alturas por ser la altura directamente proporcional a la presión podemos afirmar que la presión medida en el primero será mayor a la medida en el segundo. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 38
  39. 39. Presión en un gas • "La presión que ejerce un gas sobre las paredes de un recipiente que lo contiene se distribuye sobre toda la superficie en forma igual" (ley de Pascal). Profesor: Julio Caballeria A. 2010 39 GAS
  40. 40. Presión en un gas • Las moléculas de los gases están chocando continuamente sobre las paredes del recipiente, ejerciendo sobre ellas una fuerza por unidad de área producto del movimiento cinético molecular. • Si se calienta el gas, las moléculas de aire adquieren mayor movimiento (más energía cinética de las moléculas) aumentando así la presión. Más cantidad de moléculas y con mayor intensidad chocan sobre la misma área. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 40 GAS
  41. 41. Presión en un gas • Si reducimos el volumen del recipiente y pensamos que la temperatura no variará, la energía cinética de las moléculas se mantendrá al igual que la fuerza con que golpean sobre la superficie, pero el área al ser menos provocará un aumento de la presión (según la fórmula). P = F A Profesor: Julio Caballeria A. 2010 41 GAS
  42. 42. PRESIÓN ATMOSFÉRICA O BAROMÉTRICA
  43. 43. PRESIÓN ATMOSFÉRICA O BAROMÉTRICA • Definición: • La masa de aire que rodea a la tierra es atraída a ésta por la fuerza de gravedad lo que hace que sobre todos los cuerpos y superficies terrestre pese una columna de aire. El peso de esta columna de aire que actúa en cierta área es llamada presión atmosférica. • Se ha determinado que la presión atmosférica es igual al valor de una columna de mercurio de 760 mm (760 mm Hg), experimento realizado a nivel del mar. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 43
  44. 44. • El tubo con mercurio de la FIGURA no se vacía gracias a la presión que ejerce el peso del aire sobre el recipiente de mercurio. O sea, que la presión que ejerce el aire es igual al peso del mercurio que permanece en el tubo. • Por ser iguales y contrarias la fuerza producida por el mercurio y la presión atmosférica se anulan produciendo el equilibrio de fuerzas y el movimiento de bajada de la columna de mercurio cesa. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 44
  45. 45. • Como la presión atmosférica depende de la fuerza de gravedad podemos decir que al ir subiendo sobre el nivel del mar, esta presión disminuye hasta anularse en la estratosfera, donde no hay aire. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 45
  46. 46. En la siguiente tabla se indica la presión atmosférica a diferentes alturas en kg/cm² Profesor: Julio Caballeria A. 2010 46 Altitud en metros Presión en kg/cm² Altitud en metros Presión en kg/cm² 0 1,033 1000 0,915 100 1,021 2000 0,810 200 1,008 3000 0,715 300 0,996 4000 0,629 400 0,985 5000 0,552 500 0,973 6000 0,481 600 0,960 7000 0,419 700 0,948 8000 0,363 800 0,936 9000 0,313 900 0,925 10000 0,270
  47. 47. PRESIÓN MANOMÉTRICA Y ABSOLUTA
  48. 48. • La presión manométrica es aquella que toma como cero la presión atmosférica • Los valores superiores a cero son considerados como presión y los bajo a cero son llamados valores negativos o de vacío. • Cuando se obtiene una lectura de cero es la presión atmosférica la leída. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 48   La presión absoluta, en cambio, no tiene valores negativos o de vacío. El cero es el  mismo que el cero de la presión atmosférica, o sea, el cero absoluto.
  49. 49. • Al observar la escala de la FIGURA podemos decir que: • Presión absoluta = presión atmosférica + presión manométrica • El signo negativo nos dirá si se trata de vacío (según la presión manométrica.) • O sea, • Presión absoluta = 760 + 100 (mm Hg) = 860 (mm Hg) Profesor: Julio Caballeria A. 2010 49
  50. 50. PRESIONES EN FLUIDOS EN MOVIMIENTO
  51. 51. • Cuando los fluidos se encuentran en movimiento surgen los conceptos de presión estática y presión dinámica. • En la FIGURA 1 no tenemos circulación de aire. Los manómetros se equilibran gracias a la presión atmosférica. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 51
  52. 52. Si tenemos un tubo de ventilación abiertos en ambos extremos y hacemos circular aire a través de este, por medio de un ventilador, obtendremos cierto comportamiento de los dos tubos en U (manómetros) conectados al flujo de aire. En la FIGURA 2 circula aire a baja velocidad lo que provoca el desnivel de los manómetros, pero mientras A indica vacío, B indica presión. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 52
  53. 53. • Si aumentamos la velocidad del aire (ver FIGURA 3) los desniveles aumentan más. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 53 De esto podemos concluir que la presión varía entre un fluido en reposo (caso 1)De esto podemos concluir que la presión varía entre un fluido en reposo (caso 1) y uno en movimiento (caso 2 o 3) y que, además, esta variación depende de lay uno en movimiento (caso 2 o 3) y que, además, esta variación depende de la velocidad del fluido.velocidad del fluido.   La presión en A se llama presión estática y la medida en B es llamada presión dinámica.
  54. 54. • La velocidad que adquiere el fluido dentro del tubo no es igual en cualquier punto. Junto a las paredes del tubo la velocidad del fluido es prácticamente 0 (cero) en cambio en el centro del tubo es máximo. • En la FIGURA 4 podemos observar la diferencia de velocidades, producto de las turbulencias producidas en el flujo. • Por lo dicho anteriormente podemos concluir que la presión estática y dinámica, medidas en el centro es mayor a la presión estática y dinámicas medidas más cerca del tubo. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 54 ESTATICA DINAMICA
  55. 55. TIPOS DE FLUJOS
  56. 56. • Flujo es la forma de circulación que tienen los fluidos. • Puede ser: • Flujo laminar. • Flujo de transición. • Flujo turbulento. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 56
  57. 57. Flujo laminar • Una circulación es laminar cuando el trayecto recorrido por el fluido no se ve perturbado por ninguna turbulencia importante. En una circulación de este tipo, las partículas que constituyen el fluido circulan paralelamente entre sí. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 57
  58. 58. Flujo turbulento • Una circulación es turbulenta cuando el fluido tiende a separarse. En una circulación de este tipo el fluido se agita. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 58
  59. 59. Flujo de transición: • Es una circulación intermedia (entre laminar y turbulenta) Profesor: Julio Caballeria A. 2010 59
  60. 60. • La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y por tanto, al aplicarle una fuerza, se comprime, mantiene esta compresión y devolverá la energía acumulada cuando se le permita expandirse, según la ley de los gases ideales. • Energía neumática: diferencial de presión de aire utilizada para provocar movimiento en diferentes sistemas. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 60
  61. 61. Humedad • La humedad absoluta es la cantidad de vapor de agua presente en el aire. Se expresa en gramos de agua por unidad de volumen (g/m³). A mayor temperatura, mayor es la cantidad de vapor de agua. • La humedad específica es la cantidad de vapor de agua contenido en el aire medido en gramos de vapor por kilogramo de aire húmedo (g/kg). Profesor: Julio Caballeria A. 2010 61
  62. 62. Ecuación de estado de gases ideales • Las hipótesis básicas para modelar el comportamiento del gas ideal son: • El gas está compuesto por una cantidad muy grande de moléculas, que además tienen energía cinética. • No existen fuerzas de atracción entre las moléculas, esto por que se encuentran relativamente alejados entre sí. • Los choques entre moléculas y las paredes del recipiente son perfectamente elásticos. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 62
  63. 63. • De lo recién señalado, la más elemental de las hipótesis es que no existen fuerzas intermoleculares; por lo tanto, se está en presencia de una sustancia simple y pura. La forma normal de la ecuación de estado de un gas ideal es: p * v = R * T Con R= 8,314 [J/ mol ºK] Donde: • P= Presión (Pascal = 1 N/m2 ) • V=Volumen específico (m3 /mol) • R=Constante universal de los gases ideales • T=Temperatura (ºK) Profesor: Julio Caballeria A. 2010 63
  64. 64. • La misma ecuación se puede expresar en forma alternativa como: • p * V = n * R * T • Donde: • V=Volumen total del sistema (m3 ). • n=Número de moles en el sistema. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 64
  65. 65. Ley de boyle mariote • Afirma que, a temperatura y cantidad de gas constante, el volumen de un gas es inversamente proporcional a su presión: • P1*V1=P2*V2 • Proceso a Tº constante Profesor: Julio Caballeria A. 2010 65 P1 P2 F 1 F2 P3 F2 V1 V2 V3
  66. 66. Ley de Charles • Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal, mantenido a una presión constante, mediante una constante de proporcionalidad directa. En esta ley, Charles dice que a una presión constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a que "temperatura" significa movimiento de las partículas. Así que, a mayor movimiento de las partículas (temperatura), mayor volumen del gas. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 66
  67. 67. Gay- lussac • La presión del gas, que se mantiene a volumen constante, es directamente proporcional a la temperatura: Profesor: Julio Caballeria A. 2010 67
  68. 68. ejercicios Profesor: Julio Caballeria A. 2010 68 1- Un recipiente tiene un volumen de 0.3 (m3) de aire a un presión de 22 (bar). Calcule la presión si el volumen se reduce a la cuarta parte. P1*V1=P2*V2 2- Un recipiente de volumen 0.92 (m3) se encuentra a una temperatura de 32 (ºC) y una presión de 3 (atm). Calcule el volumen cuando la temperatura es de 40 (ºC), sabiendo que su presión sigue siendo de 3 (atm). V1 = V2 T1 T2
  69. 69. CAÍDA DE PRESIÓN
  70. 70. • Las pérdidas de presiones traen como consecuencias una pérdida de energía lo que se traduce en un bajo rendimiento de la red de aire comprimido. • La mayor parte de los equipos y herramientas neumáticas están construidos para obtener su máximo rendimiento a una presión de trabajo comprendida entre 6 y 7 bar. • La presión desarrollada por el compresor es normalmente de 7 bar, pero esta no es la presión que recibirán las herramientas y equipos neumáticos en los lugares de aplicación o puntos de consumo, ya que entre el compresor y los lugares de consumo existen por lo menos un depósito de aire, unidades de depuración, tuberías y sus curvas, filtros, etc. que impiden el aprovechamiento total de la energía contenida en el aire a la salida del compresor. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 70
  71. 71.  Los fabricantes de elementos neumáticos deben procurar que la pérdida de presión se mantenga dentro de un límite. Se recomienda que la caída de presión total de una instalación (red de aire comprimido) se establezca en un máximo de 0,6 bar Esto significa si del compresor obtenemos una presión de 7 bar, debemos sensar en los lugares de consumo una presión de 6,4 bar. Tabla de referencia Profesor: Julio Caballeria A. 2010 71 Refrigerador  posterior de agua  0.09 bar Refrigerador  posterior de aire 0.09 bar Secador  Frigorífico 0.20 bar Secador por absorción  0.30 bar Separador cerámico 0.10 bar Red de tuberías 0.14 bar Filtros en general 0.14 bar
  72. 72. MANÓMETROS
  73. 73. • Es un instrumento que se utiliza para medir valores, ya sea, de presión (+) o de vacío (-) teniendo en cuenta que el cero de su escala coincide con la presión atmosférica. Las unidades más utilizadas son el Kg./ cm2 ; lb /pulg2 o PSI. Además existen otras unidades como pulgadas o milímetro de columna de agua (H2 O), es decir, la altura de una columna de agua que da la misma presión o fuerza por unidad de aire; pulgada o milímetro de mercurio ("Hg o mm Hg); presión de vacío en pulgadas o milímetros de vacío con respecto al dato de presión atmosférica; el kilopondio por centímetro cuadadro (Kg/cm2 ) Profesor: Julio Caballeria A. 2010 73
  74. 74. • Tipos de manómetros: • Manómetros de tipo húmedo. Manómetro de Bourdon. Manómetro de diafragma Profesor: Julio Caballeria A. 2010 74
  75. 75. MANÓMETRO DE TIPO HÚMEDO • Tubo en "U" • Para efectuar la medición se constata que las dos columnas de fluido se encuentren coincidiendo con el cero de la escala. En la FIGURA 1 (caso b) podemos apreciar una diferencia de altura en la escala provocada por la presión que desplaza el líquido. La lectura obtenida será la altura de la columna expresada en milímetros (mm) o en pulgadas (") dependiendo de la graduación de la escala. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 75 PUEDE CONTENER AGUA O MERCURIO, EL MERCURIO SE UTILIZA PARA MAYORES PRESIONES.
  76. 76. • El manómetro de cubeta es muy similar al de tubo en U, se usa generalmente con mercurio, para presiones altas. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 76
  77. 77. MANÓMETRO BOURDON
  78. 78. • El tubo de Bourdon de la FIGURA es uno de los primeros manómetros mecánicos y el de mejor resultado. Puede medir desde 0,35 Kg/cm2 hasta 700 Kg/cm2 con una precisión de hasta + 2,5 % de la desviación total. Son sensibles ante los golpes y a las pulsaciones de presión. Una forma de impedir pulsaciones es a través de válvulas de estrangulamiento. • La presión se encarga de extender el muelle tubular.(rojo) el cual transmite el movimiento por medios mecánicos a la aguja. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 78
  79. 79. El tubo de Bourdon • En la FIGURA podemos observar la forma que tiene el tubo de actuar cuando recibe una presión. En caso que esta señal sea de depresión el tubo se contrae entonces el movimiento será contrario al indicado por la figura. • Profesor: Julio Caballeria A. 2010 79
  80. 80. MANÓMETRO DE DIAFRAGMA • Son adecuados para presiones bajas de máx. 1 Kg/cm2 . Además, son bastantes sensibles. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 80
  81. 81. TRATAMIENTO DEL AIRE ASPIRADO
  82. 82. • El aire aspirado por un compresor, contiene una cantidad de agua en función a la temperatura ambiente y de la humedad relativa. • También puede contener vapores químicos, que pueden ser ácidos, que dañan al compresor y equipos purificadores de aire (contaminantes). • La calidad del aire se clasifica de acuerdo a normas. Para deshumificar el aire podemos elegir diferentes formas de secado. Conseguir la esterilización del aire es muy difícil pero necesaria, por ejemplo, en hospitales o en la industria alimenticia. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 82
  83. 83. TRATAMIENTO DEL AIRE A LA SALIDA DEL COMPRESOR • Una de los principales problemas en instalaciones neumáticas es el de obtener un aire de buena calidad. Se entiende como aire de buena calidad a aquel, que aparte de estar libre de impurezas, que este libre de vapores de agua o que no produzca condensación de esta en las cañerías. Los medios para disminuir la cantidad de agua presente en el aire a la salida del compresor son: • Refrigerador posterior. Secador. • La correcta disposición de los equipos de secaje mencionados es importante para lograr la mayor eficiencia de ellos. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 83
  84. 84. REFRIGERADOR POSTERIOR • Son intercambiadores de calor que están ubicados a la salida del compresor. No existe ningún elemento entre ellos. Tienen como función disminuir el contenido de humedad en el aire comprimido. Puede condensar ente el 50 y 80 % de toda la humedad que aspira el compresor. Al bajar la temperatura del aire comprimido se obtiene la condensación de los vapores de agua presente en éste. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 84
  85. 85. SECADORES • Los secadores se pueden dividir en dos tipos: • Frigorífico. De adsorción. • Se pueden ubicar antes o después del depósito. • Tienen como función disminuir el porcentaje de vapor de agua que contiene el aire comprimido, de manera que a través de un proceso de enfriamiento logre alcanzar una determinada temperatura límite (punto de rocío) en donde no se presenta condensación alguna. • No siempre se utiliza un secador en una instalación neumática. Se utiliza en instalaciones en donde sea indispensable un aire totalmente seco, como por ejemplo, en donde exista gran cantidad de instrumentos, industrias químicas y petroquímicas. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 85
  86. 86. Descripción de las unidades preparadoras de aire.
  87. 87. COMPRESORES NEUMATICOS • El compresor es el elemento que se encarga de abastecer la demanda de aire existente en el circuito neumático, a la presión deseada y al caudal necesario para el buen funcionamiento del elemento neumático. La entrega de aire se debe ajustar a los requerimientos exigidos en ese momento, con lo cual la entrega de aire comprimido debe regularse, esto se realiza a través de sistemas de regulación de capacidad. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 87
  88. 88. REGULACIÓN DE LA CAPACIDAD • Es necesario que cada compresor posea un sistema de regulación de manera de ajustar el suministro de aire producido por los compresores a los requerimientos solicitados por los consumos. El tipo de control a elegir va a depender de las características del compresor, de la unidad de accionamiento y del sistema o red de distribución. El control puede ser manual o automático. • TIPOS DE REGULACIONES: • Regulación en compresores alternativos. Regulación en compresores dinámicos. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 88
  89. 89. • Los compresores son máquinas que aspiran aire ambiente (a presión atmosférica) y lo comprimen hasta lograr una presión superior. • Existen dos tipos básicos de compresores: • Compresores de desplazamiento positivo. Compresores dinámicos. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 89
  90. 90. • En la FIGURA se muestra un esquema en el cual se aprecia los variados tipos de compresores existentes. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 90
  91. 91. • Cada compresor posee un sistema de refrigeración que permita un mayor rendimiento, en algunos casos la refrigeración es por etapas (refrigeración intermedia) siempre y cuando el compresor sea de dos o más etapas, lo que permite reducir aún más las pérdidas de potencia y además incrementa la densidad del aire. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 91
  92. 92. • Otro factor a considerar en un compresor es la lubricación, ya que una lubricación adecuada permitirá un rendimiento mayor de la máquina y también una mayor fiabilidad y una disminución en los costos de mantención. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 92
  93. 93. • Cada compresor posee distintas características que se tienen que tomar en cuenta a la hora de elegir un compresor, en la elección de un compresor se tomará en cuenta la capacidad de aire que necesitará el interesado y además una serie de otros factores, ya sea técnicos y económicos. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 93
  94. 94. COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Profesor: Julio Caballeria A. 2010 94
  95. 95. • En los compresores de desplazamiento positivo, el aumento de presión se produce, cuando el volumen ocupado por el aire (o un gas) se reduce. Las máquinas de este tipo pueden, por otra parte subdividirse en alternativas y rotativas. Dependiendo de su diseño aparecen otros tipos. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 95
  96. 96. COMPRESORES ROTATIVOS Paletas. Anillo líquido. Roots. Tornillo. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 96
  97. 97. COMPRESORES DE PALETAS • Este tipo de compresor lleva un rotor cilíndrico dentro de una carcasa cilíndrica o estator. El rotor lleva un número de paletas radiales metidas en unas ranuras dispuestas para tal efecto. Cuando el rotor gira accionado por el motor, las paletas se desplazan contra las paredes del estator, debido a la fuerza centrífuga. El volumen del aire aspirado por el compresor va entrando en la cámara comprendida entre dos paletas consecutivas, zona de mayor excentricidad al girar el rotor, el volumen entre las paletas va disminuyendo y el aire se comprime hasta llegar a la lumbrera de descarga. • Una de las principales desventajas de los compresores de paletas, las impone la fricción en la punta de las paletas, los esfuerzos de flexión y los límites en la longitud de ellas. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 97
  98. 98. COMPRESOR DE ANILLO LÍQUIDO • Estos tipos de compresores no son muy utilizados, ya que generan presiones muy bajas, pero debido a su hermeticidad son aplicados como bombas de vacío. Además se caracterizan por trabajar libres de aceite. • En la FIGURA se muestra este tipo de compresor con todos sus elementos que lo componen. Esta compuesto por un rotor, en el que se montan una serie de álabes fijos y una carcasa o cilindro, de tal forma que la cámara entre álabes y cilindro, varía cíclicamente por cada revolución del rotor. El cilindro está parcialmente lleno de líquido. Durante su funcionamiento, el líquido sale proyectado contra el cilindro, merced a la acción ejercida por los álabes. La fuerza centrífuga, hace que el líquido forme un anillo sólido sobre el cilindro, cuya pared interior varía en su distancia desde el rotor, en la misma medida en que lo hace la pared del cilindro. De esta manera, el volumen entre álabes, varía cíclicamente, de forma similar a como ocurre en un compresor de paletas. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 98
  99. 99. COMPRESOR  ROOTS • Estos compresores tienen su aplicación para bajas presiones. • Esta formado por un estator dentro del cual giran dos rotores de perfiles idénticos en forma de 8 a velocidad angular constante, en sentido inverso el uno del otro. La rotación de los rotores esta sincronizada por un juego de engranajes exteriores, lubricados por baño de aceite. • Cabe destacar, que los rotores no rozan entre sí, ni con el estator. Estos compresores transportan del lado de aspiración al de compresión el volumen de aire aspirado, sin comprimirlo en este recorrido. • Este tipo de compresores son exentos de aceite, debido a que no existe fricción entre los rotores.Profesor: Julio Caballeria A. 2010 99
  100. 100. COMPRESOR DE TORNILLO • Este tipo de compresores puede funcionar a velocidades elevadas, ya que no existen válvulas de aspiración/impulsión ni fuerzas mecánicas que puedan generar desequilibrios. El compresor de tornillo consta de un rotor macho y de un rotor hembra. El rotor macho posee 4 lóbulos y gira a un 50 % más rápido que el rotor hembra que tiene seis acanaladuras. • La compresión del aire ocurre entre los lóbulos y las acanaladuras. La entrada y salida del aire, hace abrir y cerrar automáticamente por los extremos de los rotores al girar éstos. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 100
  101. 101. COMPRESORES ALTERNATIVOS Pistón (simple y doble efecto). Diafragma. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 101
  102. 102. COMPRESOR DE PISTÓN • Este tipo de compresores son uno de los más utilizados en la actualidad. • Para lograr el ingreso y evacuación del aire en el momento adecuado se utilizan válvulas de aspiración y válvulas de impulsión. • La válvulas de aspiración, permiten el paso del aire atmosférico al interior del cilindro ya que en el movimiento de descenso del pistón se crea una depresión o vacío. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 102
  103. 103. COMPRESORES DE DIAFRAGMA • Son del tipo exentos de aceite que utilizan una membrana flexible o diafragma, en lugar de pistón. • El diafragma puede activarse mecánica o hidráulicamente. En la FIGURA se observa un compresor de este tipo, en donde el accionamiento es mecánico, esto se realiza a través de una excéntrica enchavetada al eje de accionamiento del compresor y por medio de una biela se transmite movimiento alternativo al diafragma. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 103
  104. 104. COMPRESORES DINÁMICOS • LOS COMPRESORES DINÁMICOS MÁS UTILIZADOS SON: • Compresor centrífugo. Compresor axial. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 104
  105. 105. COMPRESOR CENTRÍFUGO • En los compresores centrífugos el desplazamiento del fluido es esencialmente radial. El compresor consta de uno o más impulsores y de un número de difusores, en los que el fluido se desacelera. El fluido aspirado por el centro de una rueda giratoria, ojo del impulsor, es impulsado por los alabes de ésta y debido a la fuerza centrífuga, hacia los canales del difusor. Después de que la energía cinética se ha convertido en presión, el fluido es conducido hacia el centro del próximo impulsor y así sucesivamente. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 105
  106. 106. IMPULSORES DE UN COMPRESOR CENTRÍFUGO • Los impulsores se clasifican según la dirección de curvatura de sus álabes. Las aletas o álabes están curvados hacia delante , en sentido radial o hacia atrás Profesor: Julio Caballeria A. 2010 106
  107. 107. COMPRESOR CENTRÍFUGO • En los compresores de eje múltiple con refrigeración intermedia, las turbinas están en forma independiente, pero interconectadas entre sí de acuerdo con el progreso de la compresión. Esta disposición permite dimensionar la la etapa de acuerdo con su función, además de permitir la refrigeración entre cada una y la siguiente mejorando de esta manera su rendimiento. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 107
  108. 108. Compresores de eje múltiple • Las velocidades de funcionamiento de este tipo de compresor, están comprendidas entre 20.000-100.000 r.p.m. , debido a las elevadas velocidades con que se construyen los compresores dinámicos de tamaño medio, se utilizan cojinetes amortiguadores, en lugar de los rodillos, que son los que incorporan los compresores de desplazamiento. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 108
  109. 109. COMPRESOR AXIAL • Este tipo de compresor se caracteriza por entregar un caudal muy grande (500.000 m³/h ), pero como contrapartida su presión máxima llega a los 4 bar. Como su nombre lo indica, posee un flujo axial en la dirección del eje. El gas pasa axialmente a lo largo del compresor, a través de hileras alternadas de paletas, estacionarias y rotativas, que comunican cierta velocidad al gas o energía, que después se transforma en presión. La capacidad mínima en este tipo de compresores, viene a ser del orden de los 15 m³/s. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 109 Los compresores axiales son más adecuados, para aquellas plantas que precisen grandes y constantes caudales de aire. Una aplicación muy frecuente es el soplado de los altos hornos. Normalmente se utilizan para capacidades alrededor de los 65 m³/s, y para presiones efectivas.
  110. 110. Depósitos de aire
  111. 111.   Las funciones que desempeña el depósito son las siguientes:   • Amortiguar las pulsaciones del caudal de aire que provienen del compresor.  • Actuar de distanciador de los períodos de regulación.  • Satisfacer las demandas de caudal sin provocar caídas de presión.  • Adoptar el caudal de salida del compresor al consumo de aire en la red.  • Como intercambiador de calor.  • Los accesorios que se incorporan al depósito son: • La válvula de seguridad que permite la evacuación total del caudal del compresor con sobrecarga que no excede del 10 %.  • Manómetro que indica la presión del depósito.  • Purga por evacuar la condensación producido en el depósito.  • Racor de toma del sistema de regulación del compresor.  • Agujero de limpieza.  Profesor: Julio Caballeria A. 2010 111
  112. 112. Simbología Profesor: Julio Caballeria A. 2010 112
  113. 113. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 113
  114. 114. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 114
  115. 115. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 115
  116. 116. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 116
  117. 117. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 117
  118. 118. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 118
  119. 119. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 119
  120. 120. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 120
  121. 121. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 121
  122. 122. Filtros
  123. 123. • El compresor al aspirar aire atmosférico esta introduciendo a la red de  aire comprimido gran parte de las impurezas mencionadas, ya que su  filtro es capaz de retener partículas de hasta 5 micrones. Hay que tener en  cuenta que los compresores desprenden aceite y partículas abrasivas  debidas al desgaste que se suma a contaminar la red de aire comprimido.   •   El 99 % del aceite en suspensión dentro del aire comprimido tiene forma  de emulsión con partículas de 0,01 a 0,8 micrones las cuales no se pueden  separar por filtros cerámicos o sintetizados de 3 micrones ni por  centrifugación.   •   La elección de los filtros se hace en función de la calidad del aire a filtrar,  del caudal, la presión y la pérdida de carga admisible.   Profesor: Julio Caballeria A. 2010 123
  124. 124. • Deben eliminarse todas las impurezas del  aire, ya se antes de su introducción en la red  distribuidora o antes de su utilización. Las  impurezas que contiene el aire pueden ser: • Sólidas. Polvo atmosférico y partículas del  interior de las instalaciones • Líquidas. Agua y niebla de aceite • Gaseosas. Vapor de agua y aceite Profesor: Julio Caballeria A. 2010 124
  125. 125. FILTRO ESTANDAR • Está compuesto de tal manera que es  capaz de imprimir al aire un  movimiento de rotación eliminando de  esta forma los contaminantes como  polvo y gotas de agua por fuerza  centrífuga, filtrando luego las  partículas más pequeñas mediante un  elemento filtrante. Un deflector  ubicado debajo del elemento evita la  turbulencia que podría arrastra los  contaminantes extraídos.   •   El nivel de filtrado de los elementos  filtrantes cubre desde 2 hasta 100  micrones, generalmente se usan los de  5 micrones.   Profesor: Julio Caballeria A. 2010 125
  126. 126. FILTRO SUBMICRÓNICO COALESCENTE FINO • capaz de retener partículas de los  3 micrones y niebla de aceite.   •   Al pasar el aire por este  elemento, los líquidos atrapados  se asocian en gotas y descargan  hacia una zona central ; la  corriente arrastra las gotas hacia  un elemento de separación que  recolecta el líquido que a su vez  cae al recipiente. El líquido debe  drenarse periódicamente.   Profesor: Julio Caballeria A. 2010 126
  127. 127. FILTRO SUBMICRÓNICO COALESCENTE EXTRA FINO  • Este filtro puede retener sólidos de  0,01 micrón en un 95% y aerosoles  de aceite de 99,9999% (0,08ppm).   •  Su elemento filtrante es también  descartable, se elabora  combinando distintos tipos de  materiales entre los que se  encuentran : papel especial, fieltro  (espuma de uretano) y filtro de  vidrio, todos especialmente  tratados.   •   La circulación del aire es desde el  centro hacia afuera.   Profesor: Julio Caballeria A. 2010 127
  128. 128. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 128
  129. 129. Tuberías flexibles • Las mangueras son elementos que permiten la conducción de un fluido,  además deben poseer ciertas características que aseguren una fiablidad en el  transporte del fluido.  • Para la selección de una manguera es conveniente considerar los siguientes puntos: • PRESIÓN DE TRABAJO: Por lo general, la presión de trabajo en la cuarta parte de la presión  mínima a reventar para cada manguera, o sea, con un factor de seguridad de 4 por 1  recomendado por la SAE. • ALTA PRESIÓN: Las líneas deben ser protegidas contra choques externos y contra daños  mecánicos o químicos.   •   TEMPERATURAS DE TRABAJO: Siempre debe evitarse el uso continuo a la temperatura máxima  conjuntamente con la presión máxima.   • TEMPERATURAS AMBIENTALES: Pueden alterar a los materiales de la cubierta y del refuerzo.   • VIBRACIONES Y FLEXIÓN: Resistir máxima vibración y flexión.   • RESISTENCIA QUÍMICA: Se debe tomar en cuenta la resistencia química, tanto de la cubierta de  la manguera como su parte interior.         Profesor: Julio Caballeria A. 2010 129
  130. 130. Sellos • La selección de un sello se basa en los siguientes factores:     Temperatura y rango de presión.    Compatibilidad con el fluido a sellar.    Resistencia a influencias externas.    Propiedades mecánicas.    Propiedades eléctricas.    Adhesión alrededor del material. • Los sellos de dividen en: estáticos dinámicos Profesor: Julio Caballeria A. 2010 130
  131. 131. • El término "sello estático" implica el sello entre componentes, los cuales no están en movimiento en relación uno al otro. El sello estático se  caracteriza por evitar la filtración de un fluido bajo presión entre la unión  de dos componentes.    Para lograr esta característica se utilizan 2  métodos:   • Selladores.   Empaquetadura. •   Los selladores se presentan en forma de pastosa mientras que las empaquetaduras son sólidas y adoptan la forma de la superficie.    La  aplicación de los sellos estáticos se puede apreciar en las guarniciones de  tapas para válvulas y depósitos, de tapas de cilindro y para accesorios de  la línea. • Se denomina sello dinámico, debido a que el sello actúa en componentes  que están en movimiento.  Profesor: Julio Caballeria A. 2010 131
  132. 132. Válvulas • Las válvulas son dispositivos para controlar o regular el arranque, parada y sentido, así como la presión o el flujo del medio de presión, impulsado por un compresor, una bomba de vacío o acumulado en un depósito.     •   Para poder controlar se necesita una energía de control que viene  determinada por la forma de accionamiento de una válvula y puede  conseguirse manualmente o por medios mecánicos, eléctricos, hidráulicos  o neumáticos.        Profesor: Julio Caballeria A. 2010 132
  133. 133. Válvulas distribuidoras Profesor: Julio Caballeria A. 2010 133 1) Este cuadro indica las posiciones de las válvulas 2) La cantidad de cuadros yuxtapuestos indica el número de posiciones. 3) El funcionamiento se representa esquemáticamente en el interior de los cuadros. 4) Las flechas indican el sentido de circulación del fluido 5) Las posiciones de cierres dentro de las casillas se representan a través de líneas transversales. 6) La unión de conductos o tuberías se representa mediante un punto. 7) Las conexiones (entradas y salidas) se representan por medio de trazos unidos a la casilla (posición inicial) 8) El otro cuadrado indica la otra posición de la válvula 9) A las posiciones se les asigna letras minúsculas a, b, c... y o Válvulas de 3 posiciones, la posición intermedia es igual a la posición de reposo. 10) Conducto de escape sin empalme de tubo (aire hacia la atmósfera) 11) Conducto de escape con empalme de tubo. Símbolo
  134. 134. Válvulas de presión Profesor: Julio Caballeria A. 2010 134 Válvula limitadora de presión: Se utiliza como elemento de seguridad. Al reducir la presión el resorte se encarga de cerrar el paso de aire a la atmósfera. Esta fuerza del resorte es regulable, con lo cual también lo es la presión máxima. Válvula de secuencia: La presión afecta el área del diafragma limitado por el orificio de la boquilla. Cuando la fuerza generada supera la del resorte, la membrana comienza a levantarse, garantizando su apertura aún en el caso de una disminución de la presión.
  135. 135. Válvulas de caudal • Este grupo de válvula tiene como función general controlar el caudal que circula por la tubería.   La velocidad de funcionamiento de un cilindro neumático se puede  regular por restricción de: la admisión, el escape o de ambos. El grado de  control proporcionado por estos métodos es adecuado para una amplia  gama de aplicaciones, pero el tiempo de respuesta ser  variable si la carga  lo es, debido a que la compresibilidad del aire también varía con la carga.  Profesor: Julio Caballeria A. 2010 135 Válvula estranguladora de caudal bidireccional 
  136. 136. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 136 Válvula estranguladora de caudal unidireccional
  137. 137. Válvulas de bloqueo • Tienen como función permitir el paso del fluido siempre que se respete ciertas condiciones. Estas condiciones pueden ser: sentido de circulación del aire, presencia de presión, etc.   Profesor: Julio Caballeria A. 2010 137 Simples (válvulas check) Pilotadas (válvulas de purga rápida)
  138. 138. ¿Que es un cilindro? • El cilindro es el elemento productor del trabajo. Se encarga de transformar la energía estática del aire comprimido, en trabajo mecánico, producido por su carrera  de  avance  y  retroceso,  mediante  la  inducción  de  la  sobre  presión.  El  aire  a  presión  tiende  a  expandirse  para  equilibrarse  con  la  atmósfera.   Profesor: Julio Caballeria A. 2010 138
  139. 139. ¿Qué deberíamos esperar de un buen cilindro?    Profesor: Julio Caballeria A. 2010 139 1. - Que exista en el tamaño que se necesita. 2. - Que su rozamiento interno sea lo más bajo posible. 3. - Que su montaje o instalación sea simple y rápido. 4. - Que su vida útil sea lo más larga posible. 5. - Que exista una variedad importante de diseño para poder adaptarlo a nuestra necesidad. 6. - Que pueda resistir los esfuerzo de tracción y compresión, así como la temperatura, sin deformarse.
  140. 140. • Los cilindros se pueden clasificar en: •  Cilindros de Simple efecto.   •  Cilindros de Doble efecto.   •  Cilindros de Construcción especial. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 140
  141. 141. CILINDROS DE SIMPLE EFECTO • El cilindro de simple efecto sólo puede producir trabajo en una sola dirección del movimiento. • Normalmente la carrera de retorno se efectúa por medio de un muelle helicoidal o una fuerza externa. • Cuando se utilicen cilindros de simple efecto, debe tenerse en cuenta la limitación de la fuerza disponible del cilindro durante la carrera de retorno producida por el muelle, ya que la misma disminuye a lo largo de dicha carrera. • Se clasifican en: • Cilindro de émbolo. Cilindro de membrana. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 141
  142. 142. • El cilindro de simple efecto sólo puede producir trabajo en una sola dirección del movimiento.    •   Normalmente la carrera de  retorno se efectúa por medio de un  muelle helicoidal o una fuerza  externa.   •   Cuando se utilicen cilindros de  simple efecto, debe tenerse en  cuenta la limitación de la fuerza  disponible del cilindro durante la  carrera de retorno producida por el  muelle, ya que la misma disminuye  a lo largo de dicha carrera. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 142
  143. 143. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 143
  144. 144. •   Los cilindros son de acción rápida si ésta no se limita por  estrangulamiento.  •   El pistón tenderá a acelerar durante la carrera disipando toda su energía  (pistón y carga) en la tapa (extremo) al chocar con ésta. Para evitarlo, se  debe provocar el frenado hacia el final de la carrera; lo que generalmente  se denomina amortiguación.  Profesor: Julio Caballeria A. 2010 144
  145. 145. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 145 Con este tipo de cilindros se puede obtener carreras cortas, que van desde  algunos milímetros hasta un máximo de  50 mm. aprox. La carrera de retorno es  realizada por un resorte llamado  antagonista o en casos en que la carrera  del cilindro sea muy corta es la misma  membrana la encargada del retroceso del  vástago
  146. 146. Cilindro de doble efecto • Siempre lo encontramos en forma de cilindro de émbolo y posee dos  tomas para el aire comprimido situadas a ambos lados del émbolo.    El  cilindro de doble efecto puede producir trabajo en los dos sentidos del movimiento.  Profesor: Julio Caballeria A. 2010 146
  147. 147. Resumen Profesor: Julio Caballeria A. 2010 147 P = F A Ley de Pascal 1 bar = 105 Pa 1 bar = 14,5 lb/pulg2 1 bar = 1,02 Kg/cm2 Presión atmosférica = 1,013 bar = 1,033 Kg/cm2 = 14,7 PSI = 1 atm = 760 mm Hg P  =  h * ρ * g Presión hidrostática γ = W V Peso especifico γ  =  ρ *  g W = Peso (p = m * g) Q  = V      t Caudal
  148. 148. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 148 1s 1s 1s Q1, A1 Q2, A2 Q3, A3 Q = A xV A1 x v1 = A2 x v2 = A3 x v3 = Constante Ley de continuidad (π x r1 2 ) x v1  =  (π x r2 2 ) x v2  p * v = R * T     (Con R= 8,314 [J/ mol ºK]) Ecuación de estado de gases ideales P1  * V1   =  P2  * V2     (Ley de boyle y Mariotte)      
  149. 149. Ejercicios • ¿Qué fuerza F1 se requiere para mover una carga K, que se encuentra sobre el área de mayor diametro, la  cual es de 10.000 kgf? • Datos: • F1= ? • A1 = 5 cm² • A2 = 10 cm² •    Como:                                                    p =  F •                                                                     A  • A2 = 10 cm²                                 p2 = 10.000   kgf     =>     p2 = 1.000  kgf/cm² • K  = 10.000 kgf                                        10     cm² •    • p1 = p2   •                              F1 = 1.000  kgf/cm²  x 5 cm²    =>  F1 = 5.000 kgf • F = p x A Profesor: Julio Caballeria A. 2010 149
  150. 150. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 150 Si se tiene que una bomba de una hidrolavadora entrega a una manguera de 5 cm de diámetro un caudal tal que la velocidad del flujo es de 76,3 lt/min, al llegar a la boquilla de salida sufre una reducción brusca a 1 mm de diámetro. ¿Cuál es la velocidad de salida del agua? (π x r1 2 ) x v1  =  (π x r2 2 ) x v2  V2 = (π x r1 2 ) x V1 / (π x r2 2 )                                                                        V2 = 190.750,0 lt/min  Un recipiente tiene un volumen V1 = 1,3 m3 de aire a una presión de P1 =8,8 bar. Calcule la presión, suponiendo que el volumen se reduce a la cuarta parte. 8.8 bar * 1.3 m3 = P2 * 1,3 m3 4 P2 = 8.8 bar * 1,3 m3 * 4 1,3 m3 P1  * V1   =  P2  * V2 = 35.2 bar Se tiene una bomba de pistones cuyos cilindros tiene un diámetro de 12 mm y una carrera de 50 mm, la bomba gira a 1450 rpm y entrega un caudal de 68 lt/min. Determine la cilindrada, el caudal teórico, el rendimiento volumétrico y el largo de la carrera, si disminuye el caudal teórico en un 10%; la bomba la conforman 9 cilindros. Cil= A x L π x r1 2
  151. 151. Evaluaciones • Certámenes – 23/abril. – 25/mayo. – 5/julio. Presentación maquetas. 22/junio en adelante. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 151
  152. 152. Temas de disertaciones • Secadores y purificadores de aire, Ubicación, función, funcionamiento, tipos, características o  diferencias, aplicaciones, fallas.  Lezaeta – Galleguillos – Fuentes Rodrigo.( 7/mayo) • Tipos  y refrigeración de Compresores, Regulación de compresores y dinámicos y alternativos,  Ubicación, función, funcionamiento características o diferencias, aplicaciones, fallas.,  mantenimiento., lubricación.  Fuentealba – Ruiz  - Zúñiga (7/ mayo) •  Cilindros neumáticos, Ubicación, función, funcionamiento características o diferencias,  aplicaciones, fallas., mantenimiento., lubricación. • Amortiguadores mecánicos y neumáticos, tipos, Ubicación, función, funcionamiento  características o diferencias, aplicaciones, fallas., mantenimiento. • Liberona – Fernández  (11/mayo) • Filtros neumáticos e hidráulicos  tipos, Ubicación, función, funcionamiento características o  diferencias, aplicaciones, fallas., mantenimiento. • Pizarro – Flores – Núñez  - Hayden (11/mayo) Profesor: Julio Caballeria A. 2010 152
  153. 153. • Sellos neumáticos e hidráulicos (oring) tipos, Ubicación, función, funcionamiento  características o diferencias, aplicaciones, fallas., mantenimiento. Neira – Fuentes – Escobar (14/mayo) • Aceites para uso hidráulico, tipos, función,  características técnicas, aplicaciones, fallas.  Durabilidad. Zedan – Jarpa – Cisternas  (14/mayo) • Válvulas neumáticas: tipos, Ubicación, función, funcionamiento, características o diferencias,  aplicaciones, fallas., mantenimiento. Muñoz –Arias – Robles  (18/mayo) Profesor: Julio Caballeria A. 2010 153
  154. 154. NORMAS DE LAS DISERTACIONES Y LOS INFORMES. • Se debe entregar un archivo en Word, una impresión del trabajo,  una  presentación en power point y un archivo computacional en CD que contenga el  Word y el ppt. • En la disertación del grupo deben presentarse todos los integrantes si llegase a  faltar uno de ellos este será evaluado con nota 1.0. • La duración de la presentación del grupo será de 30 minutos como máximo, la  defensa del tema la realizara solo una persona del grupo, siendo elegida en ese  momento por el profesor. • Se promediaran las notas de la presentación y el informe escrito las que arrojaran  una nota que tendrá un valor del 15% de la nota final.( no olvidar que las notas  son grupales y todos deben estar preparados para contestar las preguntas  realizadas el día de la exposición). • Las disertaciones serán evaluadas  en los certámenes y quises venideros. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 154
  155. 155. NORMAS PARA EL WORD. • Portada. • Introducción. • Contenido • Conclusión • Bibliografía o pagina web. • Letra times arial n° 10 para el desarrollo del contenido.  • Interlineado 1.5. • De no cumplir alguna de estas normas se descontara un punto por c/u en la nota final. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 155
  156. 156. ASPECTOS A EVALUAR EN LA PRESENTACION. • Vocabulario técnico. • Presentación personal. • Apoyo visual (fotos, videos, ppt, etc.)  contenido. • Defensa del tema. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 156
  157. 157. Próxima semana  • Martes 4 de mayo, todos los grupos  deben  presentar al curso su propuesta para la  realización de la maqueta hidráulica o  neumática. – Presentación en ppt. – Esquema de la maqueta. – Elementos a utilizar. – Desarrollo del proyecto. – Finalidad del cual.(desarrollar 3 movimientos  independientes entre si)Profesor: Julio Caballeria A. 2010 157
  158. 158. Racores 158
  159. 159. • El racor es el elemento encargado de unir dos o más tubos, esta  unión debe ser hermética y segura de manera que no halla fuga  del fluido, existen racores para tuberías flexibles (mangueras) y  tuberías rígidas.     Cada empresa dedicada al comercio de elementos neumáticos  poseen sus propios tipos de racores, sólo incluiremos a un tipo  de fabricante de racor. •    Racores marca FESTO.       •   También existen otras clases de racores que permiten unir en  forma rápida y segura  dos o más tubos. Estos racores  son  llamado acoplamientos rápidos. 159
  160. 160. RACORES PARA TUBERÍAS RÍGIDAS  • En la FIGURA  siguiente se puede observar dos tipos de racores, uno del  tipo anillo cortante (el más usado) y el otro del tipo anillo opresor. El anillo  cortante atrapa la tubería al roscar la tuerca (plomo oscuro), incrustándose  el anillo (rojo) en la tubería gracias a la inclinación que posee el cuerpo. En el anillo opresor al apretar la tuerca se produce una disminución de su diámetro por efecto de la compresión. Esta disminución de diámetro permite sujetar la tubería. 160
  161. 161. • Además existe otro tipo de racor utilizado en las cañerías de  cobre, como lo es: del tipo de anillo opresor, este se  caracteriza por poseer una conexión  y desconexión rápida,  sin desplazamiento axial  • El anillo opresor tiene la misma explicación que en caso  anterior sólo que en esta oportunidad el anillo opresor es  doble y permite la unión de dos tuberías.  161
  162. 162. RACOR MARCA FESTO  • Existen  un  amplia  gama  de  racores,  debido  a  este motivo sólo se describirán los racores más  utilizados  para  la  unión  de  tubos flexibles de plástico.    •    Racores con boquilla.      Racor de distribuidor tipo FCN.      Racor en codo tipo GCK.      Racor pasamuros tipo QCK.      Distribuidor múltiple.      162
  163. 163. RACORES PARA TUBOS FLEXIBLES (CON BOQUILLA )    • Este tipo de racor esta construido a base de latón y de material sintético, la  presión con que trabaja llega hasta los 8 bar como máximo y la  temperatura de funcionamiento va desde los -10 hasta los 60 ºC.     La forma que posee este tipo de racor son:   •    Forma de "V".     Forma de "L".     Forma de "T".     Forma de "Y". 163
  164. 164. RACORES DE DISTRIBUIDOR TIPO FCN  • Este  clase  de  racores  esta  fabricado  en  fundición inyectada de cinc, la unión es en "T"  164
  165. 165. RACOR EN CODO TIPO GCK  • Este tipo de racor posee una rosca cónica   autohermética,  su  construcción  es  de  material sintético. 165
  166. 166. RACORES DE DISTRIBUIDOR TIPO QCK • Este tipo de racor es de rosca interior con tuerca y junta, el material utilizado en su fabricación es anodizado azul (tuerca de acero). 166
  167. 167. DISTRIBUDOR MÚLTIPLE • Está compuesto por tornillo hueco y la pieza anular. El distribuidor puede poseer desde 2 hasta 6 salidas a partir de una alimentación de presión roscada. Puede colocarse hasta 3 piezas superpuesta y orientables en 360º alrededor del tornillo hueco. Su presión de trabajo llega hasta 10 bar con una temperatura de -10 a + 60 ºC. 167
  168. 168. ACOPLAMIENTOS RÁPIDOS • Existen varios fabricantes de una extensa gama de acoplamientos rápidos, debido a esta razón sólo se describirán algunos. • En la FIGURA se muestra acoplamientos de este tipo, se caracteriza por poseer una válvula unidireccional (check). Además existen otros tipos de acoplamientos rápidos, tal como el racor instantáneo tipo CS. 168
  169. 169. OTROS RACORES RÁPIDOS PARA TUBOS FLEXIBLES DE PLÁSTICO 169
  170. 170. TEMPORIZADOR Profesor: Julio Caballeria A. 2010 170 El temporizador neumático, es una unidad formada por tres elementos básicos: •Una válvula direccional •Una válvula reguladora de caudal unidireccional •Un acumulador La regulación del tiempo se logra estrangulando el paso del fluido que llaga por la línea Z al acumulador. Cuando la cantidad de aire que ha ingresado al acumulador genera una presión suficiente para vencer el resorte se acciona la válvula direccional para bloquear la señal de presión y establecer comunicación entre A y R. Cuando la línea Z se pone en descarga, el fluido sale del acumulador a través del conducto que en primera instancia cerraba la membrana flexible (antirretorno) en lugar de seguir por la estrangulación ya que esto significa un mayor esfuerzo. El temporizador de la figura es normalmente abierto y cuando actúa, corta la señal de presión. El temporizador normalmente cerrado, cuando actúa comunica señal de presión a la línea A.
  171. 171. Unidad nº4 ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS
  172. 172. FUNCIONAMIENTO DE CIRCUITOS • El concepto de equipo hidráulico y/o neumático, comprende la totalidad de los elementos de mando y de trabajo unidos entre sí por tuberías. • Los elementos de trabajo, denominados también como órganos motrices, son los que transforman la energía hidráulica y/o neumática. Esto es, los elementos de trabajo son los distintos tipos de actuadores yaProfesor: Julio Caballeria A. 2010 172
  173. 173. • Los elementos de mando, son los procesadores de información y se clasifican en: • Órganos de regulación • Elementos de mando • Emisores de señal Profesor: Julio Caballeria A. 2010 173
  174. 174. • Los primeros gobiernan los elementos de trabajo. Los segundos, comandan los anteriores y los emisores de señal detectan cuando deben actuar los elementos de mando. • Para explicar el funcionamiento de los distintos componentes hidráulicos y/o neumáticos, es indispensable relacionarlos entre sí. Por eso se explican a continuación algunos circuitos elementales con los que se podrá distinguir más claramente el Profesor: Julio Caballeria A. 2010 174
  175. 175. Accionamiento de un cilindro simple efecto hidráulico Profesor: Julio Caballeria A. 2010 175 En este circuito, el grupo de accionamiento compuesto por la bomba, un filtro a la entrada y la válvula limitadora de presión, entrega la señal hidráulica a la válvula distribuidora 3/2, normalmente cerrada, retorno por resorte y de accionamiento manual, cuando es accionada, entrega la señal al cilindro unidireccional con lo que su pistón empieza la carrera de salida, en el momento en que deja de accionarse la válvula distribuidora la presión a que estaba sometido el cilindro es liberada a tanque con lo que el resorte interno del cilindro provoca la carrera de entrada del pistón. Este circuito cuenta con una válvula de seguridad adicional utilizada para mantener en el circuito una presión menor que la que soporta la bomba.
  176. 176. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 176 Este circuito es similar al anterior, con algunas diferencias básicas, en lugar de bomba tiene un compresor y no cuenta con válvulas limitadoras de presión, su operación es igual al anterior.
  177. 177. lineas Profesor: Julio Caballeria A. 2010 177
  178. 178. Bombas y motores Profesor: Julio Caballeria A. 2010 178
  179. 179. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 179 Vías de trabajo A, B, C,... Vía de presión P Vía de retorno T, R Vías de pilotaje X, Y, Z
  180. 180. Válvulas direccionales Profesor: Julio Caballeria A. 2010 180
  181. 181. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 181
  182. 182. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 182
  183. 183. Cilindros Profesor: Julio Caballeria A. 2010 183
  184. 184. Regulación de la salida del pistón Profesor: Julio Caballeria A. 2010 184
  185. 185. Regulación de la salida del pistón Profesor: Julio Caballeria A. 2010 185
  186. 186. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 186
  187. 187. Designación y representación normalizada de los distribuidores 187
  188. 188. Normalizado de los distribuidores • 4/3 : el primer número indica el número de orificio y la segunda cifra el número de posiciones. 188
  189. 189. Los orificios están marcado con letras normalizadas, de modo que: • P : Corresponde a la llegada del flujo de aceite al distribuidor. • R o T : Al retorno al depósito. • A-B, etc. : A los conductos de trabajo. 189 • 1-4-5-6 : Corresponden a los conductos de trabajo A-B-C. • 3 : Corresponde a los conducto de retorno R o T . • 1 : Corresponde entonces a P. En la normalización pueden figurar cifras reemplazando estas letras, por lo tanto, hay que saber:
  190. 190. En la normalización pueden figurar cifras reemplazando estas letras, por lo tanto, hay que saber: • 1 : Corresponde entonces a P. • 1-4-5-6 : Corresponden a los conductos de trabajo A-B-C. • 3 : Corresponde a los conducto de retorno R o T . 190
  191. 191. Si el mando lleva pilotos, sus orificios estarán indicados por las letras X e Y. 191
  192. 192. Que tipo de válvula es esta? • Válvula direccional 2 vías /2 posiciones 192
  193. 193. Que tipo de válvula es esta? • Válvula direccional 4 vías/3 posiciones 193
  194. 194. Sensores neumáticos
  195. 195. • Los sensores neumáticos se dividen básicamente en dos, los que captan la posición de un objeto por el objeto en si y otros que captan la presencia por cambios en las magnitudes físicas. • Ninguno necesita energía eléctrica, lo que ha fomentado el uso de estos elementos. • Los sensores se dividen básicamente en los siguiente grupos: • Capadores de presión – Presostato • Es un transductor, convierte la señal neumática o hidráulica en una señal eléctrica la que es utilizada para energizar una elctroválvula o desenergizar un motor. • • Profesor: Julio Caballeria A. 2010 195
  196. 196. – Captadores de umbral de presión • Estos elementos realizan la función lógica NO. Ante la ausencia de presión en la entrada comunica presión a la salida, habiendo aún que sea un mínimo de presión en la entrada se anula la de salida. • Son muy usados en automatismos secuenciales ya que no ocupan espacio al instalarlos en las tuberías • Captadores de posición • Son muy apropiados para usarlos como final de carrera, su funcionamiento se basa sobre el contacto con la pieza, es muy seguro y versátil, tanto en su construcción como en la presión de trabajo la que fluctúa entre 0,1 y 8 bar. • Son también denominados como “detector por obturación de fuga”, debido a seto es posible alimentarles solo cuando debe dar una señal. • Captadores de proximidad o réflex • Su funcionamiento está basado sobre la detección del aire que se refleja cuando se interpone una pieza en la corriente de salida. • Son capaces de detectar objetos delicados o blandos, incluso a gran velocidad de desplazamiento, ya que no es necesario el contacto físico con la pieza. Su capacidad de captación fluctúa entre los 2 mm y 10 m (los de largo alcance) • Profesor: Julio Caballeria A. 2010 196
  197. 197. • Amplificadores de señal • Estos elementos reciben una señal de presión baja o muy baja y emiten una señal a la presión normal de trabajo. Pueden ser de una o dos etapas. • Su funcionamiento corresponde al de una válvula 3/2 normalmente cerrada con accionamiento neumático amplificado. • • Contadores neumáticos • Estos elementos transductan la seña neumática, cuenta ciclos, en señal eléctrica, se pueden incorporar directamente en el mando neumático. • Se usan para accionar elementos eléctricos, tales como electroválvulas, embragues electromagnéticos, desconectar motores. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 197
  198. 198. • Actualmente la forma más usada para conocer la posición del cilindro es, a través, de interruptores para detección sin contacto en donde el disparo de señal es provocada por un campo magnético. El transmisor de señal eléctrico consta de un contacto incorporado en el interior de un bloque de resina sintética. Al acercarse un campo magnético, este se cierra (imán permanente en el émbolo del cilindro) emitiendo, por tanto, una señal eléctrica 198
  199. 199. Diagramas de espacio - fase y espacio - tiempo
  200. 200. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 200
  201. 201. Diseñar un circuito hidráulico con dos cilindros y que ambas carreras se realicen en forma simultanea, pero la carrera positiva de B, deberá comenzar cuando se haya alcanzado un cierto nivel de presión en la línea de alimentación, luego la carrera negativa se realizará a igual velocidad. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 201
  202. 202. Se tiene un sistema con un cilindro doble efecto, y se requiere que realice éste su carrera positiva y se retraiga inmediatamente. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 202
  203. 203. Se tiene un sistema compuesto por dos cilindros doble efecto A y B que deben desarrollar sus carreras de la siguiente manera A (+) – B (+) – A (-) – B(-) Profesor: Julio Caballeria A. 2010 203
  204. 204. Se tiene un sistema compuesto por dos cilindros doble efecto A y B y se requiere que realicen el trabajo de la siguiente forma A (+) – B (+) – B (-) – A(-). Pero se requiere que la carrera positiva de B se realice luego que se haya alcanzado cierto nivel de presión en la cámara mayor del cilindro A Profesor: Julio Caballeria A. 2010 204
  205. 205. Fechas de presentación de maquetas • Flores – Pizarro – Nuñez – Hayden “Brazo mecánico” 29/junio Fuentealba – Zuñiga – Ruiz “Vehículo” 29/junio • Liberona – Fernandez “Pinzas” 2/julio Robles – Arias – Muñoz “ Compactadora de vehiculos” 2/Julio Zedan – Jarpa – Cisternas “Brazos péndulos” 2 /Julio Profesor: Julio Caballeria A. 2010 205
  206. 206. • Neira – Fuentes – Escobar – “Brazo percutor” 6 /Julio Lezaeta – Galleguillos – Fuentes “Movimiento de un vehículo” 6/Julio 22 de Junio, mostrar avance de las maquetas, con los planos en ppt. O fotos del avance de los proyectos. 9 de Julio Certamen Nº3 Profesor: Julio Caballeria A. 2010 206
  207. 207. EJERCICIO • Dos piezas deben ser ensambladas por un remache en una prensa semiautomática. Las piezas y los remaches son colocados manualmente, después del remachado la evacuación de las piezas debe ser manual. La parte automática se compone de sujeción (cilindro A) y de la prensa de remachar (cilindro B). Después de accionar el pulsador, el dispositivo debe realizar un ciclo y pararse en su posición inicial. En el esquema siguiente, se puede apreciar el diagrama de movimientos y disposición de los elementos de trabajo. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 207
  208. 208. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 208
  209. 209. • En este sistemas se hace una distribución en grupos. En un grupo no pueden aparecer señales de avance y retroceso para un mismo cilindro. Aplicado al ejercicio, resulta la siguiente distribución en grupos : Grupo 1: A + B Grupo 2: B - A - • El circuito se pone en marcha, al accionar el pulsador de inicio, la señal de presión s4 es llevada al elemento de potencia del cilindro A con lo cual cambia la posición de esta válvula logrando que el cilindro A salga. Al termino de su carrera del cilindro A, este acciona la válvula a1 permitiendo que llegue una señal de presión s2 al elemento de potencia del cilindro B, cambiando de posición a esta válvula con lo cual el cilindro B comienza su salida. Luego el cilindro al terminar su carrera de salida acciona b1 y esta hace cambiar de posición de la válvula de potencia, lo cual permite que el cilindro B retorne. Cuando el cilindro B alcance su final de carrera de retorno, accionará la válvula b0 y esta se encargará de cambiarle la posición a la válvula de potencia del cilindro A, con lo cual el cilindro A inicia su carrera de retorno, al finalizar la carrera de retorno el cilindro A accionará la válvula a0. De esta manera el ciclo se repetirá hasta que se deje de pulsar el pulsador de marcha. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 209
  210. 210. A+a1, B+b1, A-a0, B-b0
  211. 211. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 211
  212. 212. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 212
  213. 213. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 213
  214. 214. SISTEMA SIMPLIFICADO Profesor: Julio Caballeria A. 2010 214 ETAPA CILINDRO 1 A+ Alimentación de la pieza 2 B+; C+ conformado 3 A- Retorno de abastecimiento 4 A+; B- Retorno del útil de conformar y salida vástago de extracción 5 C- Retorno del molde de conformar 6 A- Extracción de la pieza
  215. 215. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 215
  216. 216. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 216 A B C m1 A a0 a1 c0 c1 a1c1 b1 b1
  217. 217. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 217
  218. 218. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 218
  219. 219. Profesor: Julio Caballeria A. 2010 219

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