1. NEUMATICA
INTRODUCCION A LA NEUMATICA
El aire comprimido, como energía para su utilización y refuerzos de recursos
físicos, es una de las más antiguas que se conocen. La aplicación de la neumática
es como consecuencia de una necesidad cada vez mas acuciante de la
automotizacion y reacionalizacion del trabajo.
Se puede definir la neumática como la técnica de aplicación y utilización racional
del aire comprimido.
Las características que han contribuido para la gran aplicación del aire comprimido
se exponen a continuación, con sus ventajas y sus inconvenientes.
Ventajas del aire comprimido
-Abundante: es ilimitado y se encuentra disponible gratuitamente en cualquier
lugar. No precisa conductos de retorno. El aire utilizado pasa de nuevo a la
atmosfera.
-Almacenaje: almacenado y comprimido en acumuladores o depósitos, puede ser
transportado y utilizado donde y cuando se precise.
-Antideflagrante: está a prueba de explosiones. No hay riesgo
de chispas en
atmosferas explosivas. Puede utilizarse en lugares húmedos sin riesgo
de
electricidad estática.
-Temperatura: es fiable, incluso a temeperaturas extremas.
-Limpieza: cuando se produce escapes no es perjudicial y puede colocarse en las
líneas, depuradoas o estraqctores para mantener el aire limpio.
-Elementos: el diseño y constitución de elementos es masfacil y de simple
confeccion.

2. -Velocidad:
se obtienen
velocidades muy elevadas en
aplicacionde de
herramientas de montaje (atornilladores, llaves, etc.).
-Regulación: las velocidades y las fuerzas se pueden regular de forma continua y
escalonada, combinando con sistemas oleoneumaticos.
-Sobrecargas: se pueden llegar a los elementos neumáticos de trabajo hasta su
total parada, sin riesgo de sobrecarga o tendencia al calentamiento.
Inconvenientes del aire comprimido
-Preparación: es preciso eliminar impurezas y humedades previas a su utilización.
-velocidad: debido a su gran compresibilidad, no se obtienen
velocidades
uniformes en los elementos de trabajo.
-Ruidos: el aire que escapa a la atmosfera a veces produce bastante molestos. Se
superan mediante dispositivos silenciadores.
-Esfuerzos: son limitados (2.000 a 3.000 kilogramos con presión de trabajo de 7
Kg/cm2).
-Coste: es una fuente de energía cara, pero compensada con el buen rendimiento
y facilidad de implantación.
FUNDAMENTOS FÍSICOS DEL AIRE
Se precisa conocer algunas de las características físicas del aire comprimido
antes de proceder al cálculo y razonamiento de algunos conceptos fundamentales,
básicos para su empleo como fuente de energía neumática.
Aire
Se define aire como la mezcla de gases que envuelven la esfera terrestre
formando la atmosfera.
Composición volumétrica

3. -78 % de nitrógeno.
-20% de oxígeno.
-1,3% de argón.
-0,05% de helio, hidrogeno, dióxido de carbono, etc., y cantidades variables de
agua y polvo.
Peso especifico
Es el peso por unidad de volumen. Para el aire= 1,293 kg/m3 a 0 c y una
atmosfera de presión.
Volumen especifico
Es el volumen de la unidad de peso. Para el aire= 0,773 m3/kg a 0 c.
Nota:
Al peso de una columna de aire de 1 cm2 de base y que desde el lugar de
observación tiene por altura el límite de la atmosfera, se llama presión atmosférica.
PRESIÓN, CAUDAL Y TEMPERATURA
Presión
Es la fuerza aplicada por unidad de superficie.
Es el cociente entre la fuerza y la superficie que recibe sub acción. Es decir.
p=F/S
Principio de pascal
La presión ejercida sobre un fluido (líquido o gaseoso) encerrado en un recipiente
se transmite con igualdad intensidad en todas las direcciones.
P=P1=P2=P3
Nota:

4. No confundir presión con fuerza en este caso; las presiones esigual, pero las
fuerzas desarrolladas por los correspondientes émbolos son directamente
proporcionales a la superficie de los mismos.
Experimento de Torricelli
Comprueba la presión atmosférica y mide su valor,
Se elige un tubo de unos 85 cm de longitud cerrados por un extremo. Se llena con
mercurio y se tapa con el dedo el extremo abierto. Se invierte el tubo y se
introduce en la cubeta conteniendo mercurio. Quitando el dedo desciende algo el
mercurio, tras algunas oscilaciones, queda en equilibrio alcanzando su nivel una
altura de 76 cm.
Conclusión:
Sobre el mercurio de la cubeta actúa una fuerza debida al peso del aire que es
igual a la ejercida por una columna de mercurio de 76 cm de altura.
El espacio vacion de la parte alta del tubo se llama altura barométrica.
Atmosfera
Presión atmosférica o normal (o altura barométrica normal). Es la presión de una
columna de mercurio de 760 mm de altura a nivel del mar.
El valor de la atmosfera es de 1, 033 kg/cm2.
Se puede razonar de la manera siguiente:
Realizamos el experimento de Torricelli con un tubo de sección = 1cm2
El volumen de la columna de Hg será:
V=s=1x76=76 cm3
El peso de la columna será:
P=v=76x13,596=1033 g/cm2= 1,033 kg/cm2= 1atm.

5. Nota:
Peso específico para mercurio (Hg)= 13,596.
PRESIÓN ABSOLUTA Y RELATIVA
El resultado de dividir todas las fuerzas ejercidas sobre los elementos de una
superficie, entre dicha superficie, da como resultado la presión.
Esta presión se denomina presión absoluta y la miden los barómetros.
Todos los cuerpos, normalmente, están sometidos a presión atmosférica.
La diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica es la que
generalmente se emplea en los diferentes cálculos; la miden los manómetros y la
denominamos presión relativa.
Caudal
Se puede definir como la cantidad de fluido que pasa por una determinada sección
de un conductor por unidad de tiempo.
Caudal=volumen/tiempo
Existen dos formas de expresar el caudal
1.- Caudal másico. Cantidad de masa de un fluido que pasa por la sección en la
unidad de tiempo
2.- caudal volumétrico. Volumen de fluido que pasa por la sección en la unidad de
tiempo.
En ambos caos está relacionado con la densidad de fluido, que en los gases es
variable con la presión y la temperatura.
Cuando se habla de caudal de aire libre, es decir caudal volumétrico referido a la
atmosfera normal de referencia (ANR), nos estamos refiriendo a un caudal másico,
puesto que en estas condiciones normales la densidad esta constante.

6. Conociendo la velocidad del fluido y la sección de tubería por donde circula, se
puede hallar el caudal de la manera siguiente.
Volumen= sección x longitud
Velocidad= longitud/tiempo
Luego,
Q= sección x longitud/tiempo = sección x velocidad
Calor y temperatura
Calor
Es la manifestación de la energía que provoca variaciones en algunas
propiedades físicas de los cuerpos. El calor pasa de un cuerpo caliente a otro frio
hasta que ambos adquieran la misma temperatura.
Temperatura
Calor es lo que produce el aumento de la temperatura.
CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LOS GASES
El aire no tiene forma determinas y tiende a repartirse uniformemente dentro del
recipiente que lo contiene.
La presión de un gas encerrado en un recipiente se encuentra en equilibrio en
todos los puntos de su masa y mantiene la misma presión en cualquier punto del
recipiente.
La densidad de un gas depende de su presión y temperatura.
La masa de un gas opone muy poca resistencia a los esfuerzos de corte.
El aire permite ser comprimido (compresión) y tiene tendencia a la dilatación
(expansión).
Ley de Boyle-Mariotte

7. A temperatura constante, la presión de un gas en inversamente proporcional a su
volumen, es decir, el producto de la presión absoluta por el volumen es una
constante para una determinada masa de gas.
Ley de Gay-Lussac
El volumen de una determinada cantidad de gas varía proporcionalmente a la
temperatura. A presión constante, el volumen ocupado por un gas es proporcional
a su temperatura absoluta. A volumen constante, la presión de un gas es
proporcional a su temperatura absoluta.
Unidades de medida
Unidades de presión
La unidad de presión según el SI (Sistema internacional), es el Nm2 (Newton por
metro cuadrado), que normalmente recibe el nombre de Pascal.
Esta unidad
presenta el inconveniente de resultar demasiado pequeña para la mayor parte d
ellas aplicaciones.
Tradicionalmente se venía empleando como unidad de presión la atmosfera física
o bien el Kg/cm, pero actualmente, según el SI, la unidad mas empleada en la
práctica es el bar: 1 bar=10x Pa=1xdNcm2 (decaNewton por centímetro
cuadrado).
El valor del bar es muy próximo al de las unidades tradicionales, es decir, a la
atmosfera y el kilogramo.
1atm=1,033 Kg/cm2= 1,013 bar
Si no es necesario gran precisión, estas unidades se pueden considerar
equivalentes en la práctica.
1atm= 1 Kg/cm2= 1 bar
Unidades de caudal

8. El caudal másico se exprés en Kg/s (quilogramos por segundos) y el volumen en
m3/m (metros cúbicos por minuto) seguido de la referencia normal. No obstante,
es más corriente expresar el caudal volumétrico en l/min (litros por minuto) en
m3/h (metros cúbicos por hora).
Escalas termométricas
Los instrumentos para medir la temperatura (termómetros) están basados en el
hecho de que casi todos los cuerpos sufren alteraciones en sus propiedades
físicas al variar la temperatura. Para medir la temperatura existen varios tipos de
escalas termométricas. Las más usuales son:
Escala centígrada.
Escala Fahrenheit.
Escala kelvin o absoluta.
Estas escalas están basadas en una serie de divisiones (grados) que miden
escalonadamente las faces por donde pasa el agua, y que van desde la
temperatura inferior, que consideramos cuando el hielo funde, a la temperatura
superior, que es cuando el agua hierve. Ambas temperaturas a presión
atmosférica.
1.- escala centígrada dividida en 100 partes, el cero corresponde a la temperatura
de fusión del hielo y el 100 a la de ebullición del agua. Se representa por el
número de grados seguidos de la letra c.
2.- Escala Fahrenheit.
La temperatura de Fusion del hielo corresponde 32 y la de ebullición a 212. Se
representa por un número de grados seguidos de la letra F.
3.-Escala kelvin o absoluta.
Se obtiene sumando 273 a la temperatura centígrada. Se representa por el
número de grados seguidos de la letra K.

9. PRODUCCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO