1.1.- CONCEPTOS BASICOS DE NEUMATICA
Neumatica es una palabra de origen griego pneuma, que significa respiracion o soplo. En Tecnologia, es la parte de la ciencia que se encarga del estudio del aire, su comprencion y su eempleo para transmitir energía.
La Neumática es la técnoca de estudiar los movimientos y procesos del aire presion, depresion o vacío.
Un circuito básico de neumática esta formado por los siguientes componentes: compresor, calderin, canalizaciones, unidad demanteniento enchufe rapido a toma de presión, manguera con enchufe rapido y acomulador (motor,cilndrico,pistola de soplador).
El aire atmosferico, nuestro fluido energético, cóntiene fran numero de compuestos gaseosos, asi como vapor de agua y contaminantes varios ( humos, polen, polvos, comtaminantes gaseosos de las fuentes de emisión de estos productos, etc.).
El aire atmosferico una vez eliminados tanto el vapor de agua como als impurezas, presenta una composición relativamente constanmte.La composición aproximada en volumen es:
N1: 78,084%, O2: 20,9476%, CO2: 0,0314%, Ne: 0,00181%, He: 0,000524%, HC4: 0,0002, SH4: 0 á 0001, H2: 0,00005% y una serie de componentes minoritarios (Kr,Xe,O3): 0,0002%.
Las relaciones matemáticas utilizadas para presiones de aire inferior de los 12 Bares, son als correspondientoes a los gases perfectos.
LLa ley de los gases perfectos enlaza intimamentes tres magnitudes: Presion (p), Volumen (v) y temperatura (t), que estan ligados a su vez a la compresión y expanción del aire.Para una masa dada, lapresión, la temperatura y el volumen que ocupa se relaciona por:
p*v= R*T ó p*V= m*R*T
Siendo:
v: el volumen espesifico (m3/kg)
m: la masa(kg)
R: la constante del aire (R= 286,9 J/kg*k)
Cada una de las tres magnitudes puede cambiar. Se puede estudiar la evolución de dos de ellas manteniendo constante la tercera, ello da lugar a una serie de procesos importantes:
-Proceso a temperatura constante: es el estudio de la compresibilidad a temperatura constante.
-Proceso a presión constante: es el estudio de la dilatacion a presión constante.
Es desir, el gas se dilata,más cuando más aumenta la temperatura, podemos definir un coeficiente de dilatación de gas como:
-Proceso a volumen constante: es el studio de la variación a presión a volumen constante:
podemos definir un coeficiente de dilatación a vomumen constante, como:
La Neumática es la técnoca de estudiar los movimientos y procesos del aire presion, depresion o vacío.
Un circuito básico de neumática esta formado por los siguientes componentes: compresor, calderin, canalizaciones, unidad demanteniento enchufe rapido a toma de presión, manguera con enchufe rapido y acomulador (motor,cilndrico,pistola de soplador).
1.1.1.- FUNDAMENTOS FISICOS
El aire atmosferico, nuestro fluido energético, cóntiene fran numero de compuestos gaseosos, asi como vapor de agua y contaminantes varios ( humos, polen, polvos, comtaminantes gaseosos de las fuentes de emisión de estos productos, etc.).
El aire atmosferico una vez eliminados tanto el vapor de agua como als impurezas, presenta una composición relativamente constanmte.La composición aproximada en volumen es:
N1: 78,084%, O2: 20,9476%, CO2: 0,0314%, Ne: 0,00181%, He: 0,000524%, HC4: 0,0002, SH4: 0 á 0001, H2: 0,00005% y una serie de componentes minoritarios (Kr,Xe,O3): 0,0002%.
Las relaciones matemáticas utilizadas para presiones de aire inferior de los 12 Bares, son als correspondientoes a los gases perfectos.
LLa ley de los gases perfectos enlaza intimamentes tres magnitudes: Presion (p), Volumen (v) y temperatura (t), que estan ligados a su vez a la compresión y expanción del aire.Para una masa dada, lapresión, la temperatura y el volumen que ocupa se relaciona por:
p*v= R*T ó p*V= m*R*T
Siendo:
v: el volumen espesifico (m3/kg)
m: la masa(kg)
R: la constante del aire (R= 286,9 J/kg*k)
Cada una de las tres magnitudes puede cambiar. Se puede estudiar la evolución de dos de ellas manteniendo constante la tercera, ello da lugar a una serie de procesos importantes:
-Proceso a temperatura constante: es el estudio de la compresibilidad a temperatura constante.
p*V=cte
p1*V1=p2*V2=cte
P2/P1=V1/V2
-Proceso a presión constante: es el estudio de la dilatacion a presión constante.
V/T=cte
V1/T1=V2/T2=cte
a= V2-V1/V1*(T2-T1) = 1/273 = cte
-Proceso a volumen constante: es el studio de la variación a presión a volumen constante:
p/T= cte
P1/T1=P2/T2= cte
B= p2-p1/ p1*(T1-T2) = 1/273 = cte
1.1.2.- PROPIEDADES DEL AIRE
La utilización
del aire comprimido ha tenido una rápida expansión, por el amplio abanico de
ventajas que posee. Así podemos destacar:
El aire es:
- Abundante
(disponible de manera ilimitada).
-
Transportable (fácilmente transportable, además los conductos de retorno son
innecesarios).
- Almacenables
(permite el almacenamiento en depósitos).
- Resistente a
las variaciones de temperatura.
-
Antideflagrante (no existe peligro de explosión ni incendio).
- Limpio (lo
que es importante para industrias como las químicas, alimentarias, textiles,
etc.).
- Los
elementos que constituyen un sistema neumático, son simples y de fácil
comprensión).
- La velocidad
de trabajo es alta.
- Tanto la
velocidad como las fuerzas son regulables de una manera continua.
- Aguanta bien
las sobrecargas (no existen riesgos de sobrecarga, ya que cuando ésta existe,
el elemento de trabajo simplemente para sin daño alguno).
Las mayores
desventajas que posee frente a otros tipos de fuente de energía, son:
- Necesita de
preparación antes de su utilización (eliminación de impurezas y humedad).
- Debido a la
compresibilidad del aire, no permite velocidades de los elementos de trabajo
regulares y constantes.
- Esfuerzos de
trabajo limitados (de 20 a 30000 N).
- Ruidos,
debido a los escapes de aire después de su utilización.
- Coste. Es
una energía cara, que en cierto punto es compensada por el buen rendimiento y
la facilidad de implantación.
1.1.3.- TIPOS DE MANDO
Los mandos neumáticos están constituidos por elementos de señalización. elemetos de mando y un aporte de trabajo. Los elementos de señalización y mando modulan las faces de trabajo de los elementos de trabajo y se denominan Valvulas. Los sistemas neumáticos e hidráulicos están constituidos por:
-Elementos de información
-Órganos d emando
-Elementos de trabajo
Para el tratamiento de la información de mando es presiso emplear aparatos que controlen y dirijan el fluido de forma prestablesida, lo que obliga a disponer de uan serie de elementos que efectúen las funciones deseadas relativas al control y dirección del fluido del aire comprimido.
En los principios de automatización, los elementos rediseñados se mandan manual o mecanicamente. Cuando por necesidades de trabajo se presisava efectuar el mando a distancia, se utilizan elementos de comando por simbolo neumático.
Actualmente ademas de los mandos manuales para la actuación de estos elemnetos, se emplean para comando procedimientos servo-neumáticos, electro-neumáticos y automáticos que efectúan en su totalidad el tratamiento de la información y de la amplificación de señales.
La gran evolución de la neumática y de la hidráulica an hecho, asi vez, evolucionar losprocesos para el tratamiento y la amplificación de señales, y por tanto, hoy en dia se dispone a una gama muy extensa de válvulas y distribuidores que nos permiten elegir el sistema que mejor se adapte a las necesidades.
Las válvulas en términos generales, tiene las siguientes misiones:
- Distribuir el fluido
- Regular caudal
- Regular presión
Las válvulas de elementos que mandan o regulan la puesta en marcha,el paro y la dirección, asi como al presión o el caudal del fluido enviado por el compresor o almacenado en un depósito.
Esta es la definicion de la DIN/ISO 1219 conforme a una recomencdación del CETOP.
Segun si función las válvulas se subdividen en 5 grupos:
1.-Válvulas de vias o distribuidoras
2.-Válvulas de bloqueo
3.-Válvulas de presión
4.-Válvulas de caudal
5.- Válvulas de cierre
Hay dos tipos de circuitos neumáticos
1.-Circuitos de anillo cerrado: Aquel cuyo final de circuito vuelve al origen evitando brincos por flactuaciones ofrecen mayor velocidad de recuperacionante las fugas, ya que el flujo llega por dos lados.
2.- Circuito de anillo abierto: Aquel cuya distribución se forma por refinaciones las cuales no retorna al origen, es más económica esta instalación pero hace trabajar más a los compresores cuando hay mucha demanda o fugas en el sistema.
Estos circuitos a su vez se puede dividir en cuatro tipos de sub-sistemas neumáticos:
1.- Sistema manual
2.- Sistemas semiautomáticos
3.- Sistemas automáticos
4.-Sistemas lógicos
- SIMBOLOS DE DIFERENTES TIPOS DE MANDO EMPLEADOS EN LOS CIRCUITOS NEUMÁTICOS.
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