Introduccin a la Neumtica e

HidrulicaAutomatizacin Industrial II

Ing. Byron Lima

Temas

Neumtica Introduccin Aplicaciones Varias Ventajas Desventajas Principios y leyes aplicados.

Hidrulica Introduccin Aplicaciones Varias Ventajas Desventajas Principios y leyes aplicados.

Neumtica

http://www.smcusa.com/smc.aspx

http://www.festo.com/net/startpage/

http://mfdpneumatics.com/contact

Neumtica

Definicin : Ciencia que trata acerca de los

movimientos y procesos del aire. Lapalabra neumtica proviene del griegopneuma, que significa respiracin,viento y filosficamente alma.

El aire es usado como forma de energadesde la antigedad. Sin embargo, laneumtica es usada en la industria slo apartir de la mitad del siglo XX,emplendola para mejorar procesos defabricacin.

Neumtica

Neumtica

Composicin y caractersticas del aire.

Neumtica

Los conceptos fsicos que utiliza para su desarrollo son:

Caudal:

Es el volumen de fluido que circula a travs de un conductor en la unidad de tiempo

Q = Caudal, se mide en metros cbicos/segundo

V = Volumen, se mide en metros cbicos

t = tiempo, su unidad son los segundos

Q = V/t

Neumtica

Los conceptos fsicos que utiliza para su desarrollo son:

Presin:

Es la fuerza que se ejerce por unidad de superficie

P = Presin, su unidad son los pascales (Pa)

F = Fuerza ejercida, su unidad son los Newton (N)

S = superficie de actuacin, su unidad son los m2(metros cuadrados)

P = F/S

Neumtica

El aire comprimido que se emplea en la industria procede del exterior. Se comprime hasta alcanzar una presin de unos 6 bares de presin, con respecto a la atmosfrica (presin relativa).

Presin absoluta = P. atmosfrica + P. relativa

Presin absoluta, relativa y atmosfrica

Los manmetros indican el valor de presin relativa que estamos utilizando.

Para su estudio se considera como un gas perfecto.

Neumtica

Un barmetro aneroide, inventado en 1843 por el cientfico francs LucienVidie utiliza una pequea caja de metal y flexible, llamado clulas aneroide, que est hecho de una aleacin de berilio y cobre.

Neumtica

Las ventajas que podemos destacar del aire comprimido son:

Es abundante (disponible de manera ilimitada).

Transportable (fcilmente transportable, adems los conductos de retorno soninnecesarios).

Se puede almacenar (permite el almacenamiento en depsitos).

Resistente a las variaciones de temperatura.

Es seguro, antideflagrante (no existe peligro de explosin ni incendio).

Limpio (lo que es importante para industrias como las qumicas, alimentarias,textiles, etc.).

Los elementos que constituyen un sistema neumtico, son simples y de fcilcomprensin).

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 staexiste, el elemento de trabajo simplemente para sin dao alguno).

Neumtica

Las mayores desventajas que posee frente a otros tipos de fuente de energa, son:

Necesita de preparacin antes de su utilizacin (eliminacin de impurezas yhumedad).

Debido a la compresibilidad del aire, no permite velocidades de los elementos detrabajo regulares y constantes.

Los esfuerzos de trabajo son limitados (de 20 a 30000 N).

Es ruidoso, debido a los escapes de aire despus de su utilizacin.

Es costoso. Es una energa cara, que en cierto punto es compensada por el buenrendimiento y la facilidad de implantacin.

Analoga con un sistema elctricoEstamos muy acostumbrados a trabajar con electricidad, Luz, Motores, calor, etc

Pero con aire u otros fluidos tambin podemos conseguir trabajo

Compresor Elemento que proporciona el aire comprimido que vamos a utilizar para realizar un trabajo.

Vlvula Permite o no el paso del aire que viene del compresor hacia el actuador

Actuador En este caso es un cilindro de simple efecto, al que cuando entra aire se produce la salida del vstago que utilizaremos para elevar, aplastar, sujetar, etc.

Principios y leyes aplicados

Las relaciones matemticas utilizadas para presiones del aire inferior a los12 bares, son las correspondientes a las de los gases perfectos.

La ley de los gases perfectos relaciona tres magnitudes, presin (P),volumen (V) y temperatura (T), mediante la siguiente frmula:

P * V =m * R * T

Donde : P = presin (N/m2).V = volumen especifico (m3/kg) .m = masa (kg).R = constante del aire (R = 286,9 J/kg*k).T = temperatura (k)

Las tres magnitudes pueden variar.

Principios y leyes aplicados

Si mantenemos constante la temperatura tenemos:

P * V = cte.

Luego en dos estados distintos tendremos:

P1 * V1 = P2 * V2P1 / P2 = V2 /V1

De manera que cuando modificamos la presin de un recipiente quecontiene aire comprimido, se ve modificado el volumen y a la inversa simodificamos su volumen se ve modificada la presin a la que se encuentra,a esta ley se la conoce como ley de Boyle-Mariotte.

Principios y leyes aplicados

Compresores de aire

Principios y leyes aplicados

Por ejemplo:

Si tenemos una jeringuilla que contiene 0,02 m3 de aire comprimido a presin 1 atmsfera, cul ser el volumen que ocupa dicho aire si sometemos dicha jeringuilla a una presin de 2 atmsferas? Tenga en cuenta una temperatura constante.

Principios y leyes aplicados

Si ahora mantenemos la presin constante tenemos.

V/T = cte.

Luego en dos estados distintos tendremos:

V1/T1 = V2/T2

Ahora cuando modificamos el volumen se ve modificada la temperatura y a la inversa una variacin de la temperatura hace que vare el volumen, a esta ley se la conoce como ley de Charles.

Principios y leyes aplicados

Al enfriar un globo con N2 lquido,

el volumen decrece.

Principios y leyes aplicados

Si ahora mantenemos el volumen constante tenemos.

P/T = cte.

Luego en dos estados distintos tendremos:

P1/T1 = P2/T2

En este caso cuando modificamos la presin se ve modificada la temperatura y a la inversa una variacin de la temperatura hace que vare la presin, y esta es la ley de Gay-Lussac.

Principios y leyes aplicados

Porque en Quito el agua hierve a unatemperatura menor que en Guayaquil?

El agua hierve a diferentes temperaturas.Depende de la presin atmosfrica.El agua hierve a 100 grados cuando estamosal nivel del mar a una presin atmosfrica de76o mm mercurio o sea una atmsfera.Si subes a una montaa, el agua hierve amenor temperatura.Si se aplica presin al agua, esta hierve amayor temperatura.

Ejemplo: un radiador de un vehculo, tienetapn para que el agua no hierva a 100grados sino aproximadamente a 150 gradospara evitar que se evapore.

Hidrulica

http://www.hydacusa.com/about.htm

http://www.hbe-hydraulics.com/english/company.php

http://www.poclain-hydraulics.com/es

Hidrulica La hidrulica se encarga del estudio de las propiedades

mecnicas de los fluidos y se aplica dispositivos que funcionan con lquidos.

Utiliza bsicamente los fluidos hidrulicos como medios de presin para mover los pistones de los cilindros y otros actuadores.

Los sistemas hidrulicos se aplican tpicamente en dispositivos mviles tales como maquinaria de construccin, excavadoras, plataformas elevadoras, maquinaria para agricultura, simuladores de aviacin etc.

Sus aplicaciones en dispositivos fijos abarcan la fabricacin y montaje de mquinas de todo tipo, aparatos de elevacin y trasporte, prensas, mquinas de inyeccin y moldeo, mquinas de laminacin, ascensores y montacargas, etc.

Hidrulica

Prensa

Cizalla

Excavadora

Rampa

Fluidos hidrulicos.

El fluido que normalmente se utiliza es aceite y los sistemas se llamanoleohidrulicos. En esencia, la oleohidrulica es la tcnica aplicada a la transmisinde potencia mediante fluidos incompresibles confinados.

Las ventajas de los sistemas hidrulicos son:

- Permite trabajar con elevados niveles de fuerza o momentos de giro.- El aceite empleado en el sistema es fcilmente recuperable.- La velocidad de actuacin es fcilmente controlable.- Las instalaciones son compactas.- Proteccin simple contra sobrecargas.- Pueden realizarse cambios rpidos de sentido.

Desventajas de los sistemas hidrulicos:

- El fluido es ms caro.- Se producen perdidas de carga.- Es necesario personal especializado para la manutencin.- El fluido es muy sensible a la contaminacin.

Principios y leyes aplicados

Cuando el fluido que utilizamos no es el aire, sino un lquido que no se puede comprimir,agua, aceite, u otro. Los fundamentos fsicos delos gases se cumplen considerando el volumenconstante.

Una consecuencia directa de estosfundamentos es el Principio de Pascal, quedice as: Cuando se aplica presin a un fluidoencerrado en un recipiente, esta presin setransmite instantneamente y por igual entodas direcciones del fluido.

Principios y leyes aplicados

Como aplicacin podemos ver como dos pistonesunidos mediante un fluido encerrado, si leaplicamos una fuerza (F1) a uno de ellos, setransmite la presin hasta el otro, y produce unafuerza (F2) en el segundo. Las ecuaciones querigen este principio son:

P = F1/S1 y P = F2/S2

Donde: P = presin, F = fuerza, S = superficie.

Por lo que podemos poner

F1/S1 = F2/S2

otra forma de expresarlo es:

F1*S2 = F2 * S1

Nos dice que en un pistn de superficie pequea cuando aplicamos fuerza, esta se transmite al pistn de superficie grande amplificada o a la inversa.

Principios y leyes aplicados

Principios y leyes aplicados

Por ejemplo:

Disponemos de dos pistones unidos por una tubera de secciones S1= 10 mm

2 y S2 = 40 mm2. Si

necesitamos levantar un objeto con una fuerza F2= 40 N sobre el pistn segundo. Cul ser la fuerza F1, que debemos realizar sobre el pistn primero?

Resumen

A tener en cuenta

En determinadas aplicaciones se suelen combinar sistemas neumticos, hidrulicos y elctricos en la forma siguiente:

Circuito electro neumtico: Accionamiento elctrico Actuador neumtico

Circuito oleo neumtico: Accionamiento neumtico Actuador hidrulico

Circuito electrohidrulico: Accionamiento elctrico Actuador hidrulico

Preguntas