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2do PARCIAL – SISTEMAS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS. - R. GIMÉNEZ
1) Que son los acumuladores de presión. Dibuje el circuito de aplicación.
• Son componentes destinados a almacenar fluido presurizado para liberarlo bajo
demanda del sistema. Los acumuladores pueden funcionar mediante una fuerza
mecánica (muelle) o por medio de un gas(generalmente nitrógeno) presurizado en el
interior de un recipiente. Cuando el acumulador es mecánico, la separación entre el
dispositivo presurizador y el fluido es similar a la del pistón de un cilindro. Cuando el
elemento presurizado es un gas, éste se mantiene separado del fluido por medio de una
membrana o vejiga de material elástico.
Aplicaciones
• En circuitos sencillos se emplean para
absorber las puntas de presión y las
vibraciones, mientras que en otros circuitos
complejos se pueden emplear para:
a) Proporcionar potencia auxiliar. Por
ejemplo, en un sistema que accione cilindros,
en alguna fase del ciclo la bomba puede estar
descargando a tanque, mientras que en otra
fase del ciclo se precisa un caudal
suplementario para reducir los tiempos de la
operación; en estos casos se incluye un
acumulador que se carga durante el período
del ciclo en que la bomba descarga a tanque,
y que entra en funcionamiento, liberando su
energía, cuando el sistema requiere más caudal en la otra parte del ciclo.
b) Proporcionar potencia en caso de avería de la bomba. En algunos sistemas se
incluye el acumulador como fuente de energía de reserva. Así por ejemplo, si se avería
la bomba se dispone de una energía almacenada suficiente para completar el ciclo hasta
el punto en que sea posible detener totalmente la máquina (ej. retraer totalmente el
vástago de un cilindro)
2) Sistemas de aire comprimido
Se considera un sistema neumático a todo aquel que
funciona en base a aire comprimido, el aire a presión
superior a una atmósfera, el cual puede emplearse para
empujar un pistón, como en una perforadora
neumática; hacer pasar por una pequeña turbina de
aire para mover un eje, como en los instrumentos
odontológicos o expandirse a través de una tobera para
producir un chorro de alta velocidad, como en una
pistola para pintar.
3) Que es un compresor de aire, cite y explique el funcionamiento de los distintos tipos
de compresores. // Explique en que consiste un compresor a tornillo para aire, como
se identifica y tipos de accionamientos y acoplamientos.
• Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al
valor de trabajo deseado aspirando el aire a presión atmosférica y comprimiendolo a una
presión más elevada. Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una
estación central. El aire comprimido viene de la estación compresora y llega a las
instalaciones a través de tuberías.
• Los compresores se dividen, según el tipo de ejecución, en:
o Compresores de émbolo.
En los compresores de émbolos, la compresión puede ser
obtenida ya sea en uno o más cilindros, en los cuales los
émbolos comprimen el aire, de acuerdo a esto se pueden
clasificar en:
-Compresores de una etapa. Hasta 10 bar.
-Compresores de dos etapas. Hasta 50 bar.
-Compresores de varias etapas (Multietapa). Hasta 250 bar.
o Compresores rotativos.
• Los compresores rotativos suministran presiones más bajas que los de émbolo, pero las
presiones de servicio son más altas que las de los compresores centrífugos.
• Asimismo, el volumen de aire que suministran por unidad de tiempo es más grande que
en los compresores de émbolo, pero más pequeño que en los compresores centrífugos.
• Los compresores rotativos pueden ser de paletas o de tornillos.
Compresores de paletas deslizantes
• Los compresores de paletas están constituidos por un rotor en
el cual van colocadas las paletas, de eje excéntrico con el
estator.
• El aire penetra en la carcasa del compresor a través de un
deflector y accede al compresor a través de un filtro de aire,
el aire es mezclado con aceite de lubricación antes de entrar al estator dentro de este un
rotor rasurado simple con seis paletas gira.
• Durante la rotación, las cámaras entre las paletas, que se aplican contra las paredes del
estator por la fuerza centrífuga, y el cuerpo del rotor atrapan sucesivas cámaras de aire
las cuales son progresivamente comprimidas, se produce la aspiración, y mientras
reducen el volumen, se produce el suministro de presión.
• El aceite es inyectado continuamente dentro del estator para enfriarlo, estanqueizar y
lubricar las paletas.
• Después de la compresión el aire pasa a través de un deflector mecánico que separa la
gran cantidad de aceite.
Compresores de tornillo.
• En los compresores de tornillo, dos rotores paralelos en contra rotación, macho y
hembra, de forma helicoidal, giran confinados en el interior de una cámara que los
envuelve y comprimen el aire en sus lóbulos de manera continua.
• Aceite es aportado a la cámara de compresión para garantizar la lubricación del
conjunto giratorio, el cual se recupera, se enfría, se filtra y es inyectado de nuevo en la
cámara de compresión.
• Las ventajas más notables de los compresores rotativos son su marcha silenciosa y un
suministro de aire más continuo. Los compresores rotativos de una etapa suministran
presiones hasta 8 bar. Los caudales suministrados pueden llegar hasta 100 m3/min.
según el tamaño.
o Compresores centrífugos.
• En los compresores centrífugos la compresión del aire se produce utilizando un rápido
rodete giratorio. La presión es ejercida al forzar a las partículas del aire existentes en el
rodete a alejarse del centro como resultado de la acción centrífuga.
• El rodete comunica una velocidad elevada y una presión a las partículas del aire
• La presión generada por estos compresores no es muy alta; son necesarios varios
rodetes para obtener presión de 6 bar. En contraste con esta limitación, los compresores
centrífugos pueden suministrar grandes volúmenes de aire.
4) De que consta una sala de compresores. Dibuje la distribución de los componentes
según norma ISO.
Consta de: 1-Compresores. 2- Refrigerador posterior. 3- Pre filtro. 4- Secador de aire.
5- Post filtro. 6- Tanque Pulmón.
• Deberá estar ubicada en un lugar apropiado, se debe elegir un lugar fresco, equidistante
de los lugares de consumo. Tiene que ser un lugar cerrado, isonorizado y lo mas excento
posible de polvo y suciedad.
• Tiene que tener un sistema de extración forzado.
5) Explique brevemente en qué consiste: FRL, Secador de Aire y el Tanque pulmón.
Tratamiento del Aire.
• La simple compresión del aire en el compresor y la posterior conducción neumática no
son suficientes, ya que el aire contiene bastantes impurezas que pueden causar efectos
perniciosos en los equipos a emplear. Los principales enemigos de toda instalación
neumática son: agua, aceite, polvo y suciedad.
• El aire húmedo puede originar:
• -Oxidación, causando averías en los elementos de la instalación.
• -Excesivo desgaste del equipo neumático, ya que la humedad lava y arrastra el aceite
lubricante.
• Las partículas sólidas en forma de polvo y suciedad son los mayores enemigos de los
elementos neumáticos, especialmente de las juntas de estanqueidad. La penetración de
polvo y suciedad daña fácilmente los materiales utilizados en las juntas e imposibilita
que realicen correctamente su función.
• La humedad y las impurezas del aire comprimido pueden ser extraídas con la ayuda de
aparatos especiales.
• A continuación del compresor(120 a 180`c), se instala un refrigerador que ocasionará
una disminución de la temperatura del aire a un valor de 38 , por lo que provoca la
condensación de los vapores de agua y aceite y su separación al exterior por medio de
un separador de condensados.
• La condensación que se produce durante la conducción de aire comprimido debido al
progresivo enfriamiento, debe ser purgada al exterior de la tubería de conducción antes
de que llegue a los elementos neumáticos.
• Es conveniente, entonces, emplazar los puntos de purga en la instalación. La
condensación puede ser evitada utilizando secadores de aire, los secadores son
elementos que separan automáticamente la humedad del aire comprimido en grado
suficiente para evitar que se produzca posteriores condensaciones en el circuito.
• Los secadores pueden ser de dos tipos:
-Secadores frigoríficos.
-Secadores de adsorción.
• Los secadores frigoríficos operan con un punto de rocío a la presión de trabajo de 20 C,
garantizando un alto grado de secado del aire comprimido.
• Los secadores de adsorción efectúan el secado mediante un adsorbente sólido de
naturaleza regenerable que retiene el vapor de agua contenido en el aire comprimido,
eliminando este vapor al ser sometido dicho adsorbente a un adecuado proceso de
reactivación.
• Los secadores frigoríficos pueden utilizarse en cualquier tipo de instalación, mientras
que los de adsorción se aplican a instalaciones con más control de calidad del aire
comprimido.
Tanque Pulmón.
• La función que cumple un depósito en una instalación de aire comprimido es múltiple:
- Amortiguar las pulsaciones del caudal de salida de los compresores alternativos.
- Permitir que los motores de arrastre de los compresores no tengan que trabajar de
manera continua, sino intermitente.
- Hacer frente a las demandas punta del caudal sin que se provoque caidas de presión en
la red.
• Por lo general, los depósitos son cilíndricos, de chapa de acero, y van provistos de
diversos accesorios tales como un manómetro, una válvula de seguridad y una llave de
purga para evacuar los condensados, así como un presostato para arranque y paro del
motor.
• Los depósitos para pequeños compresores suelen ir montados debajo mismo del
compresor y en sentido horizontal. Para grandes caudales suelen estar separados,
montados después del refrigerador en posición vertical.
• Los factores que influyen más decisivamente en el dimensionado de los depósitos son:
-El caudal del compresor.
-Las variaciones de la demanda.
-El tipo de refrigeración, que determina unos períodos aconsejables de paro o marcha en
vacío.
• Como principio, el caudal del compresor, multiplicado por el factor de utilización
aconsejado, debe superar el valor medio de la demanda y la presión debe superar la de
utilización.
Red de Distribución.
• La misión de la red de aire comprimido es llevar este desde la zona de compresores
hasta los puntos de utilización.
• Se entiende por red de aire comprimido el conjunto de todas las tuberías que parten del
depósito, colocadas de modo que queden fijamente unidas entre sí, y que conducen el
aire comprimido a los puntos de conexión para los consumidores individuales. Deberá
tener: Mínima pérdida de presión, Mínima pérdida de aire por fugas y Mínima cantidad
de agua en la red y en los puntos de utilización.
• Para determinar el diámetro correcto de las redes de aire es necesario considerar
diversos factores. Estos son: El caudal de aire, La caída de presión admisible, La
longitud de tubería y La presión de trabajo.
• El caudal de aire comprimido es una magnitud que se determina según el planteamiento.
Este puede ser igual a la capacidad del compresor o puede ser incrementado y debe ser
suficientemente holgado, teniendo en cuenta futuras expansiones en la planta.
• La caída de presión y la velocidad de circulación se hallan relacionados estrechamente.
Cuanto mayor es la velocidad de circulación, mayor es la caída de presión; pero en la
caída de presión también influyen factores como la rugosidad de la pared interior de la
tubería, la longitud tubería y el número de accesorios instalados. La velocidad de
circulación del aire comprimido en las tuberías debe estar comprendida entre 6 y 15
m/seg. La caída de presión no debe superar, en lo posible, el valor de 1kg/cm2
• La longitud de la tubería se determina a partir del trazado de la instalación y deben ser
tenidos en cuenta los accesorios instalados. Los fabricantes de compresores han
desarrollado nomogramas para determinar con facilidad el diámetro de tubería más
adecuado.
• Las tuberías de alimentación horizontales deben colocarse con una pendiente del 1 + 2
% en el sentido de la circulación
• La derivaciones verticales hacia abajo no deben terminar en la conexión para el
consumidor, sino que deben prolongarse un poco más con el fin de que el agua de
condensación producida se acumule en el punto más bajo y no pase al consumidor
• Las tuberías que parten de la tubería principal deben derivarse siempre dirigiéndolas
hacia arriba.
• Las distribuciones empleadas para el tendido de una red de aire son:
a) Una larga tubería, extendida a todo lo largo de las naves del edificio con los
necesarios bajantes a los puntos de utilización.
b) Tendido en circuito cerrado o en anillo. Normalmente se prefiere este sistema circular
porque no tiene extremos muertos, el suministro de aire comprimido es equilibrado y las
fluctuaciones de la presión se reducen considerablemente. Además, con la ayuda de
válvulas de cierre situadas estratégicamente, parte de este circuito puede ser
desconectado, manteniendo en servicio la parte restante.
• En una red de aire pueden distinguirse: Línea principal, Línea secundaria y Las tomas
de los aparatos.
• La red de tuberías se monta preferentemente con tubos de acero y uniones soldadas. La
ventaja de la unión de tubos por soldadura es la buena estanqueidad y el precio. El
inconveniente de las uniones soldadas es la producción de partículas de óxido; no
obstante, con la inclusión de una unidad de mantenimiento delante del consumidor, las
partículas son arrastradas por la corriente de aire y se depositan en el colector de
condensación
Filtro Regulador Lubricador. (FRL)
• Justo antes de que el aire comprimido alimente los elementos neumáticos, debe ser
tratado de nuevo, para mejorar sus condiciones. Es necesario sacar el agua que haya
podido condensarse en el último tramo antes de llegar al punto de utilización. El aire
comprimido procedente de la red general, además de las pequeñas partículas que no han
sido retenidas, en el filtro de aspiración del compresor, contiene otras impurezas
procedentes de la red de tuberías tales como residuos de la oxidación, polvo cascarillas.
• Cuando el aire comprimido entra en el filtro, se dirige a través de deflectores
direccionales y origina una corriente centrífuga. Las partículas pesadas, líquidas y
sólidas, son impulsadas hacia la pared interior del depósito por la fuerza centrífuga.
• El condensado desciende hasta el fondo del depósito donde es eliminado por la purga
automática o normal. Luego el aire pasa a través del elemento filtrante par, eliminar las
partículas sólidas. Una pantalla separadora mantiene un «zona de calma» en la parte
inferior del depósito que impide que la turbulencia del aire haga retornar hacia la
corriente de aire el líquido obtenido.
• Después del filtro, el aire comprimido pasa al regulador o reductor de presión, mediante
el cual se regula la presión del aire al nivel requerido.
• El aire pasa entonces al circuito secundario y ejerce una presión contra la membrana. Si
la máquina a alimentar está en reposo, el circuito secundario se llena y la presión se
equilibra cerrándose el regulador. Si la máquina utiliza el aire, la válvula del regulador
permanece abierta y admite el aire necesario para equilibrar la presión del muelle.
• Finalmente, se efectúa la incorporación de aceite al aire mediante lubricador, una parte
fluye por una válvula, presurizando el depósito. la mayor parte del aire de entrada pasa a
través del lubricador por un sensor de flujo que permite que el lubricador mantenga
automáticamente una densidad constante de aceite.
• La combinación del depósito de aceite presurizado y la diferencia de presión producida
por el censor de flujo, hacen que el aceite suba por el tubo sifón.
• Todo el aceite que pasa queda convertido en una niebla de densidad constante y
continua hasta el punto de aplicación.
6) Explique en qué consiste una válvula direccional neumático, como se identifica y
tipos de accionamientos.
Las direccionales,en su mayoría, se basan en el desplazamiento de una corredera dentro
de un alojamiento con pasaje interno, haciendo que, según la posición, el flujo se dirija a
un orificio de salida u a otro.
Identificación de una válvula de control direccional Las válvulas de control direccional son representadas en los circuitos hidráulicos a
través de símbolos gráficos. Para identificar la simbologia debemos considerar:
- Numero de posiciones
- Numero de vías
- Posición normal
- Tipo de accionamiento
Tipos de accionamientos
• Válvulas direccionales mecánicas. en las cuales la acción de apertura y cierre o
movimiento de la corredera o bola se realiza por medio de una palanca que es accionada
desde el exterior.
• Válvulas direccionales eléctricas, en las cuales esta función se realiza por medio de
solenoides o electroimanes que accionan la corredera.
• Válvulas direccionales de accionamiento hidráulico, en las cuales el desplazamiento
de la corredera se realiza mediante presión hidráulica. Se utilizan en válvulas de gran
caudal, cuando la fuerza necesaria para desplazar la corredera puede llegar a ser muy
elevada. En estos casos el accionamiento manual o por solenoide no ofrece fuerza
suficiente para desplazar la corredera. La solución consiste en aprovechar la presión
hidráulica del sistema para pilotar el desplazamiento de la corredera.
7) En qué consiste una válvula direccional neumático de cinco vías y de tres posiciones,
su aplicación. Dibuje el circuito de aplicación.
Compresor
Motor neumático, caudal fijo
Bomba de vacío