Instituto tecnológico de Tehuacán

Investigación:

Aplicaciones industriales de la

neumática.

Presentado por:

Montalvo Zaquero Amador

Asesor del proyecto:

Ing. José Alfredo García Brena

22/03/2013

Introducción

Historia del Aire comprimido

2500 a.C. – Muelles de soplado

1500 a.c. – Fuelle de mano y de

Pie (fundición no ferrosa)

S I. a.C. – el Griego Tesibios inventa

el cañón neumático

s. XVII - Estudio de los gases:

Torricelli, Pascal, Mariotte,

Boyle, Gay Lussa

1688 – Máquinas de émbolos (Papín)

1762 – Cilindro soplante (John Smeaton)

1776 – Prototipo compresor (John Wilkinson)

s. XIX – Se empieza a usar la neumática en la

Industria de forma sistémica

1857 – Perforación túnel Mont Celis

1869 – Freno de aire para FFCC

1880 – Primer martillo neumático

1888 – Red de distribución de aire en París

s. XX – Incorporación de la neumática en mecanismos

y automatización

Aire comprimido actualidad

Nueva generación tecnológica s.XXI: la electrónica como mando

Robots, manipulación, autómatas programables

El aire comprimido.

Propiedades más relevantes.

El aire se concentra en la troposfera, que va desde el nivel del mar hasta unos 18 km en el ecuador y hasta unos 8 km sobre los polos. El aire es una mezcla de gases compuesto principalmente de nitrógeno, oxígeno, helio, neón, argón, dióxido de carbono, vapor de agua y algunas partículas sólidas en suspensión.

Su densidad es de 1,293 kg/m3.

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Propiedades más relevantes

Disponibilidad

Almacenamiento

Simplicidad de diseño y control

Elección del movimiento

Economía

Fiabilidad

Resistencia al entorno

Limpieza del entorno

Seguridad

Campos de aplicación.

La neumática está presente en cualquier proceso industrial, tanto manual como semiautomático, que requiera incrementar la producción. La automatización de los diferentes procesos industriales, releva al hombre de ciertas actividades, lo que ocasiona posibles pérdidas de puestos de trabajo en las empresas. Por esto, la sociedad industrial tiene ante sí un reto importante en crear nuevos puestos de trabajo, con mayor especialización del personal. Resulta paradójico que en los países más industrializados a nivel mundial las nuevas tecnologías han creado más puestos de trabajo que en el resto.

La progresiva sustitución de la energía humana por la neumática, hidráulica o eléctrica responde sobre todo al intento de minimizar costes de producción y automatizar los procesos industriales. De este modo, la neumática se ha convertido en un elemento imprescindible en la automatización de la producción en todos los sectores industriales:

-Industria del automóvil, aeronáutica, ferroviaria, naval, aeroespacial, maderera,…

- Industria textil, del calzado, agroalimentaria, cárnica…

- Producción de energía

- Refinerías e industrias petrolíferas y químicas, siderurgia, minería,…

- Industrias de logística, máquinas de embalaje, imprentas y artes gráficas

- Construcción y obras públicas

- Robótica, etc.

Aplicaciones

Barreras neumáticas marinas

El equipo consiste en una línea con perforaciones por donde se dejan escapar burbujas de aire bajo el agua, éstas suben hasta la superficie y se expanden. Durante su desplazamiento generan una corriente ascendente de agua, la misma que al llegar a la superficie se transforma en corrientes superficiales que se alejan del punto de afloramiento y pueden servir para contener una mancha de petróleo.

Una ventaja de este equipo de contención es que no interfiere con el paso de cualquier tipo de embarcación. Las desventajas principales son dos: a) la barrera sólo resulta efectiva en aguas tranquilas y con condiciones ambientales estables ya que el oleaje y las corrientes anularían su efecto, b) la corriente natural del agua pueden producir efectos en el desplazamiento de las burbujas hacia la superficie y si es mayor de 30°, el efecto de la cortina se rompe (con corrientes de 0.75 m/seg es suficiente) permitiendo el paso de gotas de petróleo.

Una instalación típica consta de una tubería sumergida en el fondo de 30 a 100 metros de longitud, con caudales de 0,2 a 1,3 m3/min, agujeros cada 30 cm (diámetros entre 0.5~0.7 mm) dependientes, como la presión de aire, de la profundidad del agua (agujeros más pequeños son utilizados para mayor profundidad).

Locomotora de aire comprimido

Como ejemplo, tenemos la locomotora de la empresa minera Homestake Mining (Dakota del Sur, USA), que funcionaba con aire comprimido y se usaba para la extracción de material en las minas.

Arranque de motores de avión

Cuando la turbina está parada, para crear el primer flujo de aire que alimenta al reactor se tiene la llamada APU (Auxiliar Power Unit), que no es más que un motor convencional situado generalmente en la cola del avión, y que tiene dos funciones: proporciona energía eléctrica y climatización al avión cuando está parado, y puede mover el eje primario del turbo fan del reactor por medio de ciertos mecanismos con el objetivo de generar ese primer flujo de aire a través del reactor.

Coches de aire comprimido

Un vehículo de aire comprimido es un vehículo de transporte que funciona a base de aire comprimido. En 2007, estos vehículos seguían en la etapa de diseño y de prototipo. Podrían llegar a ser parte del transporte y ocio urbano y sus aplicaciones podrían incluir ciclo-taxis, servicios postales y transporte en parajes turísticos.

Los vehículos de aire comprimido son comparables en muchos aspectos a los vehículos eléctricos. Sus ventajas potenciales sobre vehículos eléctricos incluyen:

- Movimiento cíclico lento (10~60 ciclos/min) y alta relación par/volumen.

- El diseño mecánico secuencial del motor simple y robusto

- El motor no sufre por corrosión de las baterías en climas húmedos o cálidos

- Tiene bajo costo de fabricación y mantenimiento

- Reciclado y recarga de depósitos de aire comprimido con menos contaminación y más ciclos de vida que las baterías.

Prototipo del coche neumático salamandra lexion, de la yakey corp.

Otras aplicaciones

• Accionamiento de válvulas para aire, agua o productos químicos • Accionamiento de puertas pesadas o calientes • Descarga de depósitos en la construcción, fabricación de acero, minería e

industrias químicas • Apisonamiento en la colocación de hormigón • Elevación y movimiento en maquinas de moldeo • Pulverización en la cosecha y accionamiento de otro equipamiento tractor • Pintura por pulverización • Sujeción y movimiento en el trabajo de la madera y la fabricación de muebles • Montaje de plantillas y fijación en la maquinaria de ensamblado y maquinas

herramientas.

Aplicaciones de la neumática.

Campo de actuación .

Industria de producción de energía

Centrales eléctricas

Dispositivos de ventilación para edificios de caldera, correderas, tele mandadas

, mandos de interruptores neumáticos.

Centrales nucleares

Entrada y salida de barras de combustibles y dispositivos de frenado cierres de compuertas dispositivos de control y de medición.

Abastecimiento de agua

Control de nivel y servomecanismos de corredera accionamiento de válvulas y rejillas en instalaciones de depuradoras y suministros.

Industria Química

Dispositivos para cierre de tapas

Instalaciones de dosificación

Accionamiento de rodillos mezcladores de laboratorio

Dispositivos de elevación y descenso para baños

Accionamiento de compuertas

Mandos de balanzas

Técnica de embalaje

Reguladores de nivel

Dispositivos de regulación de procesos

Aplicaciones de la neumática.

Exposición de aplicaciones interesantes.

Transporte:

Cojines Neumáticos

Sistema de frenado

Ventajas para la automatización:

- Elasticidad, puesto que puede ser almacenada en recipientes una vez comprimido

- No posee características explosivas, aún habiendo sido comprimido

- La velocidad de los actuadores es elevada (1m/s)

- Los cambios de temperatura no alteran sus prestaciones

- Es una técnica limpia (desde el punto de vista macroscópico)

- Su coste no es elevado

- Simplifica enormemente la mecánica.

Sectores: alimentación, ensamblaje y manipulación, sistemas robotizados o industrias de proceso continúo.

Conclusiones

La neumática, tiene un campo de aplicación muy extenso hoy en día, y casi es indispensable en todos los procesos industriales.

El uso de aire comprimido ha venido evolucionando enormemente hoy en día, debido a que tiene muchas ventajas con respecto a otras fuentes de energía.

Una de las grandes cualidades y ventajas que encuentro en el aire comprimido, es que no contamina y es muy eficiente en los procesos de producción, además de que es muy económica y fácil de mantener.

Es lógico pensar que el aire comprimido seguirá evolucionando, y llegara a tener más popularidad que hoy en día. Y probablemente surjan nuevos dispositivos o maquinas que vengan a evolucionar nuestra tecnología actual y los cuales probablemente funcionen a base de aire comprimido.

Aplicación de un circuito neumático, dentro de los procesos industriales.

Tapadora de botellas.

Circuito neumático a implementar para la tapadora d e botella.

Los circuitos pueden parecer muy simples, como el que se presenta a continuación pero pueden ser muy útiles dentro de los procesos industriales.

El siguiente circuito se puede implementar dentro de un proceso de control, para semiautomatizar una tapadora de botellas. El cual solo estará constituido por los elementos que se presentan en el diagrama.

El circuito funciona de la siguiente manera.

Al activar el pulsador del lado izquierdo, esta quedara enclavada, ala vez suministrara aire ala válvula de simultaneidad.

Cada vez que se active el pulsador derecho, ala salida de la válvula de simultaneidad se obtendrá una señal neumática que activara el cilindro de simple efecto.

Y después de que se suelte el botón la señal será bloqueada por la válvula de simultaneidad, haciendo que se contraiga el cilindro. Como el simple proceso de una tapadora de botellas, tapa y se retira.

Nota: el accionamiento de la válvula del lado izquierdo puede ser accionada por pedal ya que puede ser mas como para el operador.

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