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CIRCUITOS NEUMATICOS E HIDRAULICOS

I.2 CONCEPTO DE NEUMTICA

La tecnologa de la neumtica ha ganado una importancia tremenda en el campo de la racionalizacion y automatizacin del lugar de trabajo, desde las antiguas obras de madera y las minas de carbn, hasta los modernos talleres de maquinas y robots espaciales. Ciertas caractersticas del aire comprimido han hecho este medio bastante adecuado para usarlo en las modernas plantas de fabricacin y produccin. es imposible dar una norma concreta que responda a la pregunta como automatizar?, pero si es posible estudiar las diferentes tcnicas de automatizacin, dando la descripcin gen eral disponible, el funcionamiento aislado de cada uno de ellos y los sistemas de coordinacin que permiten construir diferentes combinaciones operativas para logra un fin concreto. la tcnica de automatismo comprende varias facetas que es preciso conocer: Mecnica Neumtica, Oleo hidrulica Elctrica Electrnica Robtica.Con la introduccin de la neumtica a la automatizacin en los procesos de fabricacin, la industria se beneficia con un medio mas barato de automatizacin, el cual si usa un buen juicio, puede llevar el costo de produccin hacia un nivel mucho mas bajo, hace una cuantas dcadas la aplicacin era en el ramo de la construccin. ahora se aplica de manera extensa, pero el sistema neumtico no tiene ventaja de operacin en lo que se refiere a exactitud y potencia como en los sistemas oleo hidrulicos. El aire comprimido es una de las formas de energa ms antiguas que conoce el hombre y aprovecha para reforzar sus recursos fsicos. El descubrimiento consciente del aire como medio - materia terrestre - se remonta a muchos siglos, lo mismo que un trabajo ms o menos consciente con dicho medio. El primero del que sabemos con seguridad es que se ocup de la neumtica, es decir, de la utilizacin del aire comprimido como elemento de trabajo, fue el griego ktesibios. Hace ms de dos mil aos, construy una catapulta de aire comprimido. Uno de los primeros libros acerca del empleo del aire comprimido como energa procede del siglo i de nuestra era, y describe mecanismos accionados por medio de aire caliente. De los antiguos griegos procede la expresin "pneuma", que designa la respiracin, el viento y, en filosofa, tambin el alma. Como derivacin de la palabra "pneuma" se obtuvo, entre otras cosas el concepto neumtica que trata los movimientos y procesos del aire. Aunque los rasgos bsicos de la neumtica se cuentan entre los ms antiguos conocimientos de la humanidad, no fue sino hasta el siglo pasado cuando empezaron a investigarse sistemticamente su comportamiento y sus reglas. Slo desde aprox. 1950 podemos hablar de una verdadera aplicacin industrial de la neumtica en los procesos de fabricacin.Neumtica: parte de la mecnica que estudia el comportamiento de los gases sometidos a presin.I.3 UNIDADES FUNDAMENTALESEl systeme internationale dunites, la forma mas moderna del sistema mtrico, el cual fue aceptado en la xi conferencia internacional de pesos y medidas en 1960.en Paris, el punto mas positivo de este sistema es que se apoya en su completa racionalizacion y estandarizacin de las unidades mtricas principales, nombres y smbolos. Ms del 80 % del mundo lo ha aceptado. Es producto del profesor giovanni georgi de la universidad de roma que en 1901 sugiri que las unidades mecnicas deban eslabonarse con las electromagnticas, el cual adoptado en 1950 en la forma mksa.La exposicin que sigue ha de poner de relieve las relaciones entre el "sistema tcnico" y el "sistema de unidades si".

Ventajas del sistema internacional es un sistema universal con la potencialidad de unificar a todo el mundo tcnico en una unidad. los trminos de las unidades fsicas estn estandarizados los smbolos de los trminos fsicos estn estandarizados el sistema es mas racionalizado y cientfico se ha facilitado la compresin internacional sobre asuntos tcnicos la unidades fundamentales estn racionalmente estandarizada, se garantiza mas autenticidad en los clculos las unidades derivadas se han hecho metdicas y cientficas y eliminado la ambigedadI.4 FUNDAMENTOS FISICOS

I.4.1 FUNDAMENTOS FISICOS DEL AIRE:EL AIRE:

la tierra esta rodeada por aire hasta una altura de 1600 Km., desde la parte superior del suelo. se sabe que el aire mas cercano al suelo es mas denso en tanto que, al subir la densidad del aire empieza a disminuir, esta capa gaseosa de aire se forma alrededor de la tierra y se le conoce como atmsfera.el aire es invisible, incoloro, inodoro y sin sabor, los principales constituyentes son: volumen 78 % nitrgeno 21 % oxigeno 1 % de bixido de carbono 0.05 % de helio, hidrogeno, co2 y cantidades de polvo y agua.peso especifico: es el peso por unidad de volumen para aire es 1.293 kg/m3 y una atmsfera de presin.Volumen especifico: es el volumen de la unidad de peso para el aire = 0.773 m3/kg a 0 cI.4.2 PRESION

Presin: es la fuerza aplicada por unidad de superficie, es decir el cociente entre la fuerza y la superficie que recibe su accin.

PRINCIPIO DE PASCAL:

la presin ejercida a un fluido o gas encerrado en un recipiente se transmite con igual intensidad en todas las direcciones.

EXPERIMENTO DE TORRICELLI:

se elige un tubo de 85 cm de longitud cerrado por un extremo, se llena de mercurio y se tapa con un dedo, el extremo abierto se invierte el tubo y se introduce en una cubeta conteniendo mercurio, quitando el dedo desciendo algo de mercurio y tras alguna oscilaciones queda en equilibrio alcanzando su nivel a una altura de 76 cm.

PRESION ATMOSFERICA:

el aire que rodea a la tierra ejerce una presin sobre la superficie de la misma, la presin de los gases se debe a la accin y reaccin de los tomos intermoleculares de ellos, se han observado que la actividad intermolecular empieza a medida que disminuye hasta que se suspende por completo a la temperatura del cero absoluto. la presin atmosfrica al nivel del mar es 760 mm. de hg.la presin atmosfrica se mide por medio de un barmetro en forma de u para medir la presin de una maquina o un recipiente de aire se usa un manmetro de bourdn.

el cilindro esta a una fuerza en direccin del avance representando por Pabs* S a esta otra fuerza que se le opone se representa Patm * S para obtener la fuerza real de avance f con que acta el cilindro

si queremos medir la presin a la que esta sometido el gas mediante la columna manomtrica, obtendremos la lectura midiendo la diferencias de alturas de la columnas y multiplicando dicha altura por el peso especifico del liquido que esta lleno.

I.4.3 CAUDAL: se puede definir como la cantidad de fluido que pasa por una determinada seccin de un conducto por unidad de tiempo.c=v/t

hay 2 formas de expresar:

Caudal masico: cantidad de masa de un fluido que pasa por una seccin en la unidad de tiempo.

Caudal volumtrico: volumen de fluido que pasa por una seccin en la unidad de tiempo.

Ambos casos estn relacionados con la densidad del fluido, que en los gases es variable con la presin y temperatura, cuando se habla de caudal volumtrico se refiere a la atmsfera normal de referencia (anr), nos estamos refiriendo al caudal masico, puesto que en estas condiciones normales la densidad es constanteFigura 14: diagrama de caudalen este diagrama estn indicadas las zonas de cantidades de aire aspirado y la presin para cada tipo de compresor.

I.4.4 TEMPERATURA Y CALOR

I.4.5 PROPIEDADES DEL AIREComo todos los gases, el aire no tiene una forma determinada. Toma la del recipiente que lo contiene o la de su ambiente. Permite ser comprimido (compresin) y tiene la tendencia a dilatarse (expansin).la ley que rige estos fenmenos es la de boyle-mariotte.a temperatura constante, el volumen de un gas encerrado en un recipiente es inversamente proporcional a la presin absoluta, o sea, el producto de la presin absoluta y el volumen es constante para una cantidad determinada de gas. este ley es demuestra mediante el siguiente ejemplo

I.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL AIRE COMPRIMIDO

Causar asombro el hecho de que la neumtica se haya podido expandir en tan corto tiempo y con tanta rapidez. Esto se debe, entre otras cosas, a que en la solucin de algunos problemas de automatizacin no puede disponerse de otro medio que sea ms simple y ms econmico.

Cules son las propiedades del aire comprimido que han contribuido a su popularidad?I.5.1 VENTAJAS

Abundante: Est disponible para su compresin prcticamente en todo el mundo, en cantidades ilimitadas.

Transporte: El aire comprimido puede ser fcilmente transportado por tuberas, incluso a grandes distancias. No es necesario disponer tuberas de retorno.

Almacenable: No es preciso que un compresor permanezca continuamente en servicio. El aire comprimido puede almacenarse en depsitos y tomarse de stos. Adems, se puede transportar en recipientes (botellas).

Temperatura: El aire comprimido es insensible a las variaciones de temperatura , garantiza un trabajo seguro incluso a temperaturas extremas.

Antideflagrante: No existe ningn riesgo de explosin ni incendio; por lo tanto, no es necesario disponer instalaciones antideflagrantes, que son caras.

Limpio: El aire comprimido es limpio y, en caso de faltas de estanqueidad en elementos, no produce ningn ensuciamiento Esto es muy importante por ejemplo, en las industrias alimenticias, de la madera, textiles y del cuero .

Constitucin de los elementos: La concepcin de los elementos de trabajo es simple si, por tanto, precio econmico.

Velocidad: Es un medio de trabajo muy rpido y, por eso, permite obtener velocidades de trabajo muy elevadas.(La velocidad de trabajo de cilindros neumticos pueden regularse sin escalones.)

A prueba de sobrecargas: Las herramientas y elementos de trabajo neumticos pueden hasta su parada completa sin riesgo alguno de sobrecargas.

Para delimitar el campo de utilizacin de la neumtica es preciso conocer tambin las propiedades adversas.

Preparacin: El aire comprimido debe ser preparado, antes de su utilizacin. Es preciso eliminar impurezas y humedad (al objeto de evitar un desgaste prematuro de los componentes).

Compresible: Con aire comprimido no es posible obtener para los mbolos velocidades uniformes y constantes.

Fuerza: El aire comprimido es econmico slo hasta cierta fuerza. Condicionado por la presin de servicio normalmente usual de 700 kPa (7 bar), el lmite, tambin en funcin de la carrera y la velocidad, es de 20.000 a 30.000 N (2000 a 3000 kp).

Escape : El escape de aire produce ruido. No obstante, este problema ya se ha resuelto en gran parte, gracias al desarrollo de materiales insonorizantes.

Costos: El aire comprimido es una fuente de energa relativamente cara; este elevado costo se compensa en su mayor parte por los elementos de precio econmico y el buen rendimiento (cadencias elevadas).

Para delimitar el campo de utilizacin de la neumtica es preciso conocer tambin las propiedades adversas.I.5.2 Desventajas del aire comprimido

Preparacin: el aire comprimido debe ser preparado, antes de su utilizacin. es preciso eliminar impurezas y humedad (al objeto de evitar un desgaste prematuro de los componentes). Compresible: con aire comprimido no es posible obtener para los mbolos velocidades uniformes y constantes. Fuerza: el aire comprimido es econmico slo hasta cierta fuerza. Condicionado por la presin de servicio normalmente usual de 700 kpa (7 bar), el lmite, tambin en funcin de la carrera y la velocidad, es de 20.000 a 30.000 n (2000 a 3000 kp). Escape: el escape de aire produce ruido. no obstante, este problema ya se ha resuelto en gran parte, gracias al desarrollo de materiales insonorizantes. Costos: el aire comprimido es una fuente de energa relativamente cara; este elevado costo se compensa en su mayor parte por los elementos de precio econmico y el buen rendimiento (cadencias elevadas).PAGE 18Facilitador: ing. Jos Antonio cortes garca