Nuemat by Jesus Ángel

Tecnología Industrial II Bachillerato de Ciencias y Tecnología

SISTEMAS NEUMÁTICOS Y OLEOHIDRÁULICOS Parte I. Neumática

IES Pedro Simón Abril (Alcaraz) 0

CRITERIO DE EVALUACIÓN C4. Analizar la composición de una máquina o sistema automático de uso común e identificar los elementos de mando, control y potencia. Explicar la función que corresponde a cada uno de ellos. INDICADORES DE EVALUACIÓN 4.6. Conoce y describe los componentes, características y utilidades de los sistemas neumáticos. 4.8. Resuelve problemas de sistemas neumáticos y opera correctamente con sus magnitudes y unidades asociadas.

INDICADORES DE CONTENIDOS •Conocer los principales principios y leyes que rigen el comportamiento del aire (m). •Conocer los distintos elementos básicos empleados en neumática (m). •Saber calcular magnitudes neumáticas fundamentales (m). •Saber representar circuitos neumáticos empleando la simbología adecuada (m). •Interpretar circuitos neumáticos (m). •Diseñar circuitos neumáticos que incluyan dispositivos electro-neumáticos. •Diseñar circuitos neumáticos complejos.

1. El circuito neumático

 Magnitudes y unidades

Unidades de presión más utilizadas.

Múltiplos del pascal.

Presión absoluta= Presión atmosférica + Presión relativa Presión atmosférica: la ejercida por el aire atmosférico sobre la superficie de la tierra. Su valor es variable, pero suele ser cercano a 1 atmósfera. Se mide con barómetros. Presión relativa: la ejercida por la columna de agua. Se mide con manómetros

2. Elementos de un circuito neumรกtico

Elementos de un circuito neumรกtico. 4

A Producción y tratamiento del aire comprimido COMPRESOR

REFRIGERADOR

ACUMULADOR

FILTRO

REGULADOR DE PRESIÓN

LUBRICADOR

 Compresores Son los elementos que elevan la presión del aire hasta el valor adecuado para su utilización. Los compresores transforman la energía que se les aporta del exterior (generalmente mediante un motor eléctrico o de combustión) en energía de presión comunicada al sistema neumático. Básicamente se pueden clasificar en Volumétricos, basan su funcionamiento en la Ley de Boyle-Mariotte, y Dinámicos.

Compresor alternativo de pistón monofásico.

VOLUMÉTRICOS A.COMPRESORES ALTERNATIVOS DE PISTONES O ÉMBOLOS. Son los más utilizados debido a su bajo precio

•A.1. Compresor de pistón monofásico

Gracias al mecanismo biela-manivela-émbolo, el movimiento circular del eje del motor se transforma en rectilíneo alternativo. Dispone de una válvula de admisión y otra de escape. De modo que al descender el émbolo, la válvula de admisión se abre debido a la depresión y se cierra la de escape. Al ascender el émbolo, se cierra la válvula de admisión y se abre la de escape. Debido a la compresión del aire se producen aumentos de temperatura, pudiendo llegar hasta los 180 ºC.

• A.2. Compresor de pistón bifásico El aire entra en dos fases. En la primera se comprime entre 3 y 8 bar y en la segunda puede llegar hasta los 25 bar. Al ser la presión a la que se comprime el aire mayor que en el caso anterior, el calor del aire comprimido es superior.

B. COMPRESORES ROTATIVOS. Consiguen aumentar la presión del aire gracias al giro de un rotor • B.1. Compresor rotativo de paletas Posee una serie de paletas radiales sobre el rotor que presionan las paredes de la cámara de compresión cuando giran. Entre cada dos paletas se crea una especie de pequeña cámara de compresión que va comprimiendo el aire.

• B.2. Compresor rotativo de tornillo

Son relativamente nuevos, y además caros, aunque su bajo desgaste rentabiliza la inversión. Son muy silenciosos; proporcionan caudales de 8 m3/min con presiones de 7 a 14 bar. Su funcionamiento se basa en el giro de tornillos helicoidales que comprimen el aire introducido por el orificio de aspiración, expulsándolo hacia el de salida.

DINÁMICOS En ellos el aire se hace pasar por una serie de conductos de sección cada vez menor y como el caudal se mantiene constante, la velocidad del aire va aumentando paulatinamente. Por último, el aire disminuye la velocidad en un difusor, incrementándose su presión. Existen dos tipo de compresores dinámicos: de Flujo Axial y de Flujo Radial

Este tipo de compresores se utiliza en aplicaciones en las que se requiera gran caudal de aire (hasta 50 m3/s) y presiones relativamente reducidas, por eso se suelen utilizar en aplicaciones neumáticas.

 Refrigerador

 Acumulador

Tienen como objetivo enfriar el aire, que se ha calentado en la fase anterior y dejarlo en torno a los 25ºC. Durante el proceso se condensa un 75% del agua que contiene, la cual se deposita en la parte inferior. Consta de una serie de tubos por los que circula el agua de refrigeración, El aire que se va a refrigerar circula en sentido contrario al del agua. En los compresores de baja presión se puede utilizar aire en vez de agua. A veces llevan simplemente unas aletas de refrigeración. Es el depósito que se coloca a continuación del refrigerador y cuyo objetivo es almacenar el aire comprimido para suministrarlo en el momento que se necesite. Suelen llevar un dispositivo que pone en marcha o detiene el compresor, para que el depósito se mantenga siempre a una presión determinada. Además disponen de manómetros y válvula de seguridad.

 Filtro Su objetivo es detener las impurezas que arrastra el aire comprimido: polvo, polen, restos de pequeñas oxidaciones, etc. El aire entra en el filtro por la parte izquierda y se centrifuga. Las partículas sólidas más gruesas y gotas de agua se proyectan contra la pared interna de la cuba y se depositan en la parte inferior. A continuación el aire se filtra a través del elemento filtrante, de forma que sale libre de partículas que podrían dañar los elementos de control y receptores de la instalación. Filtro neumático.

 Regulador de presión Su función es mantener el aire de salida a presión constante con independencia de las variaciones de presión que se pueden producir en la entrada. Consta de una membrana sobre la que actúan por una parte el aire de entrada, y por otra un muelle regulado por medio de un tornillo. Cuando la presión secundaria aumenta, desplaza la membrana, impidiendo el paso del aire (b). 10

 Lubricador Constituye el último elemento del bloque en el tratamiento del aire a la entrada del circuito. Su objetivo es mezclar el aire con aceite para aumentar la vida y rendimiento de los elementos neumáticos, ya que con él se disminuye el rozamiento y se evita la oxidación. El aire entra en el lubricador, que contiene aceite, haciéndolo subir por el tubo; cae a continuación en forma de gotas, las cuales son pulverizadas y trasportadas por el aire de salida. Este fenómeno se basa en efecto Venturi.

En la práctica los elementos citados se simplifican en la unidad de mantenimiento, cuyo símbolo se representa a continuación.

B Redes de distribución Son las tuberías empleadas para conectar los distintos elementos neumáticos. En las instalaciones fijas es recomendable que las tuberías vayan fijadas a la pared, nunca empotradas con el objetivo de detectar posibles fugas. El material empleado para su fabricación suele ser acero, latón o polietileno. Es recomendable que la inclinación de las tuberías sea aproximadamente de 1,5 º en el sentido de circulación del aire, para facilitar el arrastre de las partículas o gotas de agua.

C Regulación y control  Válvulas distribuidoras  Número de vías.  Número de posiciones. Número de vías u orificios.

Llaves de paso de tres y dos posiciones.

路 Representaci贸n simb贸lica de v谩lvulas:

路 Identificaci贸n de las v铆as de un distribuidor:

路 Funcionamiento interno de algunos distribuidores o v谩lvulas de direcci贸n:

 Otras válvulas

D Accionamiento o efectos finales  Motores Realizan un trabajo mecánico por expansión de aire comprimido. Los motores neumáticos generalmente convierten el aire comprimido en trabajo mecánico a través de un movimiento lineal o principalmente rotativo. En este último caso el gas entra en una cámara del motor sellada y al expandirse ejerce presión contra las palas de un rotor a) Rotativos de pistones: están formados por un cierto número de cilindros de simple efecto (1), unidos por medio de bielas (2) a un eje principal en forma de cigüeñal (3). El aire se introduce a través de una válvula de distribución tipo rotativo (4) . Su velocidad ronda las 5.000 rpm y su potencia entre 2 y 25 CV.

b) Paletas: son de menor peso y construcción más sencilla. Constan de una carcasa y un rotor excéntrico que contiene alojados un cierto número de paletas. Al entrar el aire comprimido (A) se ejerce una fuerza de empuje sobre la parte saliente de las paletas (1, 2 y 3), provocando el giro del rotor. Las paletas se adaptan a la superficie de la carcasa gracias a un muelle y a la fuerza centrífuga. Estos motores poseen de tres a diez paletas y su velocidad varía entre 3.000 y 10.000 rpm.

c) Turbina: se emplean cuando se requieren altas velocidades de giro (en torno a 500.000 rpm) y pequeñas potencias. El aire comprimido actúa sobre unas paletas que sobresalen del eje principal, denominadas álabes, dotadas de una geometría especial para provocar el giro del eje. Un ejemplo de aplicación típico de este tipo de motores es el torno de los dentistas. 19

D Accionamiento o efectos finales  Cilindros • Cilindros de simple efecto (CSE): Transforman la energía de presión en movimiento rectilíneo, y el impulso se produce solo en un sentido. La recuperación se efectúa por muelle o debido a una acción externa.

• Cilindros de doble efecto (CDE):

Cilindro de simple efecto.

Cilindro de doble efecto.

Como en los cilindros se simple efecto, los de doble efecto realizan el trabajo en sentido lineal, pero la diferencia estriba en que en este caso se realiza trabajo tanto en la carrera de avance como en la de retroceso. También, en este caso, el funcionamiento y componentes son iguales a los de los cilindros neumáticos. Algunos de estos cilindros llevan amortiguadores para reducir la velocidad de desplazamiento del vástago cuando llega éste a sus límites de carrera. De esta forma se evitan posibles averías por impactos. 20

16.3. Montaje y experimentaciรณn con circuitos neumรกticos A Circuitos neumรกticos manuales

B Circuitos neumรกticos semiautomรกticos

C Circuitos neumรกticos automรกticos