Tema 1. Los circuitos neumáticos y oleohidáulicos (problemas)
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- Francisco Javier del Río Quintana
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1 Tema 1. Los circuitos neumáticos y oleohidáulicos (problemas) Víctor M. Acosta Guerrero Profesor de Tecnología
2 Tema 1. Los circuitos neumáticos y oleohidráulicos. 1. ENERGÍA NEUMÁTICA: Las principales magnitudes empleadas en neumática son la presión y el caudal, que se cuantifican de la siguiente forma: Presión. Es la fuerza ejercida perpendicularmente por el aire en una unidad de superficie: p = F S p = Presión del aire (N/m 2 = Pa). F = Fuerza ejercida (N). S = Superficie (m 2 ). exponer: Existen una serie de equivalencias entre las unidades de presión que es necesario 1 bar = 1,02 kp/cm 2 1 kp/cm 2 = 1 atm = 10 5 Pa Caudal. Es el volumen de fluido (en este caso aire a presión) que atraviesa una sección de tubería en una determinada unidad de tiempo: Q = V t Q = Caudal (m 3 /s). V = Volumen (m 3 ). t = Tiempo (s). En la práctica, para expresar el caudal se suelen emplear l/s (dm 3 /s), o bien m 3 /h. Víctor M. Acosta Guerrero Página 1
3 2. ENERGÍA OLEOHIDRÁULICA. En los circuitos oleohidráulicos, (a los que se les suele llamar hidráulicos de forma general) se pueden transmitir mayores presiones que con los neumáticos, por lo que la potencia de estos circuitos es también superior. Esto es debido a que los líquidos, a diferencia del aire, no se comprimen. Esta es la razón también por la que los pistones se pueden detener en cualquier punto de su recorrido, y permanecerán en esa posición independientemente de que se modifique la carga. La regulación del caudal, y por tanto de la velocidad de los émbolos, también es más sencilla y eficaz. En cuanto a los elementos que forman parte de un circuito hidráulico, éstos son análogos a los de los circuitos neumáticos, con la principal diferencia de que en este caso, en lugar de emplear un compresor, empleamos una bomba. El resto de elementos, aunque sean físicamente distintos, emplean hasta la misma simbología. A continuación vamos a exponer las principales magnitudes empleadas en hidráulica, comenzando con el Teorema de Pascal. Presión. Teniendo en cuenta que trabajamos con un fluido, la presión ejercida en cualquier punto de éste viene dada por la fórmula ya conocida: p = F S p = Presión del fluido. F = Fuerza ejercida. S = Superficie. Teniendo en cuenta esto, la ley por la que se rigen las transmisiones hidráulicas es el Teorema de Pascal, que se puede enunciar así: la presión aplicada en un punto de un líquido contenido en un recipiente cerrado, se transmite con el mismo valor a cada una de las partes del mismo. Víctor M. Acosta Guerrero Página 2
4 Por tanto, en todo circuito cerrado se verificaría que p1 = p2. Teniendo en cuenta la definición de presión anteriormente expuesta, tendremos que: F 1 S 1 = F 2 S 2 Este es el principio de funcionamiento de todos los elementos hidráulicos, como la prensa, el gato, el ascensor, etc Ejemplo: Determinar la fuerza F1 a aplicar para elevar un vehículo de 2000 kp mediante un sistema hidráulico, si el diámetro del émbolo 1 es de 2 cm y el del émbolo 2 es de 20 cm: S 1 = π R 1 2 = π 1 2 = 3,14 cm 2 S 2 = π R 2 2 = π 10 2 = 314 cm 2 F 1 = S 1 F2 = 3, = 20 kp S Caudal. El caudal que circula por un sistema hidráulico, al igual que en neumática, viene cuantificado por el volumen de fluido que circula por unidad de tiempo. Teniendo en cuenta esto: Q = volumen tiempo = S l t = S v t t = S v Víctor M. Acosta Guerrero Página 3
5 Q = S v En la práctica, para expresar el caudal se suelen emplear l/s (dm 3 /s), o bien m 3 /h. Ejemplo: Calcula el caudal en litros por minuto que atraviesa una tubería de 2 cm de diámetro, si la velocidad del líquido es de 3 m/s. S = π R 2 = π 1 2 = 3,14 cm 2 = 0,0314 dm 2 Q = S v = 0,0314 dm 2 30 dm s dm3 = 0,942 = 0,942 l s s = 56,55 l min Potencia hidráulica. Se define la potencia hidráulica como la fuerza ejercida, multiplicada por la velocidad con la que se ejerce. Teniendo en cuenta esto, y las relaciones anteriormente estudiadas, tenemos lo siguiente: P = F v = p S v = p Q P = p Q Ejemplo: Por una tubería circula aceite hidráulico a una presión de 40 kp/cm 2. Sabiendo que su velocidad es de 12 m/min y que el diámetro de la tubería es de 12 mm, determina el caudal y la potencia transmitida. Lo primero que tenemos que hacer es convertir todas las unidades al Sistema Internacional. Para ello tenemos que tener en cuenta que 1 kp son 9,8 N. D = 12 mm = 0,012 m S = π R 2 = π 0,006 2 = 1, m 2 v = 12 m min = 0,2 m s p = 40 kp kp = cm2 m 2 4 N 106 m 2 Q = S v = 0,2 1, m3 5 = 2,26 10 s P = p Q = , = 90,48 W Víctor M. Acosta Guerrero Página 4
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