1.1. Conceptos básicos de la neumática. Parte de la mecánica que estudia el comportamiento de los gases sometidos a presión.

Transcripción

1 1.1. Conceptos básicos de la neumática. Neumática: Parte de la mecánica que estudia el comportamiento de los gases sometidos a presión. Se refiere al estudio del movimiento del aire. Se desarrolla ampliamente en la industria con el desarrollo paralelo de los sensores a partir de Si ejercemos fuerza sobre el aire contenido en un recipiente cerrado, se comprime (reduce su volumen) y presiona las paredes del recipiente. El aire comprimido es una forma de almacenar energía mecánica, que puede ser usada posteriormente para producir trabajo. Propiedades físicas del aire: El aire es una mezcla de diferentes gases Nitrógeno 78% Oxígeno 21%

2 La neumática se emplea para las siguientes funciones: Detección de estados mediante sensores. Tratamiento de informaciones mediante procesadores. Accionamiento de actuadores mediante elementos de control. Ejecución de trabajo mediante actuadores Aplicaciones generales de manipulación:. Sujeción de piezas Desplazamiento de piezas Posicionamiento de piezas Orientación de piezas Bifurcación de flujo de materiales

3 Aplicaciones diversas técnicas especializadas: Embalaje Llenado Dosificación Accionamiento de ejes Apertura y cierre de puertas Transporte de materiales Giro o rotación de piezas Separación de piezas Apilado de piezas Estampado de piezas

4 Densidad: Parte de la mecánica que estudia el comportamiento de los gases sometidos a presión. 0 C es de 1.29 kg/cm³ 50 C es de 1.09 kg/cm³ La temperatura afecta el volumen del aire, es decir, se contrae cuando está frío y se expande cuando está caliente

5 Presión: Reacción inmediata que ejerce un cuerpo sobre otro en relación de peso o fuerza. Presión atmosférica: Fuerza que ejerce el aire ambiental sobre la superficie terrestre..

6 Presión relativa: Presión que está por encima de la presión atmosférica. También se le llama presión de gauge, presión normal o presión manométrica. Presión absoluta: La presión absoluta es el resultado de sumar la presión atmosférica y la presión relativa.

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8 Ley De Boyle Mariotte A temperatura constante el volumen de un gas es inversamente proporcional a la presión absoluta. Si se aplica presión a un recipiente sellado, este reducirá su volumen siempre y cuando la temperatura se estable.

9 Ley De Charles A presión constante, el volumen de un gas varía proporcionalmente a la temperatura absoluta. Al calentar un gas dentro de un recipiente, este aumentará su volumen, y que al enfriarse su volumen disminuirá, siempre y cuando la presión no tenga variaciones A este proceso se le llama transformación isóbara. La presión aumentará pues el gas se expande y genera un trabajo. En este caso empuja el pistón hacia arriba

10 Ley De Gay Lussac A volumen constante, la presión absoluta de un gas es directamente proporcional a la temperatura. En un recipiente sellado herméticamente, el gas que contiene no aumentará su volumen, si no que aumentará la presión y la temperatura. A este fenómeno se le llama transformación isócora Para este fenómeno se utilizará la siguiente fórmula para determinar el volumen constante

11 Capacidad del aire para absorber agua El aire puede absorber cierta cantidad de agua en forma de vapor. Esta cantidad será mayor cuanto más caliente esté el aire. El aire saturado de vapor de agua, si es enfriado, el agua se precipita en forma de gotitas. La capacidad del aire de absorber agua depende solamente del volumen y de la temperatura del aire, pero no de la presión El aire que se utiliza se toma de la atmósfera, contiene humedad también partículas de polvo y/o partículas abrasivas. Influencia de la velocidad de flujo y de la presión del aire Si hacemos circular aire a través de un tubo que posee una estrangulación en forma de embudo y medimos el valor de la presión en diferentes puntos del mismo, observaremos que la menor presión se encuentra en el punto más estrecho del tubo Cada punto del tubo debe circular el mismo caudal. Todo el aire que ingresa al tubo debe de salir de él independientemente de la sección, en un estrechamiento el aire aumentará su velocidad. El aire debe tener la misma energía al principio que al final del conducto. La energía está compuesta de la energía potencial, que depende de la presión y de la energía cinética, que depende de la velocidad.

12 La neumática precisa de una estación de generación y preparación del aire comprimido formada por: Compresor de aire Depósito Sistema de preparación del aire (filtro, lubricador y regulador de presión) Red de tuberías Conjunto de preparación del aire para cada dispositivo neumático

13 Sistemas hidráulicos: 1.2. Conceptos básicos de la hidráulica Se entiende como la parte de la ingeniería que emplea un líquido sometido a presión, fluido hidráulico, como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. Utilizan un líquido, aceite hidráulico, un tipo de aceite mineral (aceites extraídos del petróleo). Los líquidos no son compresibles, si sometemos a presión un líquido encerrado en un recipiente, éste no se comprimirá, lo que sí pasa con los gases, como el aire. La energía hidráulica generada en un grupo hidráulico es transmitida por el fluido y reconvertida en energía mecánica por medio de actuadores lineales o rotativos

14 Los sistemas hidráulicos se aplican típicamente en dispositivos móviles tales como maquinaria de construcción, excavadoras, plataformas elevadoras, aparatos de elevación y transporte, maquinaria para agricultura y simuladores de vuelo.

15 Un sistema hidráulico puede multiplicar la fuerza, como una palanca Los sistemas hidráulicos pueden generar fuerzas enormes Los cilindros hidráulicos pueden pararse en cualquier punto de su recorrido Los actuadores hidráulicos pueden ejecutar movimientos de gran precisión

16 Debido a que los fluidos empleados en la hidráulica industrial en muchas ocasiones son aceites derivados del petróleo, es frecuente encontrar denominada a esta rama de la tecnología como oleohidráulica. En los sistemas hidráulicos los fluidos son líquidos, los más empleados son los siguientes: Aceites minerales procedentes de la destilación del petróleo. Agua glicol. Emulsiones agua-aceite. Fluidos sintéticos. generalmente éteres de fosfato o hidrocarbonos clorados.

17 Propiedades de los líquidos: Los liquido son fluidos altamente incomprensibles, su volumen permanece prácticamente constante ante variaciones de presión y temperatura. Un líquido sometido a la fuerza de gravedad toma la forma del recipiente que lo contiene. Por el contario, si un líquido no está sometido a ninguna fuerza adopta una forma esférica, en forma de gota. Las moléculas de los líquidos no están tan próximas como en el caso de los sólidos, pero se encuentran mucho más cercanas que en las sustancia gaseosas. Esto se debe a las intensas fuerzas de atracción existentes entre su moléculas.

18 Propiedades deseables de los líquidos: Adecuada viscosidad: Es la medida de la resistencia de un líquido a la circulación a los largo de una tubería. Uno adecuado para un sistema hidráulico debe tener la viscosidad para permitir fluir por la tubería pero que o produzca fugas internas en las bombas, motores y válvulas y debe tener baja variación de la viscosidad con la temperatura Estabilidad química: Capacidad del líquido de resistir la oxidación y el deterioro durante el paso del tiempo. Los líquidos hidráulicos experimentan cambios desfavorables cuando se les solicita condiciones de trabajo severas tales como la altas temperaturas. Algunos pueden reaccionar con el agua, el aire, la sal o elementos metálicos, lo que puede provocar obstrucciones en el circuito, para ello se utilizan inhibidores de corrosión. Elevado punto de inflamación: Es la temperatura a partir de la cual un líquido inflamable desprende vapores que en presencia de aire y una fuente de calor producen combustión instantánea. El alto punto de inflamación proporciona una buena resistencia a la combustión y un grado bajo de evaporación a temperaturas normales.

19 Buen poder lubricante: Al existir superficies de contacto, aparecerán fuerzas de fricción que se opongan al movimiento. Para que sean las menores posibles y se consiga reducir al máximo la generación de calor y el desgaste de la piezas, se hace necesario una buena lubricación por parte del fluido de trabajo. Se debe tener en cuenta ña temperatura de trabajo del sistema. Adecuada compresibilidad: Por lo general, el cambio de volumen en los líquidos por aplicación de presión resulta bastante insignificante, pero bajo presiones extremas los fluidos altamente compresibles producen una operación lenta del sistema. Baja tendencia a producir espuma: La espuma es una emulsión de burbujas de gas en un líquido. Los líquidos hidráulicos a alta presión pueden contener un gran volumen de burbujas cuando baja la presión, normalmente al volver el líquido al depósito. Estas burbujas pueden causar cavitación en la bomba con el consecuente dejaste prematuro de la misma. Alguna veces se emplea agentes antiespumantes

20 Mínima Toxicidad: Es una medida para determinar el grado toxico venenoso de algunos elementos. Los productos tóxicos pueden afectar al organismo human por medio de la inhalación, absorción por la piel, ojos o la boca. Grado de acidez adecuado: Un líquido hidráulico ideal debe estar libre de los ácidos que causan la corrosión de los metales en el sistema. Con el paso del tiempo, el grado de acidez del líquido pueden variar por lo que se recomienda siempre usar el fluido durante el periodo de tiempo especificado por el fabricante para evitar daños en el sistema.