NEUMÁTICA E HIDRÁULICA. Tema 6

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1 NEUMÁTICA E HIDRÁULICA Tema 6

2 FLUIDOS COMPRESIBLES E INCOMPRESIBLES Un fluido es un estado de la materia sin forma definida y que se adapta al recipiente que lo contiene. Los dos estados fluidos más cotidianos son el estado líquido y el estado gaseoso. La diferencia principal entre uno y otro es que cuando a un gas le aplicas presión se comprime, mientras que un líquido no ( o muy poco)

3 Y qué es la presión? La presión se entiende como la fuerza aplicada por unidad de superficie a un material. En el Sistema Internacional de Medidas, la fuerza se mide en Pascales (Pa). Presión Pa = Fuerza (N) Superficie (m 2 ) Otras unidades alternativas son el mm Hg, el bar, la atm o la psi entre otras.

4 Y qué fuerza ejerce presión sobre el aire? La fuerza de atracción gravitatoria de la Tierra empuja el aire hacia la superficie de la misma. El aire se considera comprimido cuando le es aplicada una presión superior a la ambiental. Los manómetros miden la presión relativa y los barómetros la presión atmosférica.

5 ECUACIÓN DE LOS GASES PERFECTOS A la misma presión: A la misma temperatura: En el mismo volumen:

6 Qué es la neumática? Es la tecnología o el conjunto de técnicas que aprovechan la energía contenida en el aire a presión para hacer funcionar dispositivos.

7 COMPONENTES DE UN CIRCUITO NEUMÁTICO Generadores de aire comprimido / compresores. Tuberías y conductos / conductores. Actuadores / receptores. Elementos de control. Medidores.

8 SEMEJANZA CON CIRCUITO ELÉCTRICO compresores. conductores. receptores. Elementos de control. Generadores. Conductores. Consumidores. Interruptores.

9 COMPRESORES Elementos que aumentan la presión del aire. Según su ciclo de trabajo: Alternativos. Rotativos. Según su forma de presurizar: Volumétricos. Centrífugos.

10 Compresores volumétricos Alternativos Rotativos

11 Compresores volumétricos (cont.) Rotativos Compresores centrífugos Rotativos

12 CONDUCTOS Y TUBERÍAS Circuitos eléctricos Caída de potencial en los cables debido a su resistencia Circuitos neumáticos Caída de presión debido a diferentes factores: Rozamiento Rugosidad del conducto. Viscosidad del aire. Velocidad del aire. Cambios de dirección. Recirculaciones. Bifurcaciones.

13 Acondicionamiento del aire comprimido Eliminación de impurezas Partículas. Humedad. Mantenimiento de la instalación. Lubricación. Regulación de presión. Enfriamiento. Reserva de aire

14 EQUIPO DE ACONDICIONAMIENTO

15 ACTUADORES Son los elementos que transforman la energía contenida en el fluido presurizado en energía mecánica con la cual realizar los trabajos que sea preciso desempeñar. Existen dos tipos de actuadores según el movimiento producido: Motores (neumáticos). Movimiento circular. Cilindros. Movimiento lineal (i+v).

16 SIMPLE EFECTO CILINDROS DOBLE EFECTO

17 MOTORES NEUMÁTICOS Son usados en ambientes tales que un motor de combustión interna podría resultar peligroso: Industria del acero. Industria del petróleo. Industrias químicas

18 ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL Dispositivos con los que el usuario controla el acceso del aire comprimido a o desde los actuadores. Comúnmente son llamados válvulas. Existen tres tipos de válvulas: Direccionales. De control de caudal. De control de presión.

19 VÁLVULAS DIRECCIONALES Canalizan el paso del aire comprimido por medio del bloqueo y desbloqueo de vías o puertos. Constan de tres elementos principales: El cuerpo de la válvula. El elemento deslizante (móvil). El accionamiento.

20 ESQUEMA DE UNA VÁLVULA Cada cuadro representa uno de sus posibles estados. El de la derecha indica estado natural de la válvula. A la derecha también se aprecian los puertos de entrada o salida de aire Existen dos nomenclaturas estándar para los puertos:

21 ESQUEMA DE UNA VÁLVULA

22 CARACTERIZACIÓN DE UNA VÁLVULA Válvula / (NA/NC) Normalmente Abierta o Cerrada (Lo determina el puerto de presión) Nº de puertos Nº de posiciones (nº de cuadrados)

23 TIPOS DE ACCIONAMIENTO / PILOTAJE En la parte izquierda aparece el símbolo del pilotaje para indicar los modos de activación de la válvula. En la parte derecha se indica con qué accionamiento volvería al estado normal.

24 VÁLVULAS DE CONTROL DE CAUDAL Regulan el flujo de aire que llega a los cilindros. Dos tipos de regulación: Válvula reguladora unidireccional: Regula el caudal en una sola dirección. Válvula reguladora bidireccional Regula el caudal en ambas direcciones.

25 VÁLVULAS DE CONTROL DE PRESIÓN Válvulas de seguridad. Se activan cuando se supera un valor umbral de presión y se libera gas, reduciendo así la presión. Válvula de secuencia Al alcanzar una presión deseada, se activa otra válvula conmutando así su régimen de funcionamiento.

26 Válvula antirretorno. OTRAS VÁLVULAS Permiten el paso del flujo de gas en un sentido pero no en otro. Válvula de descarga rápida Mientras el circuito está presurizado una membrana tapa el conducto de descarga. Cuando deja de estarlo se destapa la descarga y por ahí se evacúa el gas.

27 Válvula OR. VÁLVULAS LÓGICAS Permite el paso de aire a través de ella mientras entre por alguna de las bocas de entrada. Válvula AND Permite el paso de aire solamente cuando entra por ambas bocas de entrada a la vez.

28 CIRCUITOS NEUMÁTICOS

29 EJEMPLO DE CIRCUITO NEUMÁTICO Con el pilotaje no accionado el aire presurizado entra en el actuador por el puerto 2 y el émbolo se desplaza a la izquierda. Con el pilotaje accionado el aire presurizado entra en el actuador por el puerto 1 y el émbolo se desplaza a la derecha.

30 EJEMPLO DE CIRCUITO NEUMÁTICO Con el pilotaje no accionado el aire presurizado mantiene el cilindro actuador a la derecha. Pulsando el accionador de la válvula 1.2 se acciona la válvula 1.1 y al cilindro entra aire por el puerto (1), saliendo por (2) siendo controlado el caudal por la v.c.c Pulsando el accionador de la válvula 1.3, la v. 1.1 vuelve a su estado sin accionar y en el actuador entrará aire por el puerto (2), saliendo por (1) sin ser controlado el caudal.

31 Qué es la hidráulica? Es la tecnología o el conjunto de técnicas que aprovechan la energía contenida en un líquido a presión para hacer funcionar dispositivos.

32 Diferencias esenciales entre fluidos en estado líquido y en estado gas El líquido es en la práctica incompresible: No aumenta apenas su densidad cuando se le aplica presión. El líquido por lo general es más denso que el gas. El peso del líquido existente por encima tiene un efecto evidente en la presión del líquido.

33 APROVECHAMIENTO DEL PRINCIPIO DE PASCAL

34 PRINCIPIO DE CONTINUIDAD El caudal (volumen transportado en un segundo) de un fluido se conserva: Es el mismo el queentra que el que sale. El caudal se puede calcular como el producto de la velocidad del fluido por el área transversal que atraviesa Distancia recorrida por una capa de fluido en un tiempo ( 1s ) Distancia recorrida por una capa de fluido en un tiempo ( 1s ) Q = A t v Volumen transportado Q 1 = A 1 v 1 = A 2 v 2 = Q 2

35 POTENCIA TRANSPORTADA El trabajo (W) se define como la energía necesaria para desplazar un objeto con una fuerza (F) una distancia (d). W =F d Si este trabajo lo realiza un fluido la fuerza es proporcionada por la presión. F =p S

36 POTENCIA TRANSPORTADA Por tanto, el trabajo necesario para que un volumen V de fluido sea desalojado por un volumen igual es: W = p S d W = p V Si este trabajo se realiza de manera continua interesa hablar de trabajo realizado por unidad de tiempo : Potencia = Trabajo desempeñado / 1 segundo. Y de volumen desalojado por unidad de tiempo: Caudal = Volumen desplazado / 1 segundo. Así pues, sustituyendo en la última definición: Potencia = p Q

37 ELEMENTOS DE UN SISTEMA HIDRÁULICO SIMILARES a los de un sist. neumático Impulsor del movimiento: Bomba. Conductos / Canalizaciones. Depósito: Punto de aspiración de la bomba y de retorno del líquido. Actuadores. Válvulas. Regulador de presión: Función más crítica que en circuitos neumáticos: Presiones más elevadas. Devolución del sobrante al depósito. Filtros.

38 SEMEJANZA Y DIFERENCIA ENTRE SIST. NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS

39 SEMEJANZA Y DIFERENCIA ENTRE SIST. NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS

40 SEMEJANZA Y DIFERENCIA ENTRE SIST. NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS

41 SEMEJANZA Y DIFERENCIA ENTRE SIST. NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS

42 APLICACIONES DE LOS SIST. NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS Aplicaciones en el transporte: Vehículos industriales Aeronáutica Naval Ferrocarril Aplicaciones industriales. Máquinas-herramienta Siderurgia Minería Alimentaria Otras aplicaciones: Instrumentos quirúrgicos

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