Identificar accesorios de las instalaciones de aire comprimido. Identificar las partes y componentes de los bancos neumáticos de trabajo.

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2 Facultad: Ingeniería Escuela: Ingeniería Mecánica Asignatura: Sistemas de Control Hidráulico y Neumático Tema: PRODUCCIÓN Y DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO Contenidos Sistemas de aire comprimido. Objetivos Específicos Al finalizar la práctica el alumno será capaz de: Realizar cálculos de instalaciones de aire comprimido. Identificar accesorios de las instalaciones de aire comprimido. Identificar las partes y componentes de los bancos neumáticos de trabajo. Material y Equipo Instalación de aire comprimido del laboratorio de mecánica del CITT. Compresores del laboratorio de mecánica. Bancos neumáticos de trabajo Lab Volt. Caja de herramientas del laboratorio de hidráulica y neumática. Introduccion Teórica Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire ambiente al valor de trabajo deseado. Algunos de los tipos de compresores más empleados son los compresores de pistón y los de tornillo, aunque con los avances tecnológicos aparecen diseños más eficientes y más aplicables a cada industria en particular. Para calcular la carga de aire comprimido que requiere una planta y que debe suministrar un compresor, se utilizan fórmulas matemáticas, 3

3 software especializado, hojas nemotécnicas, etc. Para cualquier herramienta de cálculo empleada, siempre se debe partir de razonamientos lógicos de carga, datos técnicos del fabricante de un equipo en particular que emplee el aire comprimido, medición de distancias, cálculo de tiempos de operación de las máquinas y por ende de los compresores, cálculo de accesorios, puntos de suministro, etc. En todos los casos, el aire comprimido viene de la estación compresora y llega a las instalaciones a través de tuberías, a diferencia de trabajos de campo donde se carecen de tomas eléctricas, los compresores móviles movidos por generadores a diesel o gasolina se usan en el ramo de la construcción o en máquinas que se desplazan frecuentemente. En el momento de la planificación es necesario prever un tamaño superior de la red, con el fin de poder alimentar aparatos neumáticos nuevos que se adquieran en el futuro. Por ello es necesario sobredimensionar la instalación, al objeto de que el compresor no resulte más tarde insuficiente, puesto que toda ampliación futura en el equipo supone gastos muy considerables. Es muy importante que el aire sea puro. Si es puro, el generador de aire comprimido tendrá larga duración. También debería tenerse en cuenta la aplicación correcta de los diversos tipos de compresores. Algunos tipos de compresores son de émbolo oscilante, de émbolo rotativo y turbocompresores. El caudal es la cantidad de aire que suministran los compresores, existen dos conceptos, el caudal teórico y el caudal efectivo o real. En el compresor de émbolo oscilante, el caudal teórico es igual al producto de la cilindrada por la velocidad de rotación. El caudal efectivo depende de la construcción del compresor y de la presión. En este caso, el rendimiento volumétrico es muy importante. Con referencia a la presión, se tiene la presión de servicio (que es la que suministra el compresor o el acumulador y existe en las tuberías que alimentan a los consumidores); y la presión de trabajo (que es la necesaria en el puesto de trabajo considerado). La presión de servicio puede rondar los 100 psi, y la presión de trabajo puede solicitarse en 90 psig (6 bar o 600 kpa). Es importante que para garantizar un funcionamiento fiable y preciso de las instalaciones neumáticas es necesario que el aire comprimido posea una temperatura y humedad constantes. De esta presión dependerán velocidades, fuerzas y secuencia de fases de trabajo. Los compresores se accionan por medio de motores eléctricos (en la industria) o de motores de combustión interna (cuando son compresores móviles o de campo). Con el objeto de adaptar el caudal suministrado por el compresor al consumo que fluctúa, se deben hacer ciertas regulaciones en el compresor, especialmente de presiones máxima y mínima por medio de presostatos, con esto se logra pequeños tiempos de descanso del compresor, para mantener la frecuencia de conmutación 4

4 dentro de los límites admisibles, es necesario prever un depósito de gran capacidad. La estación de compresión debe situarse en un local cerrado e insonorizado. El recinto debe estar bien ventilado y el aire aspirado debe ser lo más fresco, limpio de polvo y seco. El acumulador de aire comprimido tiene las funciones siguientes: 1. Sirve para estabilizar el suministro de aire comprimido. 2. Compensa las oscilaciones de presión en la red de tuberías a medida que se consume el aire comprimido. 3. El aire se refrigera adicionalmente gracias a la gran superficie del acumulador, por ello se logra separar cierta cantidad de humedad del aire comprimido. 4. Separa la humedad del ambiente, desplazándola al fondo del reservorio, y permitiendo que por las vías de suministro circule aire libre de humedad. 5. Permite el dreno de agua acumulado, para garantizar la calidad del aire suministrado. Con referencia al equipo de entrenamiento, éste se divide en dos áreas. La sección superior está compuesta de las áreas de trabajo y la consola. La sección inferior contiene las gavetas para almacenar los accesorios de trabajo, así como la unidad de potencia, la cual provee el aire comprimido a los circuitos en la unidad de trabajo. Sobre la sección superior se encuentra la consola de manómetros, flujómetro, válvulas de salida, unidad de mantenimiento y la consola eléctrica. La sección inferior del equipo de entrenamiento neumático posee la unidad de potencia que incluye motor eléctrico, compresor, presostato, válvula de alivio, filtro, reservorio y gavetas con accesorios neumáticos. Procedimiento Instalación de aire comprimido 1. Haga un recorrido por las zonas del laboratorio de mecánica donde se pueda observar la instalación de aire comprimido, las zonas sugeridas son el laboratorio de máquinas herramientas, el laboratorio de soldadura y el laboratorio de CNC. Inicie el recorrido desde el cuarto de compresores hasta cada punto de entrega de aire comprimido en los edificios 6 y Elabore un croquis de la instalación de aire comprimido con el dimensionamiento de longitudes y diámetros de tubería, así como de los accesorios 5

5 en cada uno de los tramos. El croquis debe contener la simbología utilizada en instalaciones neumáticas, es decir se deben representar codos, tees, válvulas de globo, reductores, etc. Considerar que en los diferentes tramos existen bajadas de aire comprimido, drenajes de condenso, tomas de aire, de diferentes medidas. 3. Calcule el diámetro de la tubería de aire comprimido desde el compresor hasta al punto más lejano de la red primaria. Considere que un compresor posee un reservorio de 130 litros, la demanda de aire en 1000 m3/hr, la presión de trabaj en 8 bar y la pérdida de presión en 0.1 bar. Puede auxiliarse con el siguiente diagrama: 4. Cuando se ha determinado el diámetro de las tuberías, se utiliza este diámetro para seleccionar los accesorios de la red. En este momento es importante tomar en cuenta la cantidad de accesorios utilizadas en la red de aire comprimido. Bajo esta consideración, utilice el nomograma de las longitdes supletorias, para determinar la longitud equivalente de todos los accesorios. Puede auxiliarse con el siguiente diagrama: 6

6 5. Luego de haber calculado las longitudes supletorias, adicione estos valores ala longitud inicial de la red de aire comprimido. Con este nuevo valor, repita el paso 3, para determinar el nuevo diámetro de las tuberías de aire comprimido. Bancos de trabajo del laboratorio de mecánica 1. Verifique la ubicación de los componentes que se indican en el siguiente cuadro. Frenos de ruedas Reservorio Manómetros Interruptor de encendido y apagado Cable de energía Conectores de mangueras en consola neumática Puerto de salida de presión Trampa de humedad Lubricador de aire Superficies de trabajo Drenaje del reservorio Compresor Presostato del compresor Motor eléctrico Válvula de alivio Consola eléctrica Suministro de Corriente alterna Suministro de corriente directa Caja térmica del banco de trabajo Tomacorriente macho 7

7 Seguros laterales de la Sup. De trabajo Adaptadores de los componentes Medidores de flujo de aire Información técnica de la unidad de aire comprimido Tomacorriente hembra Filtro de aceite Nivel de aceite Gavetas porta accesorios del banco 2. Elabore un inventario de los accesorios neumáticos que se encuentran en el laboratorio y que se utilizarán para las prácticas. 3. Ordene los accesrios de trabajo de acuerdo a la simbología, y con la orientación del docente de práctica. NOTA: Después de cada práctica os bancos de trabajo deben estar ordenados, de lo contrario se deducirán puntos de su nota de práctica. Discusión de resultados 1. Cuando la distancia de la distribución de aire comprimido es demasiado larga, qué alternativa recomienda usted para no tener caída de flujo en los puntos más alejados? 2. Para los actuadores y válvulas encontrados en los bancos de trabajo, elabore una tabla donde se muestre el nombre, el símbolo y una breve descripción de cada elemento electroneumático. NOTA: Presentar el informe digitalmente, con las secciones debidamente diferenciadas. Investigacion complementaria 1. Diseñe y proponga un programa de software para cálculo de instalaciones neumáticas industriales. Bibliografía Deppert, W. Y Stoll, K. Aplicaciones de la Neumática. Clasificación: D Imp / Ed.: BARCELONA, ESPAÑA: MARCOMBO, 1990 Edición: 1a. Millan, S. Automatización Neumática y Electro neumática Clasificación: M Imp / Ed.: MÉXICO: ALFA OMEGA, 1996 Edición: 1a 8

8 Guía 1. Producción y distribución del aire comprimido Hoja de cotejo: 1 Alumno: Puesto No: Docente: GL: Fecha: EVALUACION CONOCI- MIENTO % /-10 Nota Conocimiento deficiente Conocimiento y Conocimiento completo de los fundamentos explicación incompleta y explicación clara de los teóricos durante la de los fundamentos fundamentos teóricos 20% evaluación previa de la teóricos práctica. APLICA- Un porcentaje de Un porcentaje de Un porcentaje de CIÓN DEL mediciones, entre el 0% mediciones, entre el 45% mediciones, entre el CONOCI- MIENTO 20% y 45% son satisfactorias en términos de exactitud y 75% son satisfactorias en términos de exactitud 75% y 100% son satisfactorias en y precisión esperadas. y precisión esperadas. términos de exactitud y La información brindada La información brindada precisión esperadas. La información brindada en los reportes, tareas e en los reportes, tareas e en los reportes, tareas e 20% investigación complementaria es investigación complementaria contiene investigación complementaria es insuficiente. menos elementos de lo suficiente. No interpreta solicitado. Interpreta correctamente, Interpreta correctamente correctamente todos los aunque con apoyo los resultados obtenidos 20% resultados obtenidos docente, los resultados durante la práctica. durante la práctica, aún que se obtienen durante ACTITUD con apoyo del docente. Se ha tardado un la práctica. Se ha tardado un tiempo El tiempo de realización 10% tiempo mucho mayor al esperado para realizar poco mayor al esperado para realizar la práctica. de la práctica es mejor que el esperado. la práctica. No tiene actitud Su actitud es Muestra claramente una proactiva para realizar parcialmente proactiva actitud proactiva para 10% las mediciones durante para realizar las realizar las mediciones la práctica. mediciones durante la durante la práctica. práctica. 9

9 TOTAL 100% 10