1.1 NEUMÁTICA
1.1.1 CONCEPTOS BÁSICOS DE NEUMÁTICA El estudio de los sistemas neumáticos requiere el conocimiento de los elementos neumáticos y su funcionamiento, así como la interconexión entre estos.
Conceptos básicos de mecánica de fluidos Las magnitudes que se utilizan mas frecuentemente son las de presión y caudal. Presión La presión es el cociente entre la fuerza y su superficie de acción P=F/A, si la fuerza no es uniforme la relación será P=dF/dA.
En todo punto de la atmósfera existe una determinada presión dependiendo de la altura y las condiciones meteorológicas y se conoce como presión atmosférica y se mide con un instrumento llamado barómetro. Esta presión es igual al peso del aire sobre la sección de área en la actúa.
Por el hecho de que todos los cuerpos están sometidos a esta presión no conviene referirse a la presión absoluta, sino a la diferencia de la presión absoluta y la atmosférica, a la que se llama presión relativa o manométrica.
Para la instalación de sistemas neumáticos y oleohidraulicos, la presión relativa es de vital importancia, y se conoce con el nombre de presión de trabajo o efectiva. Según las CETOP (comité europeo de transmisiones oleohidraulicas y neumáticas) de no advertir lo contrario, si se da una presión, debe entenderse esta como manométrica.
La unida de medida de presión mas frecuente es el BAR.
Caudal El caudal es la cantidad de flujo que pasa por una sección dada en una unidad de tiempo. Esta cantidad se puede expresar en masa o volumen. El caudal másico por lo general se expresa en kg/s y el caudal volumétrico se expresa en l/min o 3 m /h.
Potencia neumática El aire comprimido es un vehiculo a través del cual se transmite potencia de una fuente exterior de energía.
La potencia instantánea consumida por un receptor es igual al producto de fuerza por velocidad. Por ejemplo para un cilindro la expresión de potencia será:
N=F* v = (P*A) * (Q/A) = P*Q Leyes fundamentales de los gases perfectos Ley de Boyle-Mariotte:
A temperatura constante el producto de la presión a la que esta sometido un gas por el volumen que ocupa se mantiene constante.
Ley de charles- gay Lusac La relación entre el volumen de un gas y su temperatura, al pasar de un estado a otro es constante.
Ley de los gases ideales El volumen de un gas, a una temperatura y presión dadas, es directamente proporcional al número de moles que contiene:
V = k*n De la formula anterior se puede deducir que el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura y al numero de moles e inversamente proporcional a la presión, entonces:
Donde R es la constante de proporcionalidad de los gases. Definición de aire comprimido:
El aire comprimido es una de las formas de energía más antiguas que conoce el hombre, El primero del que sabemos con seguridad es que se ocupó de la neumática, fue el griego KTESIBIOS. Hace más de dos mil años, construyó una catapulta de aire comprimido.
Como derivación de la palabra "Pneuma" se obtuvo, entre otras cosas el concepto Neumática que trata los movimientos y procesos del aire.
Ventajas de la Neumática • El aire es de fácil captación y abunda en la tierra • El aire no posee propiedades explosivas, por lo que no existen riesgos de chispas.
• Los actuadotes pueden trabajar a velocidades razonablemente altas y fácilmente regulables • El trabajo con aire no daña los componentes de un circuito por efecto de golpes de ariete.
• Las sobrecargas no constituyen situaciones peligrosas o que dañen los equipos en forma permanente.
• Los cambios de temperatura no afectan en forma significativa.
• Energía limpia • Cambios instantáneos de sentido Desventajas de la neumática • En circuitos muy extensos se producen pérdidas de cargas considerables • Requiere de instalaciones especiales para recuperar el aire previamente empleado • Las presiones a las que trabajan normalmente, no permiten aplicar grandes fuerzas • Altos niveles de ruido generados por la descarga del aire hacia la atmósfera
El elemento central de una instalación de aire comprimido es el compresor.
La función de un compresor es aspirar aire de la atmósfera y elevar su presión.
Las características técnicas a valorar de un compresor son el caudal y la relación de compresión, siendo esta ultima la presión alcanzada.
1.2.1 Compresores alternativos de émbolos y de membrana El compresor de émbolos es el utilizado más frecuentemente y puede emplearse como unidad fija o móvil.
La presión obtenida en un compresor de émbolos puede ser en una, dos o varias etapas.
En los compresores de una etapa la presión final es obtenida por un solo cilindro. En estos compresores el aire llega a una presión final de 6 a 8 bar.
Los compresores de dos etapas alcanzan presiones de 15 bar.
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