introduccion a los sistemas neumáticos e Hidraulicos

presentacion de diseño de neumatica e hidraulica

1. Sistemas neumáticos e Hidraulicos 4 cuatrimestre LIMANT

2. Temario Unidad 1 ………………………………. Principios básicos de neumática e hidráulica Unidad 2 ……………………………….. Funcionamiento de compresores y bombas Unidad 3 ……………………………….. Dispositivos y circuitos neumáticos Unidad 4 ……………………………….. Circuitos electro- neumáticos Unidad 5 ……………………………….. Circuitos hidráulicos y electrohidráulicos Objetivo: El estudiante diseñará sistemas neumáticos e hidráulicos para realizar trabajo en procesos y operaciones de la Industria, mediante la selección de componentes, la elaboración, simulación y monitoreo de diagramas, el uso de manuales del fabricante y el cumplimiento de normas de seguridad.

3. Semana de evaluación Unidad 1 y 2……………………… del 2 al 7 de octubre. Unidad 3 ……………………………. Del 3 al 7 de noviembre. Unidad 4 y 5 ……………………….del 1 al 10 de diciembre. * El proyecto final será un proyecto neumático que se ira desarrollando en todas las unidades, en cada unidad se ira evaluando una parte para llegar al desarrollo e implementación. Unidad 1…………… Presentación de la propuesta. Unidad 2…………… Bocetos y cálculos del proyecto. Unidad 3 ………….. Plano de las instalaciones.( se va a presentar uno por equipo, pero debe ser explicado) Unidad 4…………... Simulación del prototipo en fluid sim. Unidad 5 ……….......Presentación del proyecto final.

4. Unidad 1 fundamentos de la neumática Objetivo: El estudiante determinará los principios básicos de neumática e hidráulica para resolver problemas relacionados con el manejo de fluidos de trabajo, en el contexto del mantenimiento industrial.

5. ¿Qué es la neumática? La palabra neumática se refiere al estudio del movimiento del aire y así en sus comienzos el hombre utilizó el viento en la navegación y en el uso de los molinos para moler grano y bombear agua. En 1868 George Westinghouse fabricó un freno de aire que revolucionó la seguridad en el transporte ferroviario. Es a partir de 1950 que la neumática se desarrolla ampliamente en la industria con el desarrollo paralelo de los sensores

6. Donde se utiliza la neumática Los sistemas de aire comprimido proporcionan un movimiento controlado con el empleo de cilindros y motores neumáticos y se aplican en herramientas, válvulas de control y posicionadotes, martillos neumáticos, pistolas para pintar, motores neumáticos, sistemas de empaquetado, elevadores, herramientas de impacto, prensas neumáticas, robots industriales, vibradores, frenos neumáticos, etc.

7. Ventajas y desventajas de la neumática Las ventajas que presenta el uso de la neumática son el bajo coste de sus componentes, su facilidad de diseño e implementación y el bajo par o la fuerza escasa que puede desarrollar a las bajas presiones con que trabaja (típico 6 bar) lo que constituye un factor de seguridad. Otras características favorables son el riesgo nulo de explosión, su conversión fácil al movimiento giratorio, así como al lineal, la posibilidad de transmitir energía a grandes distancias, una construcción y mantenimiento fáciles y la economía en las aplicaciones Entre las desventajas figura la imposibilidad de obtener velocidades estables debido a la compresibilidad del aire, los altos costes de la energía neumática y las posibles fugas que reducen el rendimiento

8. Partes principales que conforman la neumática La neumática precisa de una estación de generación y preparación del aire comprimido formada por un compresor de aire, un depósito, un sistema de preparación del aire (filtro, lubricador y regulador de presión), una red de tuberías para llegar al utilizador y un conjunto de preparación del aire para cada dispositivo neumático individual  Sistema de producción de aire. Compresor El aire aspirado a presión atmosférica se comprime y se entrega a presión más elevada al sistema a neumático. Se transforma así la energía mecánica en energía neumática. Motor eléctrico Suministrará energía mecánica de compresor. Transformar la energía eléctrica en energía mecánica.  Presostato Controlar el motor eléctrico detectando la presión en el depósito. Se regula a la presión máxima a la que desconecta el motor y a la presión mínima a la que vuelve a arrancar el motor.

9. Partes principales que conforman la neumática Purga automática. Purga el agua que se condensa en el depósito sin necesidad de supervisión.  Válvula de seguridad. Expulsa el aire comprimido si la presión en el depósito sube por encima de la presión permitida.  Secador de aire refrigerado. Enfriar el aire comprimido hasta pocos grados por encima del punto de congelación y condensa la mayor parte de la humedad del aire, lo que evita tener agua en el resto del sistema.  Filtro de línea. Al encontrarse en la tubería principal, este filtro debe tener una caída de presión mínima y la capacidad de eliminar el aceite lubricante en suspensión. Sirve para mantener la línea libre de polvo, agua y aceite.

10. Conceptos básicos Presión

11. Ejercicios de comprensión Un cilindro hidráulico ejerce una fuerza de 5000 N sobre un área de 0.01 m². ¿Cuál es la presión en bar? Solución : Un cilindro neumático tiene un diámetro de 5 cm y opera a 6 bar. Calcula la fuerza que ejerce.

12. Ejercicios de comprensión En una prensa hidráulica, el émbolo pequeño tiene un área de 10 cm² y se aplica una fuerza de 200 N. ¿Qué presión se genera en el fluido? Se desea levantar una carga de 1000 kg con un cilindro hidráulico de 10 cm de diámetro. ¿Qué presión se requiere? ¿Qué área debe tener un émbolo para que, con una presión de 5 bar, ejerza una fuerza de 2500 N? Convierte 150 psi a bar (sabiendo que 1 psi ≈ 0.0689 bar). Un manómetro marca 3 bar en un sistema neumático. ¿Cuál es la presión absoluta si la presión atmosférica es 1 bar?

13. Introduccion a las leyes de los gases Ley de Boyle-Mariotte esta se atribuye a dos científicos:  Robert Boyle, un químico e inventor irlandés (1627-1691), y Edme Mariotte, un físico y sacerdote francés (c. 1620-1684)

14. Ley de Boyle A temperatura constante , el volumen de un gas perfecto encerrado en un recipiente , es inversamente proporcional a la presión absoluta . Por tanto, para una determinada cantidad de gas el producto del volumen por la presión absoluta es constante P1xV1 = P2xV2

15. Ejercicios de comprension Un gas ocupa 6 L a 760 mmHg . Si se comprime a 2 L a temperatura constante, ¿cuál es la nueva presión en atm? Un gas a 3 atm ocupa 12 L. Si se expande hasta 36 L, ¿cuál es su nueva presión? Un gas tiene un volumen de 15 L a 2.5 atm. Si la presión se reduce a 0.5 atm, ¿cuál será el nuevo volumen?

16. Ejercicios para practicar Un gas ocupa un volumen de 2 L a 1 atm. ¿Qué volumen ocupará si la presión aumenta a 2 atm? Un gas tiene un volumen de 5 L a 3 atm. Si la presión se reduce a 1 atm, ¿cuál será su nuevo volumen? Un gas ocupa 20 L a 1520 mmHg . ¿Qué volumen ocupará a 760 mmHg ? Un gas a 4 atm ocupa 10 L. Si se comprime a un volumen de 2.5 L, ¿cuál será la nueva presión?

17. LEY DE GAY Y LUSSAC Joseph-Louis Gay-Lussac (1778-1850) fue un físico y químico francés conocido por sus importantes contribuciones a las leyes de los gases, incluyendo su ley que establece una relación directa entre la presión y la temperatura de un gas a volumen constante

18. Establece que a presión constante, el volumen de una determinada cantidad de gas es directamente proporcional a la temperatura a volumen constante, la presión de una determinada cantidad de gas es directamente proporcional a la temperatura. (*en grados absolutos Kelvin: 0º C = 273º K) En base a todo esto se deduce que para llenar por ejemplo la cámara de un cilindro son necesarios tantos litros de aire como los que contiene la misma cámara multiplicados por la presión (a temperatura constante) Una eventual variación de la temperatura que se verificase durante la fase de llenado, no variaría sustancialmente el valor obtenido (V.P) porque si entre la temperatura del aire de red y la temperatura del aire en el cilindro hubiera 20º C de diferencia, se tendría, aplicando la ley de GAY y LUSSAC:

19. Ejercicios de comprension Un gas tiene una presión de 1 atm a 27°C. Si la temperatura aumenta a 127°C, ¿cuál será la nueva presión? Un gas en un cilindro tiene una presión de 2.5 atm a 30°C. Si se calienta hasta 150°C, ¿cuál será la presión final? Un gas a 5 atm y 100°C se enfría hasta que su presión es de 3 atm. ¿Cuál es la temperatura final en °C?

20. Un gas tiene una presión de 800 mmHg a 10°C. Si la temperatura aumenta a 50°C, ¿cuál es la nueva presión? Un gas a 3.2 atm y 80°C se comprime hasta que su presión es de 4.8 atm. ¿Cuál es la temperatura final en °C? Un gas en un recipiente rígido tiene una presión de 1 atm a 0°C. Si la presión aumenta a 1.5 atm, ¿cuál es la temperatura final en °C?