MAQUINAS NEUMATICAS
ING. FANOR ROJAS M.
INDICE CAPITULO I. MAQUINAS NEUMATICAS
Pag.
1. Introducción ……………………………………………… ..……………….....5 2. Elementos centrales de la neumática……………………………………….…...5 3. Compresor……………………………………………………………………....7 4. Propósitos de la compresión………………………………………………… compresión………………………………………………….....8 5. Campo De Aplicación…………………………………………….…………… Aplicación…………………………………………….…………….8 6. Sistema de Frenos Neumáticos………………………………………….……..10 7. Transporte Neumático…………………………… Neumático………………………………………………….….... …………………….…........26 8. Ventajas y Campo de Utilización del de l Aire Comprimido……………………....27 9. Clasificación De Los Compresores………………………………………… Compresores………………………………………….....28 10. Métodos De Compresión………………………… Compresión……………………………………………………. …………………………....28 11. Partes de un compresor de pistón o reciprocante……………………………....28 12. Tipos De Compresores Alternativos………………………………………. Alternativos………………………………………..….29 12.1 Compresor Monoetápico De Simple Efecto………………………….......30 12.2 Diagrama teórico del ciclo c iclo de trabajo…………………………………….30 12.3 Compresor Bietápico De Simple Efecto……………………………….....31 12.4 Compresores Bietápicos y de Doble Efecto …………..………………….32 13. Características De Los Compresores Reciprocantes…………………….……..33 14. Ventajas De Los Compresores Co mpresores Reciprocantes…………………………………. Reciprocantes………………………………….33 15. Regulado De Carga De Los Compresores………………………………….….33 16. Influencia De La Altura En Los Compresores Reciprocantes…………………36 17. Análisis De Potencia……………………………… Potencia…………………………………………………… ……………………...……37 18. Requisitos Que Debe Cumplir Un Compresor Para Ser Eficiente………….....39 19. Aplicación de la influencia de la altura en el nv…………………………...…..39 20. Análisis de los exponentes de compresión n y k…………………………...….40 21. Ecuación del Trabajo De Compresión……………………………………...….41
CAPITULO II. PROCESOS DE COMPRESIÓN Y APLICACIONES 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Proceso Isotérmico…………………………………………………………….…..43 Proceso adiabático…………………………………………………………………44 Proceso politrópico…………………………………………………………… .…..44 Ecuación Para Trabajo De Compresión Múltiple………………………………….45 Temperatura Del Conjunto En Procesos De Compresión………………………….46 Compresión Máxima……………………………………………………………….47 Determinación Del Rendimiento Volumétrico para Compresores Monoetápicos……………………………………………………….47 7.1 Rendimiento Gravimétrico o Real……………………………………………..49 7.2 Rendimiento Volumétrico para Compresión por Etapas………………………49 7.3 Rendimiento De Comprensión………………………………………… ....…...51 7.4 Rendimiento Mecánico……………………………………………………… ...51 7.5 Rendimiento Total…………………………………………………………… ..52 8. Problemas De Aplicación..........................................................................................52 9. Extracción De Agua Con Aire Comprimido……………………………… .….......59
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10. Aplicación Del Aire Comprimido En El Transporte Neumático………………….64 11. Tipos de transporte neumático en fase diluida……………………………….……64 11.1 Velocidad de suspensión……………………………………………….…..66 11.2 Velocidad de estrangulamiento………………………………………….…66 11.3 Perdida de presión en codos…………………………………………….….66 11.4 Perdidas de presión por transporte horizontal………………………….…..67 11.5 Perdidas de presión por transporte vertical………………………………...67 12. Ejemplo de cálculo de transporte neumático…………...…….………………........68
CAPITULO III. COMPRESORES RECIPROCANTES 1. Dimensionamiento de Compresores Reciprocantes………………………..…..73 2. Cálculo de la capacidad del compresor……………………… compresor…………………………………… …………….…..73 3. Cálculo del fluido realmente aspirado Ga……………………………………...73 4. Cálculo del volumen de la cilindrada de baja ………………………….……...74 5. Cálculo del volumen de la cilindrada de alta………………………………......74 6. Cálculo del torque de partida del compresor ………………………………... ………………………………......75 7. Ejemplo Proyecto De Dimensionamiento De Un Compresor Reciprocante…...75 8. Tipos de válvulas de los compresores reciprocantes……………………….......84 9. Fallas En Las Válvulas………………………………………………… ............85 10. Falla En Los Compresores Alternativos………………………………….....….88 11. Calentamiento del compresor ………………………………………………… …………………………………………………..88 12. Tipos Constructivos Y Diseño De Compresores Reciprocantes…………….....89 13. Compresores De Diafragma……………………… Diafragma………………………………………………… ……………………………89 …89
CAPITULO IV. ACTUADORES NUEMÁTICOS O MOTORES NEUMÁTICOS 1. Introducción…………………………………………………………………..…...92 2. Concepto de Actuadores Rotativos o Motores Neumáticos……………………….92 2.1 Tipos De Motores Neumáticos……………………………………………… ...92 3. Aplicación De Los Actuadores Lineales y Rotativos Neumáticos……………......93 4. Características De Los Motores Neumáticos………………………………….......93 5. Parámetros de Selección Entre Actuadores Neumáticos e Hidráulicos para la Minería y Construcción Civil…………………………………………………… ...93 6. Principios de Funcionamiento de los Motores Neumáticos de Pistón…………….94 7. Motores De Aire Regusi “Motores De Pistón para el Transporte de Pasajeros”.....94 8. Ciclo De Trabajo De Los Motores Neumáticos………………………………….104 9. Ecuación de trabajo de los motores neumáticos a pistón…………………… .......104 10. Herramientas o Actuadores Neumáticos de Perforación………..……………….105 11. Motores Neumáticos De Paletas Deslizantes………………….…………………111 12. Introducción a los Turboalimentadores…………………….…………………….115 12.1 Motores neumáticos de paletas fijas……………….……………………..116 12.2 Tipos De Turbo Compresores……………………….…………………....116 12.2.1 Turbo compresor de presión constante…………..…………………...116 12.2.2 Turbo compresor tipo impulso…………………… .………………….117 13. Efectos De La Humedad Del Aire…………………………….………………….117
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10. Aplicación Del Aire Comprimido En El Transporte Neumático………………….64 11. Tipos de transporte neumático en fase diluida……………………………….……64 11.1 Velocidad de suspensión……………………………………………….…..66 11.2 Velocidad de estrangulamiento………………………………………….…66 11.3 Perdida de presión en codos…………………………………………….….66 11.4 Perdidas de presión por transporte horizontal………………………….…..67 11.5 Perdidas de presión por transporte vertical………………………………...67 12. Ejemplo de cálculo de transporte neumático…………...…….………………........68
CAPITULO III. COMPRESORES RECIPROCANTES 1. Dimensionamiento de Compresores Reciprocantes………………………..…..73 2. Cálculo de la capacidad del compresor……………………… compresor…………………………………… …………….…..73 3. Cálculo del fluido realmente aspirado Ga……………………………………...73 4. Cálculo del volumen de la cilindrada de baja ………………………….……...74 5. Cálculo del volumen de la cilindrada de alta………………………………......74 6. Cálculo del torque de partida del compresor ………………………………... ………………………………......75 7. Ejemplo Proyecto De Dimensionamiento De Un Compresor Reciprocante…...75 8. Tipos de válvulas de los compresores reciprocantes……………………….......84 9. Fallas En Las Válvulas………………………………………………… ............85 10. Falla En Los Compresores Alternativos………………………………….....….88 11. Calentamiento del compresor ………………………………………………… …………………………………………………..88 12. Tipos Constructivos Y Diseño De Compresores Reciprocantes…………….....89 13. Compresores De Diafragma……………………… Diafragma………………………………………………… ……………………………89 …89
CAPITULO IV. ACTUADORES NUEMÁTICOS O MOTORES NEUMÁTICOS 1. Introducción…………………………………………………………………..…...92 2. Concepto de Actuadores Rotativos o Motores Neumáticos……………………….92 2.1 Tipos De Motores Neumáticos……………………………………………… ...92 3. Aplicación De Los Actuadores Lineales y Rotativos Neumáticos……………......93 4. Características De Los Motores Neumáticos………………………………….......93 5. Parámetros de Selección Entre Actuadores Neumáticos e Hidráulicos para la Minería y Construcción Civil…………………………………………………… ...93 6. Principios de Funcionamiento de los Motores Neumáticos de Pistón…………….94 7. Motores De Aire Regusi “Motores De Pistón para el Transporte de Pasajeros”.....94 8. Ciclo De Trabajo De Los Motores Neumáticos………………………………….104 9. Ecuación de trabajo de los motores neumáticos a pistón…………………… .......104 10. Herramientas o Actuadores Neumáticos de Perforación………..……………….105 11. Motores Neumáticos De Paletas Deslizantes………………….…………………111 12. Introducción a los Turboalimentadores…………………….…………………….115 12.1 Motores neumáticos de paletas fijas……………….……………………..116 12.2 Tipos De Turbo Compresores……………………….…………………....116 12.2.1 Turbo compresor de presión constante…………..…………………...116 12.2.2 Turbo compresor tipo impulso…………………… .………………….117 13. Efectos De La Humedad Del Aire…………………………….………………….117
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CAPITULO V. COMPRESORES ROTATIVOS 1. Generalidades………………………………………………………….……..119 Paletas……………………………………………....119 2. Compresor Rotativo De Paletas……………………………………………....119 3. Características………………………………………………………………...119 4. Compresor de paletas monoetápico…………………………………………..120 línea…………………………………………………………… ………………………………..121 ..121 5. Bietápico en línea…………………………… Trabajo………………………………………………………… …………………………………...121 …...121 6. Ciclo De Trabajo………………………… 7. Ecuación del Trabajo De Compresión…………………………………..……122 Aceite…………………………………………..122 8. Esquema De Separación De Aceite…………………………………………. 9. Cálculo del Volumen Desplazado……………………………………………123 Volumétrico………………….………………………………... …………………………...124 10. Rendimiento Volumétrico………………….…… 11. Rendimiento indicado y Mecánico…………………………………………...124 12. Influencia de la excentricidad y el número de paletas………………………..125 Tornillos………………………………………....126 13. Compresores Rotativos De Tornillos………………………………………....12 13.1Características Constructivas…………… Con structivas………………… …….……………………..127 13.2 Principio De Funcionamiento……………………………….………127 13.3 Trabajo De Compresión………………………… .…………………. 127 13.4 Tipos Constructivos……………… Constructivos………………………… ………….……………………...127 14. Métodos De Regulado De Capacidad De Carga De Los Compresores Rotativos………………………………………………… Rotativos…………………… …………………………………………………… ……………………….128 14. Dimensionamiento De Un Compresor De Tornillo…………………………..128 CAPITULO VI. COMPRESORES DINÁMICOS “CENTRÍFUGOS Y AXIALES 1. 2. 3. 4.
Concepto de Compresores Centrífugos…………………………………………..130 Clasificación De Los Compresores Dinámicos……………………………… ..…130 Tipos De Rotores por la Inclinación de las Paletas………………….….………..132 Tipos De Compresores Centrífugos o Radiales ……………………….………...133 4.1 Multietápicos o Turbo Compresores………………………………….……...134 4.2 Aplicación…………………………………………………………….……...135 5. Características De Los Compresores Rotativos Centrífugos……………….……135 6. Ventajas Sobre Los Compresores Reciprocantes Y Rotativos De Desplazamiento Positivo……………………………………………………………………… .….136 7. Trabajo De Compresión……………………………………………………… .…136 8. Variables de Cálculo………………………………………………………….….137 9. Compresor Centac Ingersoll-Rand………………………………………… .…...155 9.1 Introducción ………………………………………………………………...155 9.2 Grupo rotor (rueda de alabes, eje, piñón de alta calidad)…………………… 157 9.3 Rotores de mecánica avanzada……………………………………………….158 9.4 Intercambiadores De Calor De Elevada Eficiencia…………………………..159 9.5 Especificaciones………………………………………………………………160 9.6 Cálculos y dimensionamiento…………………………………………… .….160 10. Compresores Axiales…………………………………………………………….165 10.1 Análisis Bidimensional Del Escalonamiento De Un Compresor Axial.…166
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10.2 Rotor ……………………………………………………………………...166 10.3 Coeficientes de diseño…………………………… diseño……………………………………………… …………………..…..173 10.4 Formas básicas del perfil meridional………………………………… meridional…………………………………..….173 10.5 Numero de etapas………………………….………..………………… etapas………………………….………..………………….…174 10.6 Dimensiones principales de un Tc Axial…………………………… Axial……………………………… ….....177 10.7 Dimensionamiento de un compresor………………………………….…..184 11. Ventiladores………………...………………………………………………….....189 11.1 Diferencia entre ventiladores y compresores………………………… compresores………………………….…..189 11.2 Clasificación de los ventiladores……………………………………….....190 11.3 Ventiladores radiales o centrífugos …………………………………...….190 11.3.1 Principio de funcionamiento………………………… funcionamiento……………………………………….....190 …………….....190 11.3.2 Características de los ventiladores radiales……………………….…..193 11.3.3 Dimensionamiento de un ventilador radial……………………….…..197 11.4 Ventiladores axiales ………………………………… …………………………………………… ………….......…….201 11.4.1 Características de los ventiladores axiales………………………… ax iales……………………………203 …203 11.4.2 Curvas características de los ventiladores ven tiladores axiales…………………….205
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CAPITULO I MÁQUINAS NEUMÁTICAS Introducción Dada la importancia de la energía de presión debido a sus múltiples aplicaciones, ventajas técnicas y económicas, la asignatura de Maquinas Neumáticas es importante y tiene los objetivos de: 1) Establecer y estudiar los métodos de generación de energía de presión “Aire Comprimido”, para las múltiples aplicaciones; como automatización de procesos
industriales, transporte Neumático y otros. 2) Estudiar el funcionamiento de los diferentes tipos de compresores existentes y utilizados en diferentes plantas industriales, procesos químicos, en la industria de construcción civil, la minería, la industria petrolera, el sistema de frenos de equipo pesado y otros. 3) Seleccionar en base a parámetros bien definidos el tipo de compresor adecuado a ser utilizado en diferentes y múltiples aplicaciones.
Elementos Centrales de la Neumática Aire Libre - Compresor: Aire libre es la mezcla de diversos gases a la presión y temperatura del lugar donde se encuentra, el aire en estas condiciones es considerado como ideal cuya ecuación de estado es: P 1 P 2
=
V 2 V 1
;
P I V 1 = P 2V 2 = Ctte.
Composición del aire: 78% de nitrógeno 21% de oxigeno 1 % de otras mezclas Fuera de ello, el aire atmosférico contiene cierta proporción de humedad, que se llama agua en forma de vapor, la proporción de la humedad es mayor o menor según el país, las regiones o condiciones climatológicas y según las estaciones del año “la humedad es función de la temperatura y región”.
Ejemplo: En primavera y otoño la humedad se manifiesta con más intensidad debido a las temperaturas altas de la noche, en las mañanas el índice de humedad es bastante alto. Lo que significa que la capacidad de retenciones de la humedad o agua en forma de vapor es función de la temperatura y presión atmosférica, el aire admite más vapor de agua cuando aumenta su temperatura, es decir el aire es más seco de donde aparece el concepto de saturación.
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Humedad de saturación: Es el máximo peso de vapor de agua que admite un kilogramo de aire seco, es decir significa la cantidad de vapor de agua existente en un kilogramo de aire seco a una determinada temperatura y presión, se calcula por la ecuación a seguir. H S =
0,625 P a
P 1 P H 20
=
K g H 2O K g Aire
P a = Presión de vapor de agua a la temperatura considerada, generalmente es dado en
mmHg. P 1 = Presión total del sistema dado en mmHg “el sistema es el aire comprimido listo para ser utilizado”
Temperatura
Presión de vapor en mmHg 30°C 31,624 31°C 33,695 Calcular la humedad de saturación de aire a 7 atmósferas efectivos = 8 ab y 30°C H S =
0,625 * P a P 1 P a
=
0,625 * 31,624 6,08 31,624
= 0,00328 Kg. de Vapor de agua por cada Kg. de aire
seco. P 1 = 8*0,760 = 6,08
Humedad absoluta: Es el peso de vapor de agua o agua en forma de vapor existente en un Kg. de aire seco, es decir cuántos Kg. de vapor de agua existe en un Kg. de aire seco en el lugar considerado. H ad = 0,625* P 1 = Presión total del sistema P a = Presión de vapor de agua P ab = P 1 P a
P a * H 2O P ab
La humedad de saturación y la humedad absoluta son iguales. En resumen es la máxima humedad absoluta que contiene un ambiente dado en las condiciones de presión y temperatura establecida.
Humedad relativa: Es la relación entre la humedad absoluta existente y la humedad máxima que el sistema podría contener o admitir hasta llegar a la humedad de saturación y es dado en porcentaje. H r =
H ab H s
*100
La humedad relativa de 100% significa que se tiene un ambiente saturado, “perdió su capacidad de absorber más humedad”. Humedad relativa de 0 % indica que se trata de un ambiente seco totalmente exento de humedad.
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Ejemplo: La humedad de saturación del aire a 50 °C y 7 atm. Efectivos es de 9,63 gramos de vapor de agua por cada Kg. de aire seco, en el sistema considerado la humedad absoluta es de 6,22 gramos de vapor de agua por Kg. de aire seco. Calcular la humedad relativa y la cantidad de agua que el aire contiene. a) H r =
6,22 * 100 9,93
= 64.6 %
b) H 2O = H s H ad = 9,63 – 6,22 = 3,41 gramos de vapor de agua por Kg/ Aire seco
Compresor
Figura 1
Se define al compresor como una máquina que atrapa aire libre o aire atmosférico, lo introduce dentro de su cilindro que es cerrado también llamado cámara de compresión este procedimiento se da en los compresores del tipo reciprocante o de desplazamiento positivo, el aire que se introduce en su cámara sufre un proceso de compresión a consecuencia
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disminución de su volumen y dotándole de energía de presión para su utilización, la compresión del aire también se realiza utilizando diversos tipos de compresores y ellos son alternativos o reciprocantes, dinámicos rotativos de paletas, tornillos y engranajes. También se define al compresor como máquina que dota de energía de presión o potencial al aire libre o fluido gaseoso, la misma que se transporta mediante mangueras y cañerías a los puntos de utilización.
Propósitos de la compresión Entregar aire o fluido gaseoso a una presión más alta que la original, consecuentemente entregar energía de presión o potencial para la operación de herramientas neumáticas en talleres mecánicos „taladros, amoladores y otros‟, en la industria para procesos industriales
o procesos de automatización.
Campo De Aplicación El aire comprimido o energía de presión tiene un campo de aplicación sumamente amplio, siendo su aplicación más común, el accionamiento del sistema de frenos, cajas de cambio de velocidad, en la minería, construcción civil, transporte neumático, en la automatización de procesos de producción industrial, talleres mecánicos, vehículos de transporte de pasajeros y otros.
1- Talleres mecánicos: taladros, amoladores, aprieta tuercas Martillo Neumático Características Técnicas SquareDrive:1/2"(12.7mm) BoltCapacity:3/4"(18mm) NetWeight:5.6lbs(2.55kgs) Length:7-1/4"(185mm) AirInlet:1/4" HoseSize:3/8"(9.5mm) AirPressure:90psi(6.3kg/cm²) Max.Torque:450ft-lb(610N-M) Free Speed : 7,000 r.p.m.
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6’’ doble acción sander (amolador) Características Técnicas: Sanding Paper (in/mm):6"/150mm Free Speed (RPM):9,000 Sound Level dB (A):90 Vibration (m/s²):8.5 Air Pressure (PSI):90PSI Air Inlet (NPT):1/4" Avg. Air Cons. (CFM):6 Packing (pcs/N.W./cuft):10/20Kgs/21Kgs/1.2'
1/4" Die Grinder Características Técnicas: Free Speed (RPM): 22,000 Collet Size: 1/8"-1/4" (3-6mm) Sound Level dB (A): 92 Vibration (m/s ²): 8.1 Air Pressure (PSI): 90PSI Air Inlet (NPT): 1/4" Air Exhaust Style: Rear Avg. Air Cons. (CFM): 4
3/8"Taladro de aire reversible Características Técnicas: Chuck Size : 3/8" Free Speed (RPM) : 1,800 Sound Level dB (A) : 86 Vibration (m/s ²) : 2.4 Air Pressure (PSI) : 90PSI Air Inlet (NPT) : 1/4" Avg. Air Cons. (CFM) : 4
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2.- Sistema de Frenos Neumáticos 15
1
14
13
2
3 12 4 11 5
10
9
8 6 7
Figura 2
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1.- Compresor de aire 8.- Válvula relé del freno de estacionamiento 2.- Cilindro de membrana 3.- Regulador de presión 9.- Deposito neumático I – freno trasero 4.- Válvula del pedal de freno 10.- Deposito neumático II – freno Conexiones del lado izquierdo: delantero Conexión 11 – al depósito II 11.- Válvula manual del freno de Conexión 12 – al depósito I estacionamiento Conexión 21 - al freno trasero 12.- Válvula de mando del freno motor Conexión 22 – al freno delantero 13.- Cilindro de membrana Conexiones al lado derecho: 14.- Cilindro neumático del freno motor Conexiones 11 y 12 – al manómetro 15.- Manómetro doble 5.- Válvula protectora de 4 circuitos Conexiones: (1) regulador de presión (21) depósito II (22) depósito I (23) circuito del freno de estacionamiento (24) freno motor y accesorios 6.- Cilindro combinado – “Tristop” 7.- Cilindro combinado – “Tristop”
d
El sistema de freno neumático se instala en vehículos pesados, a partir de seis toneladas, la transmisión del esfuerzo hasta las ruedas se hace al liberar aire comprimido, accionando el pedal de freno. Los componentes básicos del sistema de frenos neumático son:
Compresor: Es el encargado de tomar aire de la atmósfera, comprimirlo y almacenarlo en los tanques instalados para tal fin.
Gobernador o válvula de presión: Cuando se llega a la presión máxima establecida (generalmente 120 PSI) el gobernador o válvula de seguridad suspende el paso de aire hacia el tanque impidiendo así una sobrepresión. Cuando la presión disminuye entre 10 y 15 PSI del nivel máximo, permite nuevamente el flujo de aire hacia el tanque.
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Tanque o depósito de reserva: Mantiene una presión máxima de 120 PSI, el tamaño y cantidad varía de acuerdo a la longitud, número de líneas y tamaño de las cámaras. Un depósito normalmente tiene en su parte inferior un grifo o válvula para drenar el agua y el lubricante acumulado. También podemos encontrar una válvula de seguridad, la cual permite la salida de aire cuando se sobrepasa la máxima presión establecida por falla del gobernador (150 PSI).
Válvula reguladora de pedal: Es la compuerta del aire comprimido. Cuando el conductor acciona el pedal abre el paso de aire desde el tanque hacia las cámaras de cada rueda y servir de desfogue liberando el aire a la atmósfera al soltarlo. Al mantener una fuerza constante sobre el pedal se cierra el paso de aire controlando de esta forma la frenada a voluntad, ya que al ejercer una mayor fuerza se abre nuevamente la válvula. Esta válvula está calibrada para que la presión de salida del aire sea proporcional al esfuerzo aplicado comúnmente para que esta presión no sobrepase los 5.5 Kg./cm² (aproximadamente 80 PSI) y evitar frenadas demasiado bruscas. Al liberar el pedal se cierra nuevamente el paso de aire hacia las cámaras y conectan las líneas de conducción con la atmósfera a través de la válvula reguladora permitiendo la descompresión de la tubería. Además existe la válvula de freno doble para ser instalada en un vehículo con doble circuito de frenos y en este caso la válvula de freno lleva dos salidas que actúan en forma independiente y son accionadas simultáneamente al pisar el pedal del freno. En esas condiciones el aire comprimido pasa desde los dos depósitos a las cámaras de freno. En general el principio de funcionamiento de las válvulas de freno se ha mantenido aún cuando ha presentado cambios en su forma externa.
Válvula de descompresión rápida (quick reléase): Se instala en las líneas de mayor longitud (ejes traseros) equidistante a las ruedas del eje para permitir una desactivación rápida de los frenos al liberar de presión más rápido del pedal.
Cámara de aire o pulmón de freno: Convierte la energía del aire comprimido en energía mecánica transmitiéndola a la leva de ajuste ("candado") la cual aplica las bandas contra la pared interna del tambor para detener el movimiento del vehículo.
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En ciertos vehículos el aire liberado por la válvula del pedal no es suficiente para actuar los frenos traseros. En este caso es necesario acondicionar una línea adicional desde el tanque hasta una válvula cercana a las ruedas traseras que entre a colaborar con la línea principal en el suministro de aire a las cámaras traseras. “ESTA VÁLVULA ES CONOCIDA COMO RELEVADORA O RELAY”.
Válvula de retención del tanque o sistema neumático: Una válvula de retención se coloca a la entrada del tanque de almacenamiento del aire comprimido para evitar que se descargue el sistema al dañarse la tubería entre el compresor y el tanque. Es decir esta válvula permite la entrada pero no el retorno del aire.
Freno de estacionamiento o emergencia: El freno de estacionamiento está montado detrás de la cámara de servicio y conformando un solo cuerpo con esta. Su funcionamiento se hace a través de un resorte activado con aire comprimido y que funciona independientemente de la cámara de aire de servicio standard. Además de utilizarse como freno de estacionamiento también funciona como freno de emergencia. Sus componentes son: 1. Cámara de aire de servicio 2. Diafragma de servicio 3. Embolo de emergencia 4. Reten 5. Resorte de emergencia 6. Tornillo desactuador 7. Filtro. En el vehículo existen dos líneas, una de servicio y otra de emergencia. La línea de emergencia, operada manualmente, envía aire comprimido a la cámara de seguridad, esto retrocede comprimiendo el resorte y así queda hasta que se requiere de su accionar. Mientras tanto el vehículo hace uso de sus frenos por medio de sus cámaras de servicio. En caso de producirse un desperfecto en la línea de servicio, el conductor acciona, desde el tablero de instrumentos, el sistema de emergencia. Una válvula manual (PP1) dejara escapar el aire comprimido de la cámara de emergencia y entonces el resorte se expandirá empujando la leva de freno. Si el desperfecto afectase el compresor o a la línea de emergencia, podrá desactuarse el freno por medio del tornillo desactuador. De este modo se vuelve a comprimir el resorte y la palanca retorna a su posición y el freno queda desaplicado.
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La Cámara De Freno A Aire Comprimido
Pese a la versatilidad del líquido, el sistema hidráulico no es recomendable en los vehículos de gran porte, debido a las elevadas presiones de los frenos.
Cilindro de Membrana 1. muelle 2. tope 3. cámara de presión 4. diafragma 5. embolo 6. vástago del Embolo
Produce la fuerza de frenado en los frenos de las ruedas
Funcionamiento 1.- Posición, de partida. Al salir el aire del cilindro el muelle (1). Empuja al émbolo (5) y el diafragma (4) a su posición inicial 2.- posición de frenado
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Al accionarse el freno de servicio, la cámara (3) se presurizará y el diafragma (4) empujará al émbolo (5) hacia afuera. La fuerza ejercida sobre el diafragma (4) actúa, a través del vástago (e). Sobre la palanca de accionamiento de las zapatas.
Funcionamiento 1.-Posición de partida: Al desaplicar el freno de servicio y el freno de estacionamiento la cámara (a) se despresuriza y la cámara (b) se presurizará manteniendo el muelle muelle acumulador (2) y el muelle (4) empuja el émbolo (6) hacia la posición inicial, liberando el frenado de la rueda. 2.-Posición de frenado de servicio: Al accionar el freno de Servicio la cámara (a) se presuriza y el diafragma (7) empujara el émbolo (6) hacia fuera 1a fuerza ejercida sobre el diafragma (4) actúa a través del vástago (5) sobre la palanca de accionamiento de las zapatas. 4.- Posición de frenado. Freno de Estacionamiento. Al aplicar el frenado de estacionamiento la cámara (b) so despresuriza. Hacia el muelle acumulador (2) se distiende y su acción actúa sobre el émbolo (8) la extremidad del vástago (3) actúa sobre el embolo (6) y empuja hacia fuera el vástago (5), aplicando el freno de estacionamiento a través del mecanismo del freno de servicio.
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Diferencias Entre Los Pulmones De Freno Delantero Y Trasero
Los frenos delanteros en algunos casos no tienen freno de estacionamiento Los frenos delanteros siempre funcionan con diafragma neumático La capacidad de fricción delantera es menor que la trasera Problemas que presentan los pulmones de frenos y cuidados Los principales problemas que presentan los pulmones de freno son:
Penetración de aceite a causa del mal funcionamiento de la compresora Oxidación de los ejes Desgaste de los bujes del eje Recomendaciones y consejos para el buen funcionamiento de los pulmones de freno:
Limpieza de acuerdo al manual de mantenimiento Ajuste de mangueras y revisión de daños en las mismas Buen funcionamiento del compresor Válvula de Drenaje Automático
Finalidad Efectuar el drenaje automático del circuito de freno evitando que el agua condensada entre en las Tabulaciones y válvulas.
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Funcionamiento La presión de actuación que proviene de la tabulación de mando entra por la conexión (4) y empuja el embolo (2) hacia abajo. El agua condensada que viene del depósito de drenaje, entra por la conexión (1) pasando por los rebajes frezados del embolo (2), depositándose en la cámara colectora. Cuando se despresuriza el circuito de la conexión (4), la presión del depósito de drenaje actúa en la cámara anular (a) dislocando el émbolo (2) hacia arriba. El agua acumulada en la cámara colectora (b) será drenada a través de los rebajes fresados (5) y de la descarga (3) Un anillo de sellage, montado en el embolo (2) actúa como válvula da retención evitando que el agua condensada en la cámara colectora (5) y parte del aire del depósito de drenaje llegue al circuito de mando de la conexión (4)
Regulador De Presión 1. Conexión 2. Tornillo de ajuste 3. Descarga hacia la atmósfera 4. Muelle 5. Válvula de retención 6. Capa de protección 7. Orificio 8. Cuerpo de la válvula 9. Válvula de seguridad 10. Filtro 11. Válvula de alivio 12. Émbolo 13. Entrada de aire 14. Émbolo de membrana 15. Salida del aire
Conexiones del regulador
Uniones
1
Entrada de la presión del compresor
3
Descarga hacia la atmósfera
21
Salida de la presión hacia la válvula protectora de 4 circuitos
22
Salida de la presión (conexión que no se usa)
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Finalidad Regular automáticamente la presión de servicio en los depósitos. Efectuar la filtración del al aire comprimido producido por el compresor y proteger todo el sistema contra el exceso de presión.
Funcionamiento El aire dado por el compresor entra por la conexión (1) pasa por el filtro (10) hasta la cámara (a). Abre la válvula de retención (5) y llega a los depósitos a través de la conexión (21). Al alcanzar le presión de desconexión, La presión formada en la cámara (b) vence la fuerza del muelle (4) y disloca el émbolo de membrana (4) hacia arriba. Con ese movimiento se cierra a Salida del aire (15) y se abre la entrada (13), de manera que el aire que se encuentra en la cámara (b) pueda fluir hacia la cámara (c), sobre el émbolo (12). La presión sobre el émbolo (12) permite que él se disloque hacia abajo abriendo la válvula de alivio (11). Ahora el compresor trabaja libre porque el aire producido por él sale a la atmósfera a través de la conexión (3). Cuando la presión en la cámara (b) baja a un valor inferior al de la conexión del regulador, el muelle (4) empuja el émbolo de membrana (14) hacia abajo, cierra la entrada (13) y abre la salida (15). La presión en la cámara (c) se alivia a través del respiradero (F) y el embolo (12) retorna cerrando la válvula de alivio (1) restableciendo la posición inicial.
Para regular la cantidad de aire comprimido generado por el compresor de aire, primer y principal elemento del sistema de freno neumático, neumático , y que a la vez se va almacenando en los calderines de reserva de aire, es necesario la incorporación de las Válvulas Reguladoras de presión. Su función principal es la de hacer trabajar el compresor en vacío (directo a la atmósfera) cuando en el calderín de reserva se sobrepasa una determinada presión de servicio. Esta presión, generalmente gener almente de 8 bar., puede ser s er regulada a otra determinada presión pr esión a través del tornillo de regulación que presenta dicha válvula.
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Existen diferentes variantes de reguladores de presión que incluyen infladores de neumáticos, pilotaje para dispositivos anticongelante y para un secador de aire.
Válvulas Relé Las válvulas relé aseguran una progresiva y rápida admisión y evacuación de presión y son particularmente empleadas en instalaciones neumáticas con cilindros de freno de grandes volúmenes. Válvula Del Pedal Del Freno 1. Vástago de accionamiento 2. Émbolo de escalonamiento 3. Descarga hacia la atmósfera 4. Entrada de aire 5. Paso de aire 6. Émbolo relé 7. Muelle 8. Salida de aire 9. Entrada de aire 10. Muelle de goma 11. Conexión 12. Conexión 13. Válvula 14. Válvula 15. Salida de aire 21. Conexión 22. Conexión
Conexiones de la válvula
Uniones
3
Descarga hacia la atmósfera
11
Entrada de presión al circuito de freno 1
12
Entrada de presión al circuito de freno 2
21
Salida de presión al circuito de freno 1
22
Salida de presión al circuito de freno 2
Obs.: La lustración muestra la válvula de accionamiento a través de los tirantes. Ésta, a veces, se encuentra montada con pedal incorporado. El funcionamiento interior de ambas es idéntico.
Finalidad Proporcionar al vehículo una frenada gradual y proporcional al esfuerzo ejercido sobre el pedal del freno, a través de la presurización y despresurización independiente de cada
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circuito de freno, en un sistema de freno de doble circuito, de manera que, en caso de que falle uno, el otro continué funcionando normalmente.
Funcionamiento Posición de partida: Con el vehículo pronto para partir, las entradas de aire (4) y (9) están cerradas, y las salidas (8) y (15) están abiertas. De esta manera, las conexiones (11) y (12) están cerradas en relación a las conexiones (21) y (22), que están unidas a los cilindros de freno de los dos circuitos.
Uno de los sistemas empleados en los vehículos industriales son los sistemas de freno neumáticos. Dicho sistema neumático está compuesto por diferentes tipos de válvulas y cilindros. Todos ellos tienen un comportamiento específico para alcanzar el resultado final, el frenado del vehículo. De igual forma existen otros tipos de válvulas neumáticas, que aprovechando todo el circuito de aire a presión instalado tienen otras funciones específicas no relacionadas con el frenado de los vehículos. Como ejemplo de ese tipo de válvulas nos encontramos las válvulas reguladoras del asiento del conductor, válvulas niveladoras del vehículo, válvulas para abrir/cerrar puertas, etc. Detallamos algunas de nuestras válvulas: La función de la válvula tandem de freno es transmitir el esfuerzo de frenado de forma progresiva y simultánea al vehículo equipado con un sistema de freno por aire comprimido. Las válvulas reguladoras de nivel o válvulas niveladoras son las responsables, como su propio nombre indica, de la regulación a través de conductos neumáticos de nivel del
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vehículo o en su caso las niveladoras del asiento del conductor el regular la altura o posición del asiento. Para la alimentación de aire comprimido de diferentes circuitos del sistema de freno y para asegurar la presión en todos ellos, disponemos de diferentes tipos de válvulas de protección diferencial. En la distribución de aire comprimido a tres o cuatro circuitos independientes tenemos la válvula de protección diferencial triple o cuádruple respectivamente
Válvula Manual del Freno de Estacionamiento 213 vías
1. Palanca 2. Resalto 3. Descarga 4. Muelle 5. Vástago del émbolo 6. Émbolo de escalonamiento 7. Válvula 8. Válvula 9. Vástago 11. Conexión 12. Conexión 21. Conexión 23. Conexión
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Conexiones de la válvula
Uniones
3
Descarga hacia la atmósfera
11
Entrada con presión de servicio hacia el freno de estacionamiento
12
Entrada con presión de servicio para desenganche de emergencia del freno de estacionamiento
21
Salida con presión de actuación hacia el freno de estacionamiento
23
Salida con presión de actuación para el desenganche de emergencia del freno de estacionamiento
Finalidad 1. Presurización y despresurización gradual de los muelles acumuladores, permitiendo la desaplicación y aplicación progresiva del freno de estacionamiento. 2. Desenganche de emergencia automático del freno de estacionamiento mediante la presurización de los muelles acumuladores con aire de otro circuito Funcionamiento. Nota: La aplicación del freno de estacionamiento se efectúa con la despresurización de los muelles acumuladores. • Posición de partida: Con la palanca (1) en la posición de freno desaplicado la presión de
servicio entra por la conexión (11), pasa por el paso de aire (b) y fluye, a través de la conexión (21), hacia el circuito del freno de estacionamiento.
Freno Motor Este sistema actúa a través del sistema de escape del motor, por obstrucción parcial de la salida de los gases a través de una mariposa (fig.1). De esa forma el motor ofrece una resistencia al movimiento del vehículo.
