Generación y distribución del aire comprimido Para generar aire comprimido necesitamos maquinas que reduzcan el volumen del gas para incrementar su presión (Según Boyle-Mariotte) este tipo de maquina la conocemos como !"MP#$S"# y dentro de las m%quinas para &uidos est% catalogada como una maquina t'rmica ya que al comprimir el gas variamos su densidad si por eemplo se impulsara el &uido sin aectar la densidad del mismo se podr*a catalogar como maquina +idr%ulica, !"MP#$S"#$S $n el mercado se encuentran dierentes modelos de compresores, stos se agrupan bao dos principios de uncionamiento. •
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!ompresores /lternativos, 0a compresión se realiza al aspirar aire de un recinto +erm'tico y reducir su volumen +asta alcanzar la presión deseada, !ompresores #otativos, Basan su principio de uncionamiento en las leyes de la din%mica de &uidos, 1ransorman la energ*a cin'tica de un &uido en energ*a de presión,
!on los dierentes modelos que e2isten en el mercado para cada uno de los dos tipos de compresores se puede establecer un esquema de visión general como el siguiente.
!"MP#$S"#$S /01$#3/145"S !ompresor de mbolo $l compresor m%s +abitual en las industrias ya que es barato y robusto, Por otro lado necesita lubricación para su uncionamiento y produce elevado calentamiento calentamiento del aire, Se puede utilizar tanto para equipos estacionarios como móviles en una gran variedad de tama6os, 0os m%s grandes pueden llegar a entregar caudales superiores a los 788 m9:min, 0as presiones suelen alcanzar los ;-< Bar, Su principio de uncionamiento es sencillo, $l ee desplaza a un 'mbolo con movimientos alternativos, alternativos, $n la ase de aspiración el aire llena la cavidad del pistón, $n la ase de compresión al desplazarse el 'mbolo +acia arriba reduce el volumen del gas y lo impulsa +acia la l*nea de distribución, !ompresor de Membrana Su uncionamiento es similar a los de 'mbolo, =na membrana se interpone entre el aire y el pistón de orma que se aumenta su super>cie útil y evita que el aceite de lubricación entre en contacto con el aire estos compresores
proporcionan aire limpio por lo que son adecuados para trabaar en industrias qu*micas o alimentarias, 3ormalmente no superan los 98 m9:+ de caudal, Se utilizan para presiones ineriores a los < Bar,
!"MP#$S"#$S #"1/145"S !ompresor de Paletas $stos compresores est%n constituidos por un rotor e2c'ntrico que gira dentro de un c%rter cil*ndrico, $ste rotor est% provisto de aletas que se adaptan a las paredes del c%rter comprimiendo el aire que se introduce en la celda de m%2imo, 3ecesitan lubricación para las piezas móviles reducir el rozamiento de las paletas y meorar la estanqueidad, !ompresor de 1ornillo Son los otros compresores ampliamente utilizados en la industria unto con los compresores de 'mbolo, ?uncionan mediante dos rotores +elicoidales paralelos que giran en un c%rter en sentidos contrarios e impulsan el aire de orma continua, $l rotor mac+o conectado al motor arrastra al rotor +embra como consecuencia del contacto de sus super>cies sin ningún engranae au2iliar, $l volumen libre entre ellos disminuye comprimiendo el aire $s necesario lubricar las piezas móviles con aceite para evitar severos desgastes y rerigerar los elementos, $ste aceite se deber% separar del aire comprimido mediante un separador aire-aceite, !ompresor #adial Se basan en el principio de la compresión de aire por uerza centr*uga y constan de un rotor centr*ugo que gira dentro de una c%mara espiral tomando aire en sentido a2ial y arro%ndolo a gran velocidad en sentido radial, 0a uerza centr*uga que actúa sobre el aire lo comprime contra la c%mara de compresión, Pueden ser de una o varias etapas de compresión consecutivas alcanz%ndose presiones de @-A bares y caudales entre A8,888 y 8,888m9:+, Son m%quinas de alta velocidad siendo esta un actor undamental en el uncionamiento ya que est% basado en principios din%micos siendo la velocidad de rotación del orden de las A7,888 a 8,888 r,p,m,
1ratamiento del aire comprimido
$l aire comprimido presenta impurezas l*quidas y sólidas, 0as primeras son principalmente restos de aceite procedentes del compresor y vapor de agua, 0as segundas est%n ormadas por el polvo aspirado y las part*culas sólidas desprendidas de la instalación por eectos de o2idación, =nas y otras reducen la vida útil en los equipos neum%ticos, Secador $s el elemento encargado de eliminar la +umedad del aire puesto que a los puntos de consumo debe llegar seco, Si no uera as* aumentar*a el desgaste de las m%quinas y se reducir*a el rendimiento de la instalación propiciando un mayor coste de producción, 0os m'todos m%s comunes de secado son. /bsorción /dsorción Secado por ?r*o ?iltro de aire 1iene como obetivo eliminar las part*culas en suspensión del aire, 0as part*culas sólidas procedentes del e2terior de la red y tomadas durante la ase de aspiración o por desprendimiento de part*culas met%licas de la propia red, 0as part*culas l*quidas agua y aceite que aún queden en la instalación, $l >ltro est%ndar consta de un recipiente en el que entra el aire y pasa a trav's de una placa de&ectora con ranuras oblicuas, $sta placa desv*a el aire y provoca su centriugado, 0as part*culas sólidas se desprenden al c+ocar contra las paredes del vaso y caen al ondo, #egulador de Presión $l regulador reduce la presión en la red a una presión de trabao adecuada a la m%quina equipo o +erramienta utilizada, /dem%s minimiza las oscilaciones de presión que surgen en la red, $n un regulador est%ndar la presión de salida se obtiene regulando el tornillo del resorte para mantener abierta la v%lvula principal permitiendo que &uya desde la v*a de entrada el aire a presión PA a la salida a presión P equilibrando la presión de salida mediante un 'mbolo o diaragma contra la uerza regulable del resorte, !uando el circuito conectado a la salida se encuentra a la presión preestablecida actúa sobre el diaragma creando una uerza elevadora contra la carga del resorte,
0ubricador Pero en equipos neum%ticos que trabaen en condiciones e2igentes las piezas móviles necesitan lubricación, Para que est'n su>cientemente lubricadas de orma continua se a6ade al aire comprimido una cierta cantidad de aceite mediante un lubricador, !on la lubricación se reduce el desgaste se disminuyen las p'rdidas por rozamiento y se consigue protección contra la corrosión, $l lubricador proporcional mediante una estrangulación del canal de paso de aire origina una ca*da de presión, $n la c%mara goteo se produce un eecto de aspiración propiciando que las gotas de aceite entren en la corriente de aire, /ll* se nebulizan y de esta orma llegan a los dierentes elementos, 0a cantidad de aceite aportada se regula mediante un tornillo, =nidad de Mantenimiento (?#0) 0a unidad de mantenimiento est% ormada por el >ltro el regulador y el lubricador, $sta unidad de mantenimiento que realiza las unciones antes descritas en cada elemento se sitúa usto en la entrada de aire de la m%quina, 0a unidad de mantenimiento deber% montarse siempre en ese orden siguiendo la circulación del aire,
!ilindros 3eum%ticos !ilindros neum%ticos (conocido a veces como cilindros del aire) sea dispositivos mec%nicos cu%les producen uerza a menudo conuntamente con movimiento y se accionan cerca gas comprimido (t*picamente aire), Para realizar su unción los cilindros neum%ticos imparten a uerza por el convertir energ*a potencial de gas comprimido en energ*a cin'tica, $sto es alcanzada por el gas comprimido que puede ampliarse sin entrada de energ*a e2terna que s* mismo ocurre debido al gradiente de la presión estableció por el gas comprimido que estaba en un mayor presión que presión atmos'rica, $sta e2tensión del aire uerza a pistón para moverse en la dirección deseada, $l cilindro es una pieza +ec+a con metal uerte porque debe soportar a lo largo de su vida útil un trabao a alta temperatura con e2plosiones constante de combustible lo que lo somete a un trabao e2cesivo bao condiciones e2tremas, =na agrupación de cilindros en un motor constituye el núcleo del mismo conocido como bloque del motor,
5%lvulas direccionales
$n los circuitos +idr%ulicos las v%lvulas de control direccional llamadas v%lvulas de v*as o v%lvulas direccionales son las que controlan los actuadores dirigiendo su uncionamiento en una dirección u otra permitiendo o bloqueando el paso de aceite o aire ya sean +idr%ulicas o neum%ticas tanto con presión o al tanque, $ste componente dentro del nombre ya tenemos indicada las caracter*sticas del mismo siendo este ormado por el número de v*as seguido del número de posiciones, $l número de v*as nos indica el número de cone2iones que tiene la v%lvula el número de posiciones es el número de maniobras distintas que puede realizar una v%lvula estas posiciones est%n representadas en los esquemas neum%ticos o +idr%ulicos por cuadrados que en su interior indica las uniones que realizan internamente la v%lvula con las dierentes v*as y la dirección de circulación del l*quido o aire o en el caso de una l*nea que sale de una v*a y no tiene unión con otra v*a ser*a en el caso de estar bloqueada esa v*a en esa posición,
5%lvulas /u2iliares !omponentes Para 5acio C /ccesorios 0as v%lvulas au2iliares de>nen el modo de actuar de los accionamientos neum%ticos modi>cando las condiciones de caudal posiciones o secuencias en un circuito, $ntre las v%lvulas podemos nombrar. las reguladoras de caudal uni o bidireccional las v%lvulas de no retorno o de retención las v%lvulas DoE o selectoras de circuito la v%lvula de escape r%pido la v%lvula DCE o de simultaneidad y la v%lvula de secuencia entre otras, 5%lvulas reguladoras de caudal o &uo 0as v%lvulas reguladoras de caudal se utilizan para el control de velocidad de cilindros neum%ticos actuadores as* como tambi'n para la obtención de eectos de retardo de se6ales neum%ticas (temporización neum%tica) permitiendo de esta orma la regulación del tiempo de presurización de un volumen, $2isten b%sicamente dos grupos de reguladores de caudal. F #egulador de caudal bidireccional F #egulador de caudal unidireccional 5%lvulas de no retorno o de retención $stas v%lvulas permiten circulación libre en un sentido bloque%ndola completamente en el sentido contrario, $2isten dierentes tipos constructivos como ser. con cierre a bola a cono disco membrana anillo etc, $2isten v%lvulas de no retorno con cierres de dos tipos. F !ierre por presión de trabao, F !ierre con uerza incorporada. en las cuales la circulación ser% posible cuando la presión venza la resistencia del resorte antagónico de cierre,
5%lvula D"E o Selectora de !ircuitos $sta v%lvula tiene dos entradas y una salida, !uando el aire comprimido llega por cualquiera de las dos entradas autom%ticamente se obtura la otra y el aire circula +acia la salida ocurriendo lo mismo si el aire penetra por la otra entrada desempe6ando en un circuito la unción lógica D"E, 5%lvula de escape r%pido $sta v%lvula permite elevar la velocidad de los 'mbolos de cilindros, !on ella se a+orran largos tiempos de retorno, 0ogra obtener la m%2ima velocidad en los cilindros neum%ticos, 0a misma tiene tres v*as de cone2ión correspondiendo. una a la alimentación otra a la utilización y la restante al escape de modo tal que al alimentar al cilindro una membrana o disco obtura en orma autom%tica el escape de esta orma permite el pasae del aire al interior del cilindro, !uando la v%lvula es puesta a descarga la propia presión en el cilindro desplaza la membrana o disco permitiendo que el aire salga r%pidamente por el escape sin recorrer la conducción que comunica a la v%lvula de escape r%pido con la v%lvula de mando es decir con muy poca p'rdida de carga lo que implica gran velocidad de descarga y tambi'n gran velocidad en el cilindro,
Hispositivos Iidroneum%ticos 0os Sistemas Iidroneum%ticos se basan en el principio de compresibilidad o elasticidad del aire cuando es sometido a presión uncionando de la siguiente manera. $l agua que es suministrada desde el acueducto público u otra uente es retenida en un tanque de almacenamiento de donde a trav's de un sistema de bombas ser% impulsada a un recipiente a presión (de dimensiones y caracter*sticas calculadas en unción de la red) y que posee volúmenes variables de agua y aire, !uando el agua entra al recipiente aumenta el nivel de agua se comprime el aire y aumenta la presión cuando se llega a un nivel de agua y presión determinados (Pm%2,) se produce la se6al de parada de bomba y el tanque queda en la capacidad de abastecer la red cuando los niveles de presión baan a los m*nimos preestablecidos (Pm*n,) se acciona el mando de encendido de la bomba nuevamente, !omo se observa la presión var*a entre Pm%2 y Pm*n y las bombas prenden y apagan continuamente, $l dise6o del sistema debe considerar un tiempo m*nimo entre los encendidos de las bombas conorme a sus especi>caciones un nivel de presión (Pm*n) conorme al requerimiento de presión de instalación y un Pm%2 que sea tolerable por la instalación y proporcione una buen calidad de servicio, !"MP"3$31$S H$0 S4S1$M/ I4H#"3$=MJ14!" =n sistema +idroneum%tico debe estar constituido por los siguientes componentes. =n tanque de presión. !onsta de un ori>cio de entrada y uno de salida para el agua (en este se debe mantener un sello de agua para evitar la entrada de aire
en la red de distribución) y otro para la inyección de aire en caso de que este alte, =n número de bombas acorde con las e2igencias de la red, (=na o dos en caso de viviendas uniamiliares y dos o m%s para edi>caciones mayores), ?4G=#/ 4nterruptor el'ctrico para detener el uncionamiento del sistema en caso de altar agua en el estanque bao,
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0laves de purga en las tuber*as de drenae, 5%lvula de retención en cada una de las tuber*as de descarga de las bombas al estanque +idroneum%tico, !one2iones &e2ibles para absorber las vibraciones, 0laves de paso entre la bomba y el equipo +idroneum%tico entre este y el sistema de distribución, Manómetro, 5%lvulas de seguridad,
Mandos neum%ticos, 0os mandos neum%ticos est%n constituidos por elementos de se6alización elementos de mando y un aporte de trabao, 0os elementos de se6alización y mando modulan las ases de trabao de los elementosde trabao y se denominan v%lvulas, 0os sistemas neum%ticos e +idr%ulicos est%n constituidos por. K $lementos de inormación, K Lrganos de mando, K $lementos de trabao, K$lementos art*sticos, Para el tratamiento de la inormación de mando es preciso emplear aparatos que controlen y dirian el &uido de orma prestablecida lo que obliga a disponer de una serie de elementos que eectúen las unciones deseadas relativas al control y dirección del &uo del aire comprimido, $n los principios de la automatización los elementos redise6ados se mandan manual mec%nicamente, !uando por necesidades de trabao se precisaba eectuar el mando a distancia se utilizan elementos de comando por s*mbolo neum%tico (cuervo), /ctualmente adem%s de los mandos manuales para la actuación de estos elementos se emplean para el comando procedimientos servo-neum%ticos electro-neum%ticos y autom%ticos que eectúan en su totalidad el tratamiento de la inormación y de la ampli>cación de se6ales,
0a gran evolución de la neum%tica y la +idr%ulica +an +ec+o a su vez evolucionar los procesos para el tratamiento y ampli>cación de se6ales y por tanto +oy en d*a se dispone de una gama muy e2tensa de v%lvulas y distribuidores que nos permiten elegir el sistema que meor se adapte a las necesidades, Iay veces que el comando se realiza manualmente y otras nos obliga a recurrir a la electricidad (para automatizar) por razones diversas sobre todo cuando las distancias son importantes y no e2isten circunstancias adversas,
Simbolog*a neum%tica
=niversidad /utónoma del !armen !ampus ll
“Mecánica”
Maestra. 4ng, ose>na P'rez S%nc+ez
/lumno. Benny Gabriel Guzm%n Santini
N DGE
