Neumática Industrial .pdf

Diseñar, construir y probar circuitos circu itos neumáticos. Tener conocimiento de los últimos últ imos avances y desarrollo. Encontrar y corregir fallas sencillas en sistemas. Aplicar la neumática y en la automatización de procesos industriales. AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO

MODULO 1: NEUMÁTICA INDUSTRIAL INDUSTRIAL

OCTUBRE – 2005

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Prin Princi cipi pios os físi físico cos s y prop propie ieda dade des s del del aire aire.. Produ Producc cción ión de aire aire comp comprim rimid ido. o. Preparación del aire comprimido para su utilización. Const onstru rucc cció ión n, fun funcio cionami namie ento nto y simb simbol olog ogíía de los los elem elemen ento tos s neum neumát átic icos os de trab trabaj ajo. o. Const onstru rucc cció ión n, fun funcio cionami namie ento nto y simb simbol olog ogíía de los los elem elemen ento tos s neum neumát átic icos os de trab trabaj ajo. o. Mandos. andos. Defi Definic nición ión,, carac caracte terí ríst stic icas as y tipos tipos.. Construcción e interpretación de planos de circuitos circuitos neumáticos. neumáticos. Construcción de circuitos neumáticos básicos. Simulación y activación de circuitos neumát neumáticos icos por computa computador dor..

1S 1 1S2 1S3

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AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO


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INTRODUCCIÓN  El

término neumática se deriva de la expresión griega “pneuma” que significa hálito, soplo, aire.

 El

aire para las aplicaciones a plicaciones lo obtenemos del manto gaseoso con el que está envuelta la tierra, cuya composición por unidad de volumen es 78% de Nitrógeno, 20% de Oxígeno, 1.3% de gases nobles (Helio, Argón, Argón, Neón), y cantidades menores de anhídrido carbónico, vapor de agua y partículas sólidas.

 La

densidad del aire en la troposfera es de 1,293 Kg/m3.



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EVOLUCIÓN HISTÓRICA  El

ser humano lleva en sus pulmones el compresor mas natural y eficiente, puede tratar 100 lt/min de aire ejerciendo una presión de 0.02 a 0.08 bar, bar, es de d e seguridad inigualable y los costos de funcionamiento son nulos.

 El

aire tomó consistencia científica a partir del siglo XVII, cuando fué objeto de estudio de los científicos como Torriceli, Pascal, Boyle, Marriotte, Gay Lussac, etc.



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SUCESOS NOTABLES 1881.

Se instaló en París una central de producción de aire comprimido para el mando de un reloj que marcaba la hora exacta, accionada por los impulsos que llegaban desde la planta.

1886.

El Dr. Dr. Poblet inventa el ascensor a scensor de aire comprimido.

1888.

Funciona en París la primera central de compresores.



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 1 8 90 .

Se suscitaron controversias sobre la rentabilidad de l aire comprimido en competencia con la máquina de vapor, el motor de gas y la electricidad.

 1 8 91 .

El profesor Riedler construyó el primer gran gran compre presor sor de dos esca callone ones.

 1 9 34 .

El profesor Lysholm presenta en Suecia la patente del compresor de tornillo, con dos rotore rotoress circul circulare ares. s.

9500. 195

La prod produ ucc cciión de compresores ores de tornillo se real realiz izaa en ca cant ntiidade dadess cons consid ider erab ablles es..



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PROPIEDADES DEL AIRE COMPRIMIDO Ventajas

Desventajas

• Abun Abunda dant nte e

• Ruido

•Transporte

•Fuerza

•Almacenable

•Señales Lentas

•Temperatura

•Preparación

•Antideflagrante

•Compresibilidad

•Limpio

•Costos

•Constitución de los Elementos •Velocidad



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COMPOSICIÓN DEL AIRE CONCEPTO DE AIRE LIBRE: Aire atmosférico a la presión y temperatura normales. (N lt/min). “Compressed Air Air Gas Institute” de USA. T = 20 °C P = 1.033 Kg/cm2 HR= 36% “Comite Europeen des transmisions oléohydrauliques oléohydrauliques et pneumatiques”. CETOP RP 44P. T = 20 °C P = 1.013 bar HR = 35% AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO


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CONVERSIÓN DEL AIRE LIBRE

Q = Q1 Q1 [(P [(P + 1. 1.03 033) 3) / 1. 1.03 033] 3] Q: Q1: P:

Litros de aire libre por minuto. Lit Litros ros de de air airee com comprim primid ido o por minu inuto. to. Presión de aire comprimido en bar. bar.

La cantidad de aire realmente suministrada por el compresor es de 20 al 25% menor que la indicada. AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO


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MAGNITUDES FUNDAMENTALES •

PRESIÓN: Es el cociente de dividir una fuerza por la superficie que recibe su acción. P

F P

A

F 

CAUDAL: CAUDAL: Es el e l volumen de fluido que pasa por una sección transversal de una tubería o conducto por cada unidad de tiempo.

Q

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

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m seg

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TIPOS DE PRESIÓN presión atmosférica. es aquella ejercida por las moléculas del aire contenidas en la atmósfera sobre los cuerpos; su valor depende de la altitud en la que se mida

Estratosfera

presión manométrica. es aquella que excede la presión atmosférica y esta contenida en un depósito cerrado

vacío. es la presión menor a

cero absoluto

Atmósfera

presión atmosférica depresión o vacío presión manométrica

la atmosférica



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LEY DE GASES •Los procesos de compresión son aquellos

en los que el fluido se comprime y se desplaza.

•El fluido a comprimir puede puede asimilarse a un

gas perfecto mientras los procesos de compresión no excedan los límites.

•Las leyes de los gases perfectos enlazan

íntimamente la presión, el volumen y la temperatura. f(p,V,T)=0. AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO


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No sepuede mostrar laimagen en estemomento.

y como todos los gases cumple con la ley general de los gases

Expansibilidad Compresibilidad



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El aire comprimido contiene impurezas que pueden causar interrupciones en los mandos neumáticos.

Estas impurezas son en general: •Gotas de Agua •Polvo •Restos de aceite de los compresores •Oxido •Cascarillas y similares Debido a que el aire comprimido toma contacto con los diversos elementos de trabajo, mando y señal se debe trat tratar ar de elim elimin inar ar dich dichas as impu impure rez zas. as. Mediante la preparación del aire compr mprimid mido se aumen menta la duración de los los eleme element ntos os..



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EL AIRE COMPRIMIDO SUCIO Y HUMEDO CUESTA DINERO •Le roba al sistema energía útil. •Lineas de aire corroidas por goteras •Disminuye la potencia y eficiencia de las herramientas herram ientas neumáticas •Incrementa los gastos de mantenimiento y reparación •Los lubricantes son arrastrados de las herramientas neumáticas. •Las partículas sólidas desgastan las superficies. •Contribuye a Aumentar los productos desgastados.



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En la aspiración y compresión del aire atmosférico llega el agua, en forma de vapor a la red de aire comprimido. La cantidad de agua se forma en función de la humedad relativa del aire, dependiendo de ésta, de la temperatura del aire y de la presión. AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO


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El aire atmosférico siempre contiene humedad, o vapor de agua. Cualquier baja en la temperatura o incremento en la presión causará la condensación de la humedad del aire Humeda dad d Rela Relattiva: iva: es la cantidad de • Hume de agua que en un m3 de aire puede admitir a una determinada presión y temperatura. Humeda dad d Abso Absolu luta ta:: es la cantidad de •Hume agua que contiene un m3 de aire. AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO


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Condensación: es el cambio de vapor de agua a agua líquida. Este fenomeno se ve afectado bajando la temperatura o incrementando la presión. Punto de Saturación: Saturación: es el punto en el cual el aire retiene todo el vapor de agua que pueda. ( 100% de humedad relativa) Punto de Rocío: Temperatura a la la cual el vapor de agua del aire se condensa. Punto de Rocío a presión : es más explicativo porque indica, a una presión dada, la temperatura a la cual se forman condensados en las líneas de aire comprimido.



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El vapor de agua y otros contaminantes del aire ambiental entran por el compr mpresor. Un met metro cubico de aire aire ambie ambient ntal al conti contien ene: e: El incremento en la presión normalmente causará que la humedad se condense en el aire. De cualquier forma durante el proceso de compresión, la temperatura del aire asciende debido al calor de fricción, incre incremen menta tand ndo o tambi también én su habil habilida idad d para retener el vapor de agua. AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO


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NEUMATICA NEUMATICA

Producción de trabajo mediante el aprovechamiento de la energía potencial del aire comprimido



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MODULO 1: NEUMÁTICA INDUSTRIAL

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COMPRESORES Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado. Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una esta estaci ción ón cent centra ral. l. 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. Es muy importante que el aire sea puro. Si es puro el generador de aire comprimido teMIRKO ndVILLAR ráLIENDO una larga d ur1:aNEUMÁTICA ción . L AUTOR: MODULO INDUSTRIA INDUSTRIAL OCTUBRE – 2005

TIPO DE COMPRESORES



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ACUMULADORES El acumulador o depósito sirve para estabilizar el suministro de aire comprimido. Compensa las oscilaciones de presión en la red de tuberías a medida que se consume aire comprimido. Gracias a la gran superficie del acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este motivo, en el acumulador se desprende directamente una parte de la humedad del aire en forma de agua



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El tamaño de un acumulador de aire comprimido depende: • Del caudal caudal de de sumin suminist istro ro del del compres compresor or • Del Del cons consum umo o de aire aire • De la red de de tuberí tuberías as (volum (volumen en suplem suplement entario ario) ) • Del Del tip tipo o de de reg regul ulac ació ión n • De la la diferen diferencia cia de presi presión ón admis admisible ible en el el interior de la red. Determinación del acumulador cuando el compresor funciona Intermitentemente



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Red Abierta

Red Anillo Disposición de la tuberia en cuello de ganzo. Inclinación minima de un 1% AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO


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En caso de que los refrigeradores intermedios y final no sean suficientes para obtener ner aire compr mprimid mido compl mpletamente seco, se debe realizar un proceso ceso de secado de aire. Esta fuerte reducción sólo es necesaria en casos de aplicación muy especiales.



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PROCESO QUIMICO: Admitir QUIMICO: Admitir en una materia sólida o líquida, otra gaseosa o líquida. Este proceso se caracteriza por: •Simple Montaje de Instalación •Reducido desgaste Mecánico •No nesecita energia extra de aportación

1) Filtro previo separa grandes cantidades de agua y de aceite.

2) La masa de secado extrae del aire las gotas de agua. La masa de secado debe ser removida regularmente del absorvedor ( 2a 4 veces por año ) AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO

3) La masa de secado se mezcla con el agua y llega al deposito de recuperación.


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PROCESO FISICO: Depositación de sustancias sobre la superficie de cuerpos solidos. Este proceso se caracteriza por: •Adsorve agua hasta el 40% de su peso. •Utilisa un material desecante (AluminaGel, dioxido de silicio) •Aplicaciones en exteriores.

1) El aire comprimido pasa a traves del Gel el cual adsorve el agua.

2)Cuando se satura el Gel se Bajo las condiciones normales se debe cambiar el material de secado cada 2-3 años AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO

regenera

3) Cuando un secador esta secando el otro esta regenerando.


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Si se enfría el aire comprimido a una temperatura más baja que el punto de rocío, aparece una condensación y se separa el agua. •El aire caliente se nfria mediante el intercambiador de calor aireaire. •El condensado de aceite y de agua se evacua del intercambiador de calor, calor, a traves del separador. •Este aire pasa por el grupo frigorifico y se enfria más m ás hasta una temperatura de 1,7°C y se elemina por segunda vez el agua y el aceite condensados. AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO


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El filtro tiene la misión de extraer del aire comprimido circulante todas las impurezas y el agua condensada.

El filtro de aire comprimido puede suministrar aire comprimido bastabte limpio y antte todo sec an eco o. El filtro de aire comprimido puede incorporarse individualmente o formando una unidad completa junto con el lubricador y el regu re gula lado dorr de pr pres esió ión n AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO


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MANTENIMIENTO •Re •Revisi visión ón Peri Period odic ica a del del est estado ado del del Filt Filtro ro

Purgar el condensado cuando se ha alcanzado la marca de nivel máximo. AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO

•Limpieza del cartucho filtrante de las impurezas y y las particulas de óxido que quedan retenidas en él, si no se realiza esta operación se va reduciendo el caudal de aire. MODULO 1: NEUMÁTICA INDUSTRIAL INDUSTRIAL

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Si aún hubiera mayores cantidades de suciedad en el mando y no fuera posible un vaciado del condensado con regularidad pueden aplicarse purga purgass automá automátic ticas. as. MANTENIMIENTO

•Pu Purg rgaa ma manu nual al pe peri riod odic ica. a. •Desarme de la purga para

limpie lim pieza za int intern erna. a.



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El regulador tiene la misión de mantener la presión de trabajo (secundaria) lo mas constante posible independiente de la fluctuaciones que sufre la presión de red y del consumo de aire.

Presiones demasiado altas producen grandes pérdidas de carga y desgaste elevado. AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO

Presiones demasiado bajas no dan económia, ya que en consecuencia tenemos rendimientos malos MODULO 1: NEUMÁTICA INDUSTRIAL INDUSTRIAL

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El lubricado tiene la misión de lubricar los elementos neumáticos en medida suficiente.

El lubricante previene un desgaste prematuro de las piezas móviles, reduce el rozamiento y protege los elementos contra corrosión.



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La unidad de mantenimiento representa una combinación de los siguientes elementos •Filtro de aire

comprimido •Regulador de Presión •Lubricador de aire

comprimido. AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO


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•Rápido desgaste de piezas móviles en cilindros y valvulas •Formación de gotas de agua en las conducciones •En el lubricador se deposita agua. •Velocidad lenta de los elementos de trabajo. •Los silenciadores de las válvulas se ensucian •Velocidad lenta de los elemntos de trabajo AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO


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•Examinar los diferentes elementos de la unidad

de mantenimiento •Condensación en el filtro de aire •Cartucho filtrante en el filtro de aire •Graduación del regulador de presión •Graduación del lubricador de aire comprimido •Utilización del aceite adecuado •Sentido de paso de la unidad de mantenimiento HOME AUTOR: MIRKO VILLAR LIENDO


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