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domingo, 12 de junio de 2016

Fundamentos teoricos de neumatica

Aplicación de la neumática:

    La tecnología de la neumática se refiere al estudio del comportamiento y aplicación del aire comprimido. Aun cuando la ciencia del aire era conocida por el hombre desde hace siglos, no se aplicaba mucho en la industria antes de la segunda guerra mundial (1939-1944).
 
 Durante la guerra, muchas industrias en todos los países occidentales desarrollados empezaron a cambiar para emplear cada vez mas equipo y maquinaria automáticas. Muchos de estos eran accionados y retroajustados con dispositivos y accesorios accionados neumaticamente, con fines de activación y otras actividades, para satisfacer la repentina necesidad de una mayor producción de artículos bélicos con la escasez de mano obra técnica calificada.

   Esta fue la época en que se inicio el concepto actual de automatización, incitando al hombre a usar aire comprimido en las plantas de producción. En la actualidad, las herramientas y accesorios accionados por aire comprimido son una imagen común en cada una de las industrias, y en todas ellas, no solo en los países tecnológicos avanzados, sino incluso en aquellos en donde las actividades industriales se encuentran en su etapa inicial. Con la introducción a la neumática en el proceso de la fabricación, la industria se beneficia con un medio mas barato de automatización, el cual, si utiliza un buen juicio, puede llevar el costo de producción hacia un nivel mucho mas bajo

  Características de la neumática:

1.- Amplia disponibilidad del aire.
2.- Comprensibilidad del aire.
3.- Facilidades para transportar el aire en recipientes a presión, contenedores y tubos largos.
4.- Características del medio de ser a prueba de incendio.
5.- Construcción sencilla de los elementos neumáticos y facilidad en su manejo.
6.- Alto grado de facilidad de control de la presión, velocidad y fuerza.
7.- Posibilidad de un fácil, pero razonablemente confiable, control a distancia.
8.- Mantenimiento mas fácil.
9.- Costo comparativamente más bajo en relación con otros sistemas.
10.- Características del medio de ser  a prueba de explosión.

 En comparación con el sistema hidráulico, el sistema neumático tiene mejores ventajas de operación, pero hasta ahora no puede reemplazar a aquél, por lo que se refiere al requisito de potencia y de exactitud de operaciones.

Principios físicos:

Aire. La tierra esta rodeada por aire hasta una altura de aproximadamente 1600 km, desde la parte superior del suelo. Se sabe que el aire mas cercano al suelo es mas denso, en tanto que, al subir, la densidad del aire empieza a disminuir. Esta capa gaseosa de aire alrededor de la tierra se conoce como atmósfera. El aire es invisible, incoloro, inodoro y sin sabor. Las principales constituyentes del aire, en volumen, son 78% de nitrógeno, 21% de oxigeno y un 1% de bióxido de carbono y otros gases, incluyendo cierta cantidad de vapor de agua. Aunque se encuentra que todos estos componentes del aire conservan sus propiedades particulares, para todos los fines piráticos; ese aire, que es una mezcla de varios elementos químicos, cumple con las leyes de los gases, precisamente como cualquier otro gas perfecto o ideal.

Presión atmosférica:

 El aire que rodea a la tierra ejerce una presión sobre la superficie de la misma. La presión de los gases se debe a la acción y reacción de los átomos intermoleculares de ellos. Se ha observado que la actividad intermolecular empieza a disminuir hasta que se suspende por completo la temperatura del cero absoluto. La medida de la presión atmosferica al nivel normal del mar es de 760 mm de mercurio. Esto también es equivalente a :

   760 mm de Hg= 76 cm de Hg.
                          = 1.013 Bar.
                          = 10 m de columna de agua.

Leyes de los gases:

Ley de Boyle:
   Esta ley afirma, si la temperatura permanece constante, la presión de una masa confinada de gas variara inversamente su volumen. Por consiguiente, si P la presión absoluta de un gas y V es un volumen, según la ley de Boyle:


Ley de charles:
  Esta ley afirma, que si permanece la presión constante, el volumen de una masa de gas variará directamente según su temperatura absoluta.

   Si T1 y T2 son las temperaturas absolutas y final, respectivamente, y V1 y V2 son los volúmenes inicial y final de una masa dada de gas, entonces:


 Leyes combinadas de los gases:
   Para la misma mas de gas que sigue las leyes de un gas ideal, las dos leyes antes enunciadas se pueden expresar en una forma combinada, como sigue:

En donde: 

P= presión absoluta (Kg/Cm2)(abs) u otras unidades.
V= Volumen (m3).
T= Temperatura absoluta (K).
M= masa del gas (Kg).
R= constante del gas.

La constante de los gases (R) es la cantidad de trabajo requerida para elevar la temperatura de una masa de 1kg del gas en un kelvin.

Unidad de presión:

     Aunque en kg/cm2 todavía se usa como unudidad de presión, en realidad no es del todo correcto. Al ser el kilogramo la unidad de masa, no deberia usarse como unidad de fuerza(en tal caso, a menudo se describe kgf, para indicar que se trata de kilogramo fuerza), De acuerdo con el sistema SI de unidades, la unidad de fuerza es el newton (N) y la de area es el metro cuadrado (m2). Por lo tanto la unidad de presión, segun la definición de esta, debe ser 1 N/m2.
   1 N/m2 se llama 1 pascal (Pa) en el sistema SI.

Segun las normas ISO, 10000 Pa = 1 bar, o sea 10e5 Pa= 1 bar. En donde el bar se ha aceptado como una unidad adicional de presión, para el uso industrial, en el sistema SI:

                       1 bar = 10e5 Pa = 10 e5 N/m2.
                       1 bar = 1000 mbar= 750 torr, 1 torr= 1 mm de Hg.

Medición del volumen:

    En el sistema metrico, una unidad usada con frecuencia para medir volumenes es el litro (L; 1 L es, por definición, 1 dm3, es decir, 1 L= 10 e-3 m3). Al ser el aire un material comprensible, el volumen cambia segun la presión. De acuerdo con la ley de boyle, a temperatura constante, la presión y el volumen de una masa contenida de aire son inversamente proporcionales. Pero en todas las estimaciones practicas solo se considera la necesidad de aire a la presión atmosferica normal. La capacidad de un compresor  se expresa por: i) La cilindrada o volumen barrido y ii) La cantidad de aire, a la presion atmosferica, por minuto que puede entregar, a una velocidad particular.

    El calculo del volumen barrido y la entrega de aire libre se puede realizar, para los compresores del tipo reciprocante, como se indica acontinuación:

  Volumen barrido= area de la sección transversal del cilindro x la carrera x rpm.
Entraga de aire= volumen  barrido x eficiencia volumetrica  (Nvol); es decir:

Ql = Qb Nvol.

en donde Qb= volumen barrido,  Ql = entrega de aire libre.

Unidad FRL:


  Evidentemente, el aire succionado por el compresor no se encuentra del limpio, debido a la presencia de diversos tipos de contaminante de la atmósfera. Es más, el aire que se alimenta al sistema desde el compresor se contamina mas, en virtud de la generación de contaminantes corriente abajo. También es un hecho que la presión del aire rara vez permanece estable debido a la posibilidad de fluctuaciones en la linea. Por consiguiente, para poder suministrar aire comprimido limpio, puro y sin contaminación, es necesario filtrar el aire. El rendimiento y exactitud del sistema depende en gran parte de la estabilidad de la presión del suministro de aire. Por lo tanto, un filtro de aire y un regulador de presión en linea ocupan un lugar importante en el sistema neumático, junto con un tercer componente: un lubricador de la linea de aire. La función principal del lubricador es proporcionar el aire con una película lubricante de aceite. Estas tres unidades en conjunto se conocen unidad de servicio o unidad FRL, De donde, los tres elementos principales de una FRL son:

1. Filtro de aire.
2. Regulador de presión.
3. Lubricador.

Filtro de aire:

  Los filtros de aire se usan en un sistema neumático para realizar las siguientes funciones principales:

1. Impedir la entrada de contaminantes sólidos al sistema.
2. Condensar y extraer el vapor de agua que se encuentre presente en el aire que pasa por el.
3. Retener todas las partículas con tamaño inferior a una micra que puedan plantear un problema en los componentes del sistema.

Regulador de presión:

   La función principal de esta válvula es regular la presión entrante al sistema, de modo que pueda fluir la presión deseada del aire en una condición estable.

Lubricador:

    En la mayor parte de los sistemas neumáticos, en primer lugar se filtra el aire comprimido, y en seguida, se regula hasta tener la presión especifica y se hace pasar por un lubricador con el fin de formar una neblina de aceite y aire con la única finalidad de proporcionar ubicación a los componentes correlativos de válvulas, cilindros, etc.






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