1.1 Conceptos Basicos de Neumática PDF

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CONCEPTOS BASICOS DE LOS ELEMENTOS DE UN CIRCUITO NEUMATICOS ( APLICABLES PARA CIRCUITOS HIDRAULICOS)...

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SISTEMAS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS DE POTENCIA. UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN, FUNDAMENTOS Y SIMBOLOGÍA DE HIDRÁULICA Y NEUMÁTICA.

TEMA: 1.1 CONCEPTOS BÁSICOS DE NEUMÁTICA

07/09/2020

SAN ANDRES TUXTLA, VERACRUZ

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1.1 CONCEPTOS BÁSICOS DE NEUMÁTICA

INTRODUCCIÓN • La neumática estudia el comportamiento del aire comprimido mediante presión y sus efectos mecánicos. la neumática es el conjunto de las aplicaciones (transmisión y transformación de fuerzas y movimiento) que utilizan la energía acumulada en el aire comprimido.

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HISTORIA • El uso del aire comprimido ya se realizaba en la antigüedad para enfriar metales (se utilizaba un fuelle que soplaba aire comprimido sobre el metal al rojo vivo). Sin embargo es a partir del siglo XIX cuando empieza a emplearse el aire comprimido para transportar y transmitir energía.

• Aproximadamente a mitad del pasado siglo XX (sobre 1950) se comienza aplicar la neumática a los procesos de fabricación industrial que hoy conocemos.

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COMPOSICIÓN DEL AIRE ●

El aire que respiramos es elástico, comprimible y es un fluido.

●

Damos por hecho que el aire llena todo el espacio que lo contiene.

●

El aire se compone básicamente de nitrógeno y de oxígeno. Composición por Volumen Nitrógeno 78.09% N2 Oxígeno 20.95% O2 Argón 0.93% Ar Otros 0.03% COMPOSICIÓN DEL AIRE.

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PRESIÓN ATMOSFÉRICA La presión atmosférica es el peso de la columna de aire que hay sobre cualquier punto o lugar de la tierra y es por tanto el peso por unidad de superficie. Cuanto mayor es la altura, menor es la presión atmosférica y cuanto menor es la altura y más se acerque a nivel del mar, mayor será la presión. La presión atmosférica es causada por el peso del aire sobre nosotros. Ésta es menor cuando subimos una montaña y mayor al descender a una mina.

La presión varía con las condiciones atmosféricas.

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¿QUÉ ES LA NEUMATICA? “La neumática es la técnica que se dedica al estudio y aplicación del aire comprimido, a su vez trata del aprovechamiento del mismo” Es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y, por tanto, al aplicarle una fuerza se comprime, mantiene esta compresión y devuelve la energía acumulada cuando se le permite expandirse, según dicta la ley de los gases ideales.

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¿QUÉ ES EL AIRE COMPRIMIDO? ●

Aire comprimido es una fuente de energía disponible para efectuar trabajo.

El ejemplo más básico de aire comprimido es una bomba de aire para inflar una llanta de bicicleta. ●

¿Dónde encontramos su aplicación?

En cualquier parte, desde: Consultorio dental hasta en minas y más. Los hospitales hasta industrias metalúrgicas. Las industrias de bebidas hasta trenes. Frenos de camiones hasta líneas de producción.

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PROPIEDADES DE AIRE COMPRIMIDO

Fluidez

Comprensibilidad

Elasticidad

No ofrecen ningún tipo de resistencia al desplazamiento.

Un gas se puede comprimir en un recipiente cerrado aumentando la presión.

La presión ejercida en un gas se transmite con igual intensidad en todas las direcciones ocupando todo el volumen que lo engloba.

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CONCEPTOS ●

La presión: es una magnitud física que mide la proyección de la fuerza en dirección perpendicular por unidad de superficie, y sirve para caracterizar cómo se aplica una determinada fuerza resultante sobre una línea. Se expresa en Pa.

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Caudal de aire comprimido: es la cantidad de aire comprimido, medido como volumen, suministrado por el compresor por unidad de tiempo. El caudal se tiene que referir siempre a las condiciones de temperatura, presión y humedad en que se ha medido. Generalmente se expresa en m3/min, litros/min o m3/h.

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CONCEPTOS ● La temperatura: es una magnitud referida a las nociones comunes de calor medible

mediante un termómetro, está relacionada directamente con la parte de la energía interna conocida como energía cinética.

●

Volumen: es el espacio que ocupa un cuerpo. La unidad de volumen en el sistema internacional es el metro cuadrado

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ENERGÍA Y POTENCIA La potencia: Es el trabajo realizado en la unidad de tiempo (t) P=W/t Su unidad de medida en el SI es el vatio (w). Se obtiene cuando se realiza un trabajo de 1J durante un segundo. 1W=1J/1S. ●

Energía: Es la capacidad para producir un trabajo. Su unidad de medida en el SI es el julio (J), la misma que el trabajo. ●

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UNIDADES DE PRESIÓN

La presión es la relación entre una fuerza y la superficie sobre la que se aplica

Presión atmosférica: es la presión que ejerce el aire presente en la atmósfera sobre la superficie terrestre. A 20º C, con 65 % de humedad, sobre el nivel del mar, la presión atmosférica corresponde a 1,013 bar y varía en función de la altitud. En los cálculos este valor se redondea a 1 bar sin considerar la altitud. Presión relativa: es la presión que viene indicada por los instrumentos en los circuitos neumáticos. 07/09/2020

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PRESIÓN • Presión absoluta: es la suma de las presiones atmosférica y relativa (utilizada para el cálculo del consumo de los cilindros). • Vacío: Se entiende como un espacio o un volumen cerrado privado de materia. Se tiene vacío cuando el valor de la presión es inferior a la atmosférica y se define como vacío absoluto cuando la presión absoluta y la atmosférica son iguales a cero. • Unidades de medida: El vacío se expresa como presión negativa en diversas unidades de medida: bar, Pa, Torr, mmHg, ,% de vacío.

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PRESIÓN • Presión máxima admisible(PMA): Es el mayor valor de presión efectiva a la que puede ser sometido un elemento de la instalación. • Presión de entrada(Pe): presión del aire comprimido a la entrada de un componente neumático. • Presión de salida (Ps): presión del aire a la salida de un componente neumático.

• Presión diferencial (∆P): diferencia entre la presión de entrada y la de salida en un componente neumático de la instalación

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FUNDAMENTOS FÍSICOS • Esta tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es una mezcla de gases cuya composición volumétrica es aproximadamente la siguiente:

Composición volumétrica del aire

78% de Nitrógeno

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20% Oxigeno

1% Hidrogeno

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1% Una mezcla de dióxido de carbono (C02), gases nobles (Helio, Neon, Argon), polvo atmosférico y vapor

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ELEMENTOS DE UN SISTEMA NEUMÁTICO • Los componentes o elementos básicos de un sistema neumático industrial son casi universales, a pesar de la gran variedad de especificaciones disponibles para las unidades individuales. A continuación se detalla cuales son los componentes básicos que forman parte de cada sistema neumático:

• Compresor • Válvula de retención

• Acumulador • Válvula direccional • Actuador

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CIRCUITO NEUMÁTICO • Dispositivo formado por un conjunto de elementos unidades entre si a través de los cuales puede circular el aire comprimido.

Componentes de un circuito neumático ❑Grupo compresor: suministra la presión necesaria al aire para que pueda circular por el circuito. ❑Tubería: canalizan el caudal de aire hasta los elementos de trabajo

❑Actuadores neumáticos: son los que desarrollan el trabajo. Se denominan cilindros ❑Elementos de distribución: permiten o impiden el paso de aire y lo suministran a los distintos elementos de trabajo. Se denominan válvulas ❑Elementos auxiliares: desempeñan distintas funciones

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CIRCUITOS NEUMÁTICOS 1. Circuito de anillo cerrado: Aquel cuyo final de circuito vuelve al origen evitando brincos por fluctuaciones y ofrecen mayor velocidad de recuperación ante las fugas, ya que el flujo llega por dos lados. 2. Circuito de anillo abierto: Aquel cuya distribución se forma por ramificaciones las cuales no retornan al origen, es más económica esta instalación pero hace trabajar más a los compresores cuando hay mucha demanda o fugas en el sistema

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LEY DE BOYLE - MARIOTTE • P1 · V1 = P2 · V2; T = cte

El volumen es inversamente proporcional a la presión: • Si la presión aumenta, el volumen disminuye. • Si la presión disminuye, el volumen aumenta. • Esta ley física puede ser aprovechada para conseguir un resorte o amortiguador, donde la fuerza no sea proporcional al desplazamiento, sino que constante. 07/09/2020

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LEY DE GAY LUSSAC A volumen constante, la presión absoluta de un gas es directamente proporcional a la temperatura. El presión del gas es directamente proporcional a su temperatura: •Si aumentamos la temperatura, aumenta la presión. •Si disminuimos la temperatura, disminuye la presión.

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COEFICIENTE DE VÁLVULA "C" Y "B" La recomendación CETOP RP50P (tomada de la normativa ISO 6358) nos da una expresión del caudal en base a dos coeficientes experimentales: - La conductibilidad “C” - Relación crítica de la presión “b” • La conductividad C = Q*/P1 es la relación entre el caudal máximo Q y la presión absoluta de la entrada en condiciones de flujo sónico y una temperatura del aire de 20°C.

• El grado crítico b = P*2/P1 es la correlación entre la presión absoluta de salida P2 y la presión absoluta de entrada P1 por el que el flujo se hace sónico.

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COEFICIENTE HIDRÁULICO KV • El coeficiente hidráulico permite calcular el caudal de líquido que atraviesa una válvula utilizando la siguiente relación:

Con esta unidad el coeficiente de flujo “Kv” representa el caudal de agua en litros por minuto que atraviesa la válvula con una pérdida de carga de 1 bar. 07/09/2020

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CAUDAL NOMINAL QNn • El caudal nominal es el flujo en volumen (expresado en las condiciones normales) que atraviesa la válvula con una presión relativa de entrada P1 = 6 bar (7 bar absolutos) y con una caída de presión de 1 bar, correspondiente a una presión relativa de salida P2 = 5 bar (6 bar absolutos).

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LA NEUMÁTICA SE EMPLEA PARA LAS SIGUIENTES FUNCIONES: • • • •

Detección de estados mediante sensores. Tratamiento de informaciones mediante procesadores. Accionamiento de actuadores mediante elementos de control. Ejecución de trabajo mediante actuadores.

Aplicaciones generales de manipulación: • • • • •

Sujeción de piezas. Desplazamiento de piezas. Posicionamiento de piezas. Orientación de piezas. Bifurcación de flujo de materiales.

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APLICACIONES DIVERSAS TÉCNICAS ESPECIALIZADAS ➢ ➢ ➢ ➢ ➢

➢ ➢ ➢ ➢ 07/09/2020

Embalaje Llenado Dosificación Accionamiento de ejes Apertura y cierre de puerta Transporte de materiales Giro o rotación de piezas Apilado de piezas Estampado de piezas SAN ANDRES TUXTLA, VERACREUZ

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CONCLUSIÓN • Los sistemas neumáticos son sistemas mecánicos que utilizan gases comprimidos. Son similares a los sistemas hidráulicos, que son sistemas mecánicos que utilizan líquidos en la transferencia de fuerzas.

• Entonces esto se refiere al estudio del movimiento del aire. Se desarrolla ampliamente en industria con el desarrollo paralelo de los sensores a partir de 1950. Parte de la mecánica que estudia el comportamiento de los gases sometidos presión. Si ejercemos fuerza sobre el aire contenido en un recipiente cerrado, se comprime (reduce su volumen) y presiona las paredes del recipiente. El aire comprimido e una forma de almacenar energía mecánica, que puede ser usada posteriormente para producir trabajo.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS • Deppert / K. Stoll (1977). Aplicaciones de la Neumática. Marcombo - Boixareu Editores • Serrano, A. (2008). Neumática. España: Thomson Editores Spain • P. Croser, F. Ebel: Neumatica básica. Festo Didactic. Esslingen 2003

• http://www.sir.es/web/uploads/pdf/8/Neum%C3%A1tica.%20Conceptos%20b%C 3%A1sicos.pdf • https://iesvillalbahervastecnologia.files.wordpress.com/2012/06/apuntesneumc3a1tica.pdf

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SISTEMAS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICA DE POTENCIA. GRUPO: 702-B DOCENTE: VÍCTOR PALMA CRUZ ALUMNOS: BAXIN FERMAN RAUL CHIGO POLITO JOSÉ GUADALUPE OROZCO XOLO LUIS DAVID CHONTAL MALAGA MARCO ANTONIO CRUZ MORENO LEONEL

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