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1. INTRODUCCIN
En la actualidad, la necesidad de automatizar la produccin no
afecta nicamente a las
grandes empresas, sino que tambin a la pequea industria. Incluso
la industria artesana se ve
obligada a desarrollar mtodos de produccin racionales que
excluyan el trabajo manual y no
dependan de la habilidad humana. La fuerza muscular y la
habilidad manual deben sustituirse por la
fuerza y precisin mecnica. La fuerza neumtica puede realizar
muchas funciones mejor y ms
rpidamente, ms de forma regular y sobre todo durante ms tiempo
sin sufrir los efectos de la
fatiga.
Comparando el trabajo humano con el de un elemento neumtico, se
comprueba la
inferioridad del primero en lo referente a capacidad de trabajo.
No obstante, sustituir actividades
manuales por dispositivos mecnicos y neumticos, slo es un paso
dentro del proceso de
automatizacin de la produccin industrial.
Este paro est encaminado, al igual que otros muchos, a obtener
el mximo provecho con un
costo mnimo. La utilizacin de la mquina adecuada en cada caso
ser la forma de evitar que la
adquisicin de costosos equipos que encarezcan el producto de
forma desproporcionada, pudindose
dar el caso de que una mquina especial construida con elementos
de serie y que se adapte
exactamente a las necesidades del proceso de fabricacin, resulte
ms econmica que una mquina
estndar. Otro factor importante es el problema de la escasez de
personal para segn que tipo de
trabajos. Visto a largo plazo, se advierte una tendencia
regresiva en el nmero de empleados de las
industrias que realizan trabajos muy repetitivos, lo cual no
solamente es debido a la creciente
automatizacin, sino que en un futuro prximo no se encontrar
personal para ciertos tipos de
trabajos.
La energa neumtica no es utilizable en todos lo casos de
automatizacin. Las posibilidades
tcnicas de la neumtica estn sometidas a ciertas limitaciones en
lo que se refiere a fuerza, espacio,
tiempo y velocidad en el proceso de la informacin. Esta
tecnologa tiene su ventaja ms importante
en la flexibilidad y variedad de aplicaciones en casi todas las
ramas de las ramas de la produccin
industrial.
La neumtica presta en la prctica industrial una esencial
aportacin como magnfico medio
de racionalizacin y automatizacin.
La automatizacin de dispositivos, maquinaria y procesos
industriales aplicando la tcnica
neumtica, ha sido posible debido a la existencia de una gran
variedad de elementos de trabajo,
mando y regulacin que permiten una construccin econmica,
sencilla y confiable.
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Qu es Automatizar?
Es liberar al hombre de manipulaciones repetitivas que requieren
poco o ningn esfuerzo
mental. Sobre todo en el desarrollo de trabajos en las cuales
hay que observar forzosamente un
determinado orden de procesos individuales; unos dispositivos
adecuados pueden suplir sta
actividad humana de forma ms rpida, con una calidad constante y
perseverancia incansable.
Para la utilizacin correcta de los elementos neumticos en la
automatizacin industrial, es
necesario conocer la estructura y el funcionamiento de stos
equipos. Al mismo tiempo aprender
normas, definiciones de conceptos y ser capaz de proyectar y
montar sencillos, medianos y
avanzados automatismos con sus respectivos mandos.
2. INTRODUCCION A LA NEUMTICA
2.1 GENERALIDADES
2.1.1 Propiedades del Aire Comprimido
Causar asombro el hecho de que la neumtica se haya podido
expandir en tan poco tiempo y con
tanta rapidez. Esto se debe, entre otras cosas, a que en la
solucin de algunos problemas de
automatizacin no puede disponerse de otro medio que sea ms
simple y mas econmico.
cules son las propiedades del aire comprimido que han
contribuido a su popularidad?
Abundante: Est disponible para su compresin prcticamente en todo
el mundo, en cantidades
ilimitadas
Transporte: El aire comprimido puede ser fcilmente transportado
por tuberas, incluso a grandes
distancias. No es necesario disponer de tuberas de retorno.
Almacenable: No es preciso que un compresor permanezca
continuamente en servicio. El aire
comprimido puede almacenarse en depsitos y tomarse de stos.
Adems se puede
transportar en recipientes (botellas)
Limpio: El aire comprimido es limpio y, en caso de faltas de
estanqueidad o tuberas o
elementos, no produce ningn ensuciamiento. Esto es muy
importante, por ejemplo,
en las industrias alimenticias, de maderas, textiles y del
cuero.
Constitucin
de los
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elementos: La concepcin de los elementos de trabajo es simple y,
por tanto, de precio
econmico
Velocidad: Es un medio de trabajo muy rpido y, por eso, permite
obtener velocidades de trabajo
muy elevadas. (la velocidad de trabajo de cilindros neumticos
puede regularse sin
escalones)
A prueba de
sobrecargas: Las herramientas y elementos de trabajo neumticos
pueden utilizarse hasta su parada
completa sin riesgo alguno de sobrecargas.
Para delimitar el campo de utilizacin de la neumtica es preciso
conocer tambin las propiedades
adversas
Preparacin: El aire comprimido debe ser preparado antes de su
utilizacin. Es preciso eliminar
impurezas y humedad (para evitar un desgaste prematuro de los
componentes ).
Compresible: Con aire comprimido no es posible obtener para los
mbolos velocidades uniformes y
constantes.
Fuerza: El aire comprimido es econmico solo hasta cierta fuerza.
Condicionado con la
presin de servicio normalmente usual de 700 kpa (7 bar), el
lmite, tambin en
funcin de la carrera y la velocidad, es de 20000 a 30000N (2000
a3000 kp).
Escape: El escape de aire produce ruido. No obstante, este
problema ya se ha resuelto en gran
parte, gracias al desarrollo de materiales insonorizantes.
Costos: El aire comprimido es una fuente de energa relativamente
cara; este elevado costo se
compensa en su mayor parte por los elementos de precio econmico
y el buen
rendimiento (cadencias elevadas)
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2.1.2 Fundamentos fsicos
La superficie del globo terrestre esta rodeada de una mezcla
gaseosa que conforma la atmsfera en
la tierra. sta es una mezcla indispensable para la vida y tiene
la siguiente composicin
Nitrgeno aprox. 78% en volumen
Oxigeno aprox. 21% en volumen
Adems contiene trazas de bixido de carbono, argn, hidrgeno, nen,
helio, criptn y xenn.
Para una mejor comprensin de las leyes y comportamiento del aire
se utilizan conceptos, variables
y medidas correspondientes a estudio de la fsica. Con el fin de
establecer aqu las relaciones
inequvocas y claramente definidas, emplearemos el Sistema
Internacional de Medidas o abreviado SI, que provee una
estandarizacin internacional para las unidades de medicin.
Unidades Bsicas
Magnitud Abreviatura Unidades y smbolos
Longitud l el metro (m)
Masa m el kilogramo (kg)
Tiempo t el segundo (s)
Temperatura T el kelvin (K)
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Unidades Derivadas
Magnitud Abreviatura Unidades y smbolos derivados
Fuerza F newton (N)
1N= 1 kgm
s
Superficie A metro cuadrado (m )
Volumen V metro cbico (m)
Caudal Q (m/s)
Presin P pascal (Pa)
1Pa = 1 N/m
1bar =100 kPa = (10kPa)
Ley de newton Fuerza = (masa)(aceleracin)
F = m a siendo a la aceleracin de la gravedad(g)
g = 9.81 m/s
Presin Se llama presin a la fuerza ejercida perpendicularmente
sobre la
superficie unitaria:
P = F/A
presionfuerza
area
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Clases de presin
P. Atmosfrica:
Es la presin ejercida por la atmsfera terrestre sobre la
superficie de los cuerpos existentes sobre la
tierra. A nivel del mar la P. Atmosfrica es de 760 mmHg.
P. Relativa:
Es la determinada por un elemento que mide la diferencia entre
la presin absoluta y la presin
atmosfrica del lugar donde se efecte la medicin.
P. Absoluta:
Se mide con relacin al cero absoluto de presin. (Se considera
como la suma algebraica de la
presin atmosfrica ms la presin relativa)
P. Vaco
Tiene lugar cuando la presin adopta un valor inferior a la
presin atmosfrica reinante.
P. Diferencial:
Es la diferencia entre dos presiones.
P. Hidrosttica:
Es la presin que ejercen los lquidos debido a su altura.
Representacin grfica de las clases de presin
Presin
Absoluta
Px Relativa
Atm.
Vaco
Cero Abs.
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Unidades de presin
1 micro bar = 1 dina/cm = 2.089x10-3
lbf/ft
1 mmHg = 1333.33 micro bar
1 micrn de Hg = 1micro = 10-3
mmHg
1 torr = 1 mmHg
1 N/m = 9.869x10-6
atm = 1.45x10-4
lb/in = 0.02089lbf/ft
1 Pa = 1N/m = 10 bar
1 bar = 10 N/m= 10 Pa = 1.02 at
Ley de Boyle-Mariotte
El aire, al igual que todos los gases, no tienen una forma
definida. Su forma cambia a la mas mnima
fuerza y adems ocupa el volumen mximo disponible.
PSI H2O Atm Kgf/cm
2 mmHg Bar Pas
PSI 1 27.68 0.0680272 0.070323488 51.72 0.0689655172 7142
H2O 0.036127 1 2.45827x10-3 2.54X10-3 1.868 2.451X10-3 256.4
Atm 14.7 406.79 1 1.033 760 1.0131 101325
Kgf/cm2 14.22 393.7 0.9680542 1 735.6 0.98039215 98100
mmHg 0.019334 0.535332 1.3157894 1.359434475x10-3 1 1.333X10-3
133
Bar 14.5 408 0.9870694 1.02 750 1 105
Pas 1.4X10-4 3.9X10-3 9.869X10-6 1.019X10-5 7.5188X10-3 10-5
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El aire puede ser comprimido (compresin) y tiene la tendencia a
dilatarse (expansin) esta
caracterstica es descrita por la ley Boyle Mariotte: A
temperatura constante los volmenes de una misma masa gaseosa son
inversamente proporcionales a las presiones a que halla sometido.
El
producto de volumen y presin absoluta es constante para una
determinada masa de gas.
P1 V1 = P2 V2 = P3 V3 = constante
Ley de Gay Lussac
El aire se dilata a presin constante, una temperatura de 273 K y
un calentamiento de 1 K en un
1/273 de su volumen. La ley de Gay Lussac dice: El volumen de
una masa gaseosa es proporcional a la temperatura absoluta,
mientras que no se modifique la presin.
V1 = V2 = constante
T1 T2
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2.2 PRODUCCION DEL AIRE COMPRIMIDO
Para producir aire comprimido se utilizan compresores que eleven
la presin del aire al valor de
trabajo deseado. Los mecanismos y mandos neumticos se alimentan
desde una estacin central .
entonces no es necesario calcular ni proyectar la transformacin
de la energa para cada uno de los
consumidores. El aire comprimido viene de la estacin compresora
y llega a las instalaciones a
travs de tuberas.
Los compresores mviles se utilizan en el ramo de la construccin
o en mquinas que se desplazan
frecuentemente.
En el momento de la planificacin, es necesario prever un tamao
superior al de la red; con el fin de
poder alimentar aparatos neumticos nuevos que se adquieran en el
futuro. Por ello, es necesario
sobredimensionar la instalacin, al objeto de que el compresor no
resulte mas tarde insuficiente,
puesto que toda ampliacin ulterior en el equipo generador supone
gastos muy considerables.
Es muy importante que el aire sea puro. Si es puro el generador
de aire comprimido tendr una larga
duracin. Tambin deber tenerse en cuenta la aplicacin correcta de
los diversos tipos de
compresores.
2.2.1 Tipos de compresores
Segn las exigencias referentes a la presin de trabajo y al
suministro, se pueden emplear diversos
tipos de construccin.
Se distinguen dos tipos bsicos de compresores:
El primero trabaja segn el principio de desplazamiento. La
compresin se obtiene por la
administracin de aire a un recinto hermtico, donde se reduce
luego el volumen. Se utilizan el
compresor de mbolo oscilante o mbolo rotativo.
El otro trabaja segn el principio de la dinmica de fluidos. El
aire es aspirado por un lado y
comprimido como consecuencia de la aceleracin de la masa
(turbina).
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Tipos de compresores
Compresores de mbolo oscilante
Compresor de mbolo oscilante este es el tipo de compresor ms
difundido actualmente.
Es apropiado para comprimir a baja, media o alta presin. Su
campo de trabajo se extiende desde
unos 100kPa (1 bar) a decenas de kPa (bar)
Tipos
de
compresores
De
embolo
oscilante
De
embolo
rotativo
Turbo-
compresores
Compresor
de
pistn
Compresor
de
membrana
Compresor
radial
Compresor
axial
Compresor
helicoidal
bicelular
Compresor
roots
Compresor
rotativo
celular
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Para obtener el aire a presiones elevadas, es necesario disponer
varias etapas compresoras. El aire
aspirado se somete a una compresin previa por el primer mbolo,
seguidamente se refrigera para
luego ser comprimido por el siguiente mbolo el volumen de la
segunda cmara de compresin es,
en conformidad con la relacin, ms pequeo. Durante el trabajo de
compresin se forma una
cantidad de calor, que tiene que ser evacuada por el sistema
refrigeracin.
Los compresores de mbolo oscilante pueden refrigerarse por aire
o por agua, y segn las
prescripciones de trabajo las etapas que precisan son:
Hasta 600 kPa (6 bar), 1 etapa
Hasta 1,500 kPa(15 bar), 2 etapas
No resulta siempre econmico, pero tambin pueden utilizarse
compresores
De 1 etapa, hasta 1.200kPa (12 bar)
De 2 etapas hasta 3.000kPa (30 bar)
De 3 etapas hasta 22.000kPa (220 bar)
Compresores de membrana
Este tipo forma parte del grupo de compresores de mbolo. Una
membrana separa el mbolo de la
cmara de trabajo; el aire no entra en contacto con las piezas
mviles .por tanto, en todo caso, el aire
comprimido estar exento de aceite.
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Estos compresores se emplean con preferencia en las industrias
alimenticias, farmacuticas y
qumicas.
Compresores de mbolo rotativo Consiste en un mbolo que est
animado de un movimiento rotatorio. El aire comprimido por la
continua reduccin del volumen en un recinto hermtico
Compresor rotativo multicelular
Un rotor excntrico gira en el interior de un carcter cilndrico
provisto de ranuras de entrada y de
salida. Las ventajas de este compresor residen en sus
dimensiones reducidas, su funcionamiento
silencioso y su caudal prcticamente uniforme y sin
sacudidas.
El rotor est provisto de un cierto numero de aletas que se
deslizan en el interior de las ranuras y
forman las clulas con la pared del crter. Cuando el rotor gira,
las aletas son oprimidas por la fuerza
centrfuga contra la pared del crter, y debido a la excentricidad
el volumen de las clulas vara
constantemente.
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Compresor de tornillo helicoidal de dos ejes
Dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cncavo
y convexo impulsan hacia el otro
lado el aire aspirado axialmente
Compresores roots
En estos compresores el aire es llevado de un lado a otro sin
que el volumen sea modificado. En el
lado de impulsin la estanqueidad se asegura mediante los bordes
de los mbolos rotativos
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Turbocompresores
Trabajan segn el principio de la dinmica de los fludos, y son
muy apropiados para grandes
caudales. Se fabrican de tipo axial y radial.
El aire se pone en circulacin por medio de una varias ruedas de
turbina. Esta energa cintica se
convierte en una energa elstica de compresin.
Compresor Axial
La rotacin de los labes acelera el aire en sentido axial de
flujo.
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Compresor Radial
Aceleracin progresiva de cmara a cmara en sentido radial hacia
fuera; el aire en circulacin
regresa de nuevo al eje. Desde aqu se vuelve a acelerar hacia
fuera.
Diagrama de caudal.
En este diagrama estn indicadas las zonas de cantidades de aire
aspirado y la presin para cada tipo
de compresor.
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2.2.2 Eleccin del Compresor.
Caudal
Por Caudal se entiende la cantidad de aire que suministra el
compresor. Existen dos conceptos:
1. El caudal terico 2. El caudal efectivo real.
El caudal efectivo depende de la construccin del compresor y de
la presin.
Es interesante conocer el caudal efectivo del compresor. Solo
este es el que acciona y regula los
equipos neumticos.
El caudal se expresa en m3/min m
3/hr.
No obstante, son numerosos los fabricantes que solo indican el
caudal terico.
Presin
Tambin se distinguen 2 conceptos:
1. La presin de servicio 2. La presin de trabajo
La presin de servicio es la suministrada por el compresor o
acumulador y existe en las tuberas que
alimentan a los consumidores.
La presin de trabajo, es la necesaria en el puesto de trabajo
considerado. En la mayora de los casos
es de 600 KPa. (6bar).Por eso, los datos de servicio de los
elementos se refieren a esta presin.
Importante:
Para garantizar el funcionamiento fiable y preciso es necesario
que la presin tenga un valor
constante. De esta depende:
-la velocidad
-las fuerzas
-el desarrollo secuencial de las frases de los elementos de
trabajo
Accionamiento
Los compresores se accionan, segn las exigencias, por medio de
un motor elctrico o de explosin
interna. En la industria en la mayora de los casos los
compresores se arrastran por medio de un
motor elctrico.
Si se trata de un motor mvil, ste en la mayora de los casos se
acciona por medio de un motor de
combustin (gasolina, diesel)
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Regulacin
Al objeto de adaptar el caudal suministrado por el compresor al
consumo que flucta, se debe
proceder a ciertas regulaciones del compresor. Existen
diferentes clases de regulaciones.
El caudal varia entre dos valores lmites ajustados (presiones
mximas y mnimas).
Se conocen diferentes sistemas de regulacin:
-Regulacin de marcha en vaco:
a) Regulacin por escape a la atmsfera
b) Aislamiento de la aspiracin
c) Regulacin por apertura de la aspiracin
-Regulacin de carga parcial:
a) Regulacin de velocidad de rotacin
b) Regulacin por estrangulacin de la aspiracin
-Regulacin por intermitencias.
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- Regulacin de marcha en vaco:
a) Regulacin por escape a la atmsfera
En est simple regulacin se trabaja con una vlvula reguladora de
presin a la salida del compresor.
Cuando en el depsito (red) se ha alcanzado la presin deseada,
dicha vlvula se abre el paso y
permite que el aire de escape a la atmsfera. Una vlvula
antirretorno impide que el depsito se
vace (slo es instalaciones muy pequeas).
b) Regulacin por aislamiento de la aspiracin
En este tipo de regulacin se bloquea el lado de la aspiracin. La
tubuladura de aspiracin del
compresor est cerrada. El compresor no puede aspirar y sigue
funcionando en el margen de presin.
Esta regulacin se utiliza principalmente en los compresores
rotativos y tambin en los de mbolo
oscilante.
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c) Regulacin por apertura de la aspiracin
Se utiliza en compresores de mbolo de tamao mayor. Por medio de
una modaza se mantiene
abierta la vlvula da aspiracin y el aire circula sin que el
compresor lo comprima. Est regulacin
es muy sencilla.
- Regulacin de carga parcial
a) Regulacin de la velocidad de rotacin
El regulado de velocidad del motor de combustin interna se
ajusta en funcin de la presin de
servicio deseada, por medio de un elemento de mando manual o
automtico.
Si el accionamiento es elctrico, la velocidad de rotacin puede
regularse de forma progresiva
empleando motores de polos conmutables. No obstante, este
procedimiento no es muy utilizado.
b) Regulacin del caudal aspirado
Se obtiene por simple estrangulacin de la tubuladura de
aspiracin. El compresor puede ajustarse
as a cargas parciales predeterminadas. Este sistema se presenta
en compresores rotativos o en
turbocompresores rotativos o en turbocompresores
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- Regulacin por intermitencias
Con este sistema, el compresor tiene dos estados se d servicio
(funciona a plena carga o est
desconectado). El motor de accionamiento del compresor se para
al alcanzar la presin pmx. Se
conecta de nuevo y el compresor trabaja, al alcanzar el valor
mnimo pmn.
Los momentos de conexin y desconexin pueden ajustarse mediante
un presstato. Para mantener
la frecuencia de conmutacin dentro de los lmites admisibles, es
necesario prever un depsito de
gran capacidad.
Refrigeracin
Por efecto de la compresin del aire se desarrolla calor que debe
evacuarse. De acuerdo con la
cantidad de calor que se desarrolle, se adoptar la refrigeracin
ms apropiada.
En compresores pequeos las aletas de refrigeracin se encargan de
irradiar el calor. los
compresores mayores van dotados de un ventilador adicional, que
evacua el calor.
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Cuando se trata de una estacin de compresin de ms de 30kW de
potencia, no basta la
refrigeracin por aire. Entonces los compresores van equipados de
un sistema de refrigeracin por
circulacin de agua en circuito cerrado o abierto. A menudo se
temen los gastos de una instalacin
mayor con torre de refrigeracin. No obstante, una buena
refrigeracin prolonga la duracin del
compresor y proporciona ms aira ms fro y en mejores condiciones.
En ciertas circunstancias,
incluso permite ahorrar un enfriamiento posterior del aire u
operar con menor potencia.
Acumulador de aire comprimido
El acumulador o depsito sirve para estabilizar el suministro de
aire comprimido. Compensa las
oscilaciones de presin en la red de tuberas 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.
El tamao de un acumulador de aire comprimido depende de los
siguientes criterios:
-Del caudal de suministro del compresor
-Del consumo de aire
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-De la red de tuberas (volumen suplementario)
-Del tipo de regulacin
-De la diferencia de presin admisible en el interior de la
red
CAPACIDAD DEL ACUMULADOR
Ejemplo: Caudal qL = 20 m3/min
Diferencia de presin p = 100 kPa (1 bar)
Conmutaciones / h z = 20 1/h
Resultado Volumen del acumulador VB = 15 m3
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2.3 DISTRIBUCIN DEL AIRE COMPRIMIDO
Como resultado de la racionalizacin y automatizacin de los
dispositivos de fabricacin, las
empresas precisan continuamente una mayor cantidad de aire,
siendo abastecido por un compresor, a
travs de una red de tuberas.
El dimetro de las tuberas debe elegirse de manera que si el
consumo de aire aumenta, la prdida de
presin entre el depsito y el consumidor no sobrepase 10kPa
(0,1bar). Si la cada de presin excede
de este valor, la rentabilidad del sistema estar amenazada y el
rendimiento disminuir
considerablemente. En la planificacin de las instalaciones
nuevas debe preverse una futura
ampliacin de la demanda de aire, por cuyo motivo debern
dimensiones generosamente de las
tuberas. El montaje de una red ms importante supone costos
dignos de mencin.
2.3.1 Dimensionado de las tuberas
El dimetro de las tuberas no debera elegirse conforme a otros
tubos existentes ni de acuerdo con
cualquier regla emprica, sino en conformidad con:
-El caudal
-La longitud de las tuberas
-La prdida de presin (admisible)
-La presin de servicio
-La cantidad de estrangulamiento en la red
En la prctica se utilizan los valores requeridos con la
experiencia. Un monograma (pag. 24) ayuda a
encontrar el dimetro de la tubera de una forma rpida y
sencilla.
Clculo de una tubera
El consumo de aire en una industria es de 4m3/min. (240m
3/h). En 3 aos aumentar un 300%, lo
que representar 12m3/min. (720m
3/h). El consumo global asciende a 16m
3/min. (960m
3/h). La red
tiene una longitud de 280 m; comprende 6 piezas en T, 5 codos
normales, 1 vlvula de cierre. La
prdida admisible de presin es de p =10kPa (0,1 bar). La presin
de servicio es de 800kPa (8bar).
Se busca: el dimetro de la tubera en el monograma de siguiente
pagina con los datos dados, ste
permite determinar el dimetro provisional de las tuberas.
Las resistencias de los elementos estranguladores (vlvula de
cierre, vlvula esquinera, pieza en T,
compuerta, codo normal)se indican en longitudes supletorias. Se
entiende por longitud supletoria la
longitud de la tubera recta que ofrece la misma resistencia al
flujo que el elemento estrangulador o
el punto de estrangulacin. La seccin de paso de la es la
misma
que la tubera
Un segundo monograma (pag. 25) permite averiguar rpidamente las
longitudes supletorias
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Ejemplos prcticos
1.- Se requiere determinar el dimetro de la tubera principal de
una planta la cual tendr una
longitud de tubera de 100 metros, manejando un caudal de 200m/h
y trabajar una presin de 7 bar.
La cada de presin en la lnea ser de 0,2 bar. La red principal
contara con los siguientes accesorios:
2 vlvulas de sierra, 4 vlvulas de codo, 6 piezas en Y, 8 vlvulas
de paso y 10 codos
2.- El aire en una industria es de 3 m/min. En 2 aos aumentar un
200%, lo que se representar 6
m/min. El consumo global asciende a 9 m/min. La red tiene una
longitud de 200 mts. Comprende 8
piezas en T, 10 codos, 2 vlvula de cierre. La prdida admisible
es de 10 kPa (0,1 bar), y la presin
de servicio es de 800kPa(8 bar).
3.- Determinar el dimetro de la tubera principal, la cual tiene
una longitud de 300 mts. Y maneja
un caudal de 1000m/h, y trabaja a una presin de 8 bar con una
cada de presin en la lnea de 0,3
bar. Suponiendo que se tiene en la lnea los siguientes
accesorios; 1 vlvula de cierre. 2 vlvulas de
codo, 10 piezas en T, 3 vlvulas de paso y 8 codos.
2.3.2 Tendido de la red
No solamente importa dimensionado correcto de las tuberas, sino
que tambin el tendido de las
mismas. Las tuberas requieren un mantenimiento y vigilancia
regulares, por cuyo motivo no deben
instalarse dentro de obras ni en emplazamientos demasiado
estrechos. En estos casos, la deteccin
de posibles fugas se hace difcil. Pequeos faltas de estanqueidad
ocasionan considerables prdidas
de presin
En el tendido de las tuberas debe cuidarse, sobre todo, de que
la tubera tenga un descenso en el
sentido de la corriente, del 1 al 2%. En consideracin a la
presencia de condensado las derivaciones
para las tomas de aire, en el caso de que las tuberas estn
tendidas horizontalmente, se dispondrn
siempre en la parte superior del tubo.
As se evita que el agua condensada que posiblemente se encuentre
en la tubera principal llegue, a
travs de las tomas. Para recoger y vaciar el agua condensada se
disponen tuberas especiales en la
parte inferior de la principal. Se deben purgar diariamente los
bajantes donde existan trampas de
condensado para el agua y evitar con esto la acumulacin de
humedad en la lnea.
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Red cerrada
En la mayora de los casos, la red principal
se monta en circuito cerrado. Desde la tubera
principal se instalan las uniones de derivacin.
Con este tipo de montaje de la red de aire
comprimido se obtiene una alimentacin
uniforme cuando el consumo es alto. El aire
puede pasar en dos direcciones.
Red cerrada con interconexiones
En la red cerrada con interconexiones hay un
circuito cerrado, que permite trabajar en
cualquier sitio con aire, mediante las
conexiones longitudinales y transversales de la
tubera de aire comprimido.
Ciertas tuberas de aire comprimido pueden ser
bloqueadas mediante vlvulas de cierre si no
se necesitan o si hay que separarlas para efectuar
efectuar reparaciones y trabajos de mantenimiento
mantenimiento. Tambin existe la posibilidad de
comprobar faltas de estanqueidad.
RED PRINCIPAL DE AIRE COMPRIMIDO
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2.3.3 Material de Tuberas
Tuberas principales
Para la eleccin de los materiales brutos, tenemos diversas
posibilidades:
Cobre Tubo de acero negro
Latn Tubo de acero galvanizado
Acero fino Plstico
Las tuberas deben poderse desarmar fcilmente, ser resistentes a
la corrosin y de precio mdico.
Las tuberas que se instalen de modo permanente se montan
preferentemente con uniones soldadas.
Estas tuberas as unidas son estancas y, adems de precio
econmico. El inconveniente de estas
uniones consiste en que al soldar se producen cascarillas que
deben retirarse de las tuberas. De la
costura de soldadura se desprenden tambin fragmentos de
oxidacin; por eso, conviene y es
necesario incorporar una unidad de mantenimiento.
En las tuberas de acero galvanizado, los empalmes de rosca no
siempre son totalmente hermticos.
La resistencia a la corrosin de estas tuberas de acero no es
mucho mejor que la del tubo negro. Los
lugares desnudos (roscas)Tambin se oxidan, por lo que tambin en
este caso es importante emplear
unidades de mantenimiento. Para los casos especiales se montan
tuberas de cobre o plstico.
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Derivaciones hacia los receptores
Los tubos flexibles de goma solamente han de emplearse en
aquellos casos en los que se exija una
flexibilidad en la tubera y no sea posible instalar tuberas de
plstico por esfuerzos mecnicos
existentes. Son ms caros y no son tan manipulables como las
tuberas de plstico. Las tuberas de
polietileno y poliamida se utilizan cada vez ms en la actualidad
para unir equipos de maquinaria.
Con racores rpidos se pueden tender de forma rpida, sencilla y
econmica.
2.4 PREPARACIN DEL AIRE COMPRIMIDO
2.4.1 Impurezas y su eliminacin
El aire comprimido contiene impurezas que pueden causar
interrupciones en los mandos
neumticos. Estas impurezas son en general de gotas de agua,
polvo, restos de aceite de los
compresores, xido, cascarillas y similares.
Debido a que el aire comprimido toma contacto con los diversos
elementos de trabajo, mando y
seal, se debe tratar de eliminar dichas impurezas.
Mediante la preparacin del aire comprimido se aumenta la duracin
de los elementos. Los tiempos
de avera de los mandos y las reparaciones de los elementos se
reducen.
El aire comprimido debe prepararse
Sobretodo debe prestarse mucha atencin a la humedad que contiene
el aire comprimido.
En la aspiracin y compresin del aire atmosfrico llega el agua,
en forma de vapor, a la red de aire
comprimido. La cantidad de agua se forma en funcin la humedad
relativa del aire, dependiendo de
sta, la temperatura del aire y de la presin.
La humedad Absoluta es la cantidad de vapor de agua en kg por kg
de aire seco.
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La medicin de la humedad absoluta, consiste en determinar la
cantidad de vapor de agua contenida
realmente en un gas. Este es usualmente el aire, aunque los
principios pueden aplicarse por igual a
los dems gases.
El contenido de vapor de agua en una atmsfera dada, se puede
expresar en masa de vapor por
unidad de masa de gas; por ejemplo, 0.01 gr. de vapor de agua
por 1 gr. de aire seco.
En muchas aplicaciones, la informacin que se refiere al
contenido de vapor de agua es insuficiente
por las siguientes razones:
1. La capacidad de un gas para admitir vapor de agua, depende de
su temperatura.
2. La sensacin fisiolgica de humedad en el aire ambiente, por
ejemplo, es una respuesta a la relacin entre el vapor de agua
presente en el aire y la cantidad mxima de vapor que podra
contener a la misma temperatura.
Esta relacin es lo que se llama Humedad Relativa, siendo
importante su control en muchas
industrias.
Humedad Relativa: Es el cociente entre la masa de vapor de agua
real a una temperatura to y la
masa de vapor que se requiere para saturar el gas a la misma
temperatura to . Equivale al
porcentaje de humedad.
H.R. = Contenido de vapor de agua a to (100)
Cont. max. de vapor de agua a to
Por ejemplo, se dice que un gas se encuentra saturado cuando el
instrumento que mide la humedad
relativa nos indica HR = 100 %. Esto es, porque el contenido de
vapor de agua presente en el gas
es igual a la cantidad mxima de vapor de agua que el gas puede
contener a esa misma temperatura.
En caso de que se sobrepasara la humedad relativa del aire,
aparece el agua en forma de gotas.
Como la cantidad mxima de vapor de agua que puede retener el
aire depende de la temperatura, la
humedad relativa cambia segn la temperatura, incluso si la
humedad absoluta permanece constante.
Si se alcanza el punto de roci (punto de condensacin), aumenta
la humedad relativa a un 100%.
Se denomina Punto de roci a la temperatura en la cual la humedad
relativa alcanza el 100%. Si se
continua reduciendo la temperatura, el agua que contiene el aire
comienza a condensarse. Tanto
menor sea la temperatura, tanto ms agua se condensar.
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Si no se evacua el contenido, como se le suele llamar, el agua
existente en los conductos de aire
comprimido, puede causar los siguientes daos:
Corrosin en:
- la red metlica - los elementos de mando - los elementos de
trabajo - las mquinas
En caso de que exista condensado entre los elementos, no se
puede garantizar un funcionamiento
impecable de los mismos.
El punto de condensacin (roco) de presin del aire secado debera
estar de 2 a 3 C aprox. Por
debajo de la temperatura ambiente mas baja.
Ejemplo:
Volumen de aspiracin 1,000 m3/h
Presin (Absoluta) 7 bar
Volumen de aire comprimido / h 143 m3/h
Temperatura de aspiracin 293 K (20 C)
Humedad relativa 50 %
Cantidad de agua antes de la compresin:
Con 293 K (20 C) se obtiene el siguiente contenido de agua:
100 % = 17.3 g/m3
50 % = 8.65 g/m3
Por lo tanto (1,000 m3/h) (8.65 g/m
3) = 8,650 g/h
Cantidad de agua despus de la compresin:
Con el aumento de temperatura a 313 K (40 C)
La humedad absoluta es de 51.1 g/m3
Con un volumen de aire comprimido de 143 m3/h , se obtiene
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(51.1 g/m3) (143 m
3/h) = 7,307 g/h
Por lo tanto la cantidad de agua segregada despus de la
compresin es la siguiente:
8,650 g/h - 7,307 g/h = 1,343 g/h
Contenido de agua en los puestos de trabajo:
Supongamos que la temperatura desciende a 288 K (15 C)
La humedad absoluta es de aprox. 12 g/m3
Con un volumen de aire comprimido de 143 m3/h, se obtiene el
siguiente contenido de agua:
(143 m3/h) (12 g/m
3) = 1,716 g/h
Diferencia del contenido de agua en los puestos de trabajo:
7,307 g/h - 1,716 g/h = 5,591 g/h
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CURVA DEL PUNTO DE ROCIO
Partculas externas slidas, sales, polvo, xido y cascarillas,
pueden influir en el funcionamiento de
los elementos de forma negativa.
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Los restos de aceita de los compresores pueden producir junto
con el aire comprimido una mezcla de
aire y aceite(mezcla de gas), con el peligro de explosin, sobre
todo cuando hay temperaturas
elevadas (ms de 353 K).
Como precaucin contra los daos que se producen en los elementos
debido al aire comprimido
sucio, y en perjuicio de los procesos de mando, se deben colocar
los siguientes aparatos para limpia
el aire comprimido:
-Filtro de aspiracin
-Refrigerador proceso de secado
Un filtro de aspiracin del compresor evita la entrada del polvo.
Los refrigeradores intermedios y
final del compresor sirven para separar el condensado.
El refrigerado no slo se ocupa de la limpieza en la red de
conductos (separa partculas externa y
agua), sino tambin evita accidentes en caso de explosin, que se
pueden producir por la mezcla de
aire y aceite. Con este aparato se extrae la mayor cantidad
posible de aceite quemado.
En caso de que el refrigerador intermedio no sea suficiente para
obtener aire comprimido
completamente seco, se debe realizar un proceso de secado de
aire.
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En estos procesos de secado se puede reducir el contenido de
agua hasta 0.001 g/ m3. En casos
especiales. Esta fuerte reduccin slo es necesaria en casos de
aplicacin muy especiales.
Los costos adicionales ocasionados por la instalacin de un
secador de aire son rpidamente
amortizados debido a la disminucin de los costos de
mantenimiento, por tiempos de inactividad
menores y por la mayor fiabilidad del sistema.
2.4.2 Procesos de secado:
1. Secado por absorcin. 2. Secado de adsorcin. 3. Secado
fro.
1. Secado por absorcin
El principio de absorcin se trata de un procedimiento puramente
qumico.
(absorcin: admitir en una materia slida o lquida, otra gaseosa o
lquida).
Un filtro previo separa grandes cantidades de agua y de aceite
del aire comprimido en rotacin.
El recipiente de secado contiene la masa de secado la cual
extrae (absorcin) del aire las gotas de
agua existentes. La masa de secado se mezcla con el agua y llega
al depsito de recuperacin
inferior. La masa de secado se consume con el tiempo, por este
motivo se debe aadir regularmente.
Con una temperatura de entrada del aire de 293 K (20 C) se
obtiene un consumo de masa de
secado mnimo.
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El procedimiento de absorcin se caracteriza por:
-simple montaje de la instalacin.
-reducido desgaste mecnico(no hay piezas mviles)
-no se necesita energa externa de aportacin.
2. Secado de adsorcin.
La base del principio de adsorcin es un procedimiento fsico.
(adsorber: en la superficie de cuerpos slidos se almacenan
materiales diversos).
Este procedimiento se denomina tambin secado de regeneracin
.
El material de secado es un material granuloso. La superficie
porosa de los granos se llena de agua
al pasar el aire comprimido.
El material de secado se regenera de forma simple. A travs del
secador se sopla aire caliente el cual
condensa la humedad. En la mayora de los casos se montan en
paralelo dos secadores, uno para el
secado del aire y el otro para su regeneracin. La capacidad de
almacenado del material de secado es
limitada. Bajo las condiciones normales se debe cambiar el
material de secado cada 2-3 aos.
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3. Secado en fro
Si se enfra el aire comprimido a una temperatura mas baja que el
punto de roco aparece una
condensacin y se separa el agua.
El aire comprimido a secar, entra en el secador en fro. El aire
pasa por intercambiador de calor en la
primera parte de la instalacin ah se enfra el aire comprimido
caliente que se debe secar. Debido a
esto se separa parte del agua y aceite. La mquina de
refrigeracin solo debe tener una carga de
trabajo de aproximadamente 40%. El aire comprimido pre-enfriado
entra solamente en la segunda
parte del aparato en la refrigeracin final. El aire comprimido
se enfra a una temperatura de
274.7K(1.7C).
La refrigeracin se realiza en el serpentn del aparato de
refrigeracin. A travs de este serpentn
circula un lquido de refrigeracin. Nuevamente se separan el agua
y las impurezas de aceite
restantes.
El aire comprimido limpio y seco vuelve nuevamente a la primera
parte del secador el aire sale por
el secundario y efecta la pre-refrigeracin del aire comprimido
caliente que entra por el primario.
Las paredes interiores sucias pueden influir en el
funcionamiento. Por este motivo se debe colocar
un filtro previo para separar grandes gotas de aceite y
partculas de suciedad.
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Lugar de emplazamiento
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La estacin de compresin debe situarse en un local cerrado e
insonorizado. El recinto debe estar
bien ventilado y el aire aspirado debe ser lo ms fresco, limpio
de polvo y seco posible.
Desde el depsito de aire comprimido pasa el aire por una red de
conductos a los diferentes puestos
de consumo.
2.4.3 Unidad de mantenimiento
La unidad de mantenimiento representa una combinacin
de los siguientes elementos:
-Filtro de aire comprimido
-Regulador de presin
-Manmetro
-Lubricador de aire comprimido
Filtro de aire comprimido
Funcionamiento:
El aire comprimido, al entrar en el filtro fluye a travs de
una
placa deflectora. Est le provoca una rotacin. Las partculas
de agua y materia slida son lanzadas a la pared interior del
reposo por el efecto centrfugo.
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Estas impurezas caen a un depsito o colector. El aire
Comprimido fluye a travs del cartucho filtrante a la
utilizacin. El tamao de las partculas de suciedad, que
no pueden ser eliminadas depende del tamao de los poros
del cartucho filtrante. En caso de filtros normales se
utilizan
dimetros de poros de 30 hasta 70 m filtros finos pueden
tener poros de 3m.
Temporalmente deber limpiarse el cartucho filtrante de las
impurezas y las partculas de oxido que
quedan retenidas en el, si no se realiza esta operacin se va
reduciendo el caudal de aire. No se
pueden indicar unos plazos de limpieza, ya que depende del tipo
y cantidad de impurezas que lleve
en suspensin el aire, as como del caudal de aire que pasa por el
filtro.
Para la mayora de las aplicaciones industriales, un elemento
filtrante de 50 micrones, es suficiente,
un micrn ( ) equivale a 3.9 x 10 5 pulgadas, o l x 10-6 metros.
A continuacin se listan algunos tamaos relativos en micrones.
- Virus < 1 - Humo de tabaco < 2 - Polvo de carbn 1 100 -
Cabello humano 40 300
La siguiente lista indica varias aplicaciones industriales con
recomendaciones de elementos
filtrantes de abertura de micrones:
- Circuitos de vlvula de potencia 50 - Herramientas de aire para
trabajo pesado 50 - Herramientas de aire pequeas 25 - Pre-filtros
5-50 - Regulador de presin 5 - Sensores neumticos y dispositivos de
interfase 5
Hay varios tipos de elementos filtrantes en el mercado. Los
materiales de construccin, son metales
(sinterizados) porosos, malla de metal, plstico poroso, papel,
fieltro, etc. Estos pueden ser
limpiados o desechados, dependiendo del material. En la mayora
de los filtros, el elemento puede
ser quitado para su limpieza o reposicin, sin remover el cuerpo
del filtro de la lnea de aire. Los
elementos tienen dos categoras de filtracin: superficial o
filtracin profunda. Los elementos de
filtracin superficial son hechos normalmente de malla, y esto
permitir el paso de partculas largas
y delgadas. Los elementos de filtracin profunda estn hechos de
bronce sinterizado o plstico,
estos materiales prohben el paso de partculas largas y delgadas
y son por lo tanto mas efectivos.
Importante:
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Se debe purgar el condensado cuando se ha alcanzado la marca
de
nivel mximo. Por medio del tornillo se vaca el depsito colector
del
condensado. Si an hubiera mayores cantidades de suciedad en
el
mando y no fuera posible un vaciado del condensado con
regularidad
regularidad y pueden aplicarse purgas automticas.
En condensado llega al depsito del filtro y al aumentar el
volumen de
condensado sube el flotador. Alcanzando un determinado nivel
del
condensado, se levanta el asiento y el aire comprimido fluye a
travs
del taladro, la junta es desplazada de su asiento y el
condensado puede
escapar libremente a la atmsfera. El flotador baja con la
disminucin
de condensado, el asiento se cierra. El muelle de presin vuelve
al
mbolo a su posicin inicial, la junta cierra el del
condensado.
Exigencias para los filtros de aire comprimido:
1. Depsito para el condensado
2. Depsito transparente con grifo de purga
3. Cartuchos filtrantes lavables e intercambiables
4. Buen efecto de remolino o turbulencia (separacin de partculas
slidas y lquidas del cartucho
filtrante)
5. Posibilidad de montar purgas automticas.
6. Posibilidad de limpieza sin desmontar el cartucho filtrante
(sin herramientas).
Reguladores de presin
Todas las instalaciones neumticas disponen de una presin de
trabajo ptima. Esta presin de
trabajo es distinta a la presin existente (ms baja). Adems,
surgen oscilaciones de presin.
Presiones demasiado altas producen grandes prdidas de carga y un
desgaste elevado. Tampoco la
presin demasiado baja es econmica, ya que en consecuencia
tenemos rendimientos malos. Por este
motivo es necesario siempre, realizar un control de la presin
mediante el regulador de presin. Para
regular el aire comprimido existen diferentes clases de aparatos
que a continuacin se describen.
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Regulador de presin con orificio de escape
El regulador tiene la misin de mantener la presin de trabajo
(secundaria) lo ms constante posible,
independientemente de las variaciones que sufra la presin de red
(primaria) y del consumo de aire.
La presin primaria siempre ha de ser mayor que la secundaria. Es
regulada por la membrana, que es
sometida, por un lado, a la presin de trabajo, y por el otro a
la fuerza de un resorte, ajustable por
medio de un tornillo.
A medida que la presin de trabajo aumenta, la membrana acta
contra la fuerza del muelle. La
seccin de paso en el asiento de vlvula disminuye hasta que la
vlvula cierra el paso por completo.
En otros trminos, la presin es regulada por el caudal que
circula. Al tomar el aire, la presin de
trabajo disminuye y el muelle abre la vlvula. La regulacin de la
presin de salida ajustada
consiste, pues, en la captura y cierre constantes de la vlvula.
Al objeto de evitar oscilaciones,
encima del platillo de la vlvula hay dispuesto un amortiguador
neumtico o de muelle. La presin
de trabajo se visualiza en un manmetro.
Cuando la presin secundaria aumenta demasiado, la membrana es
empujada contra el muelle.
Entonces se abre un orificio de escape en la parte central de la
membrana y el aire puede salir a la
atmsfera por los orificios de escape existentes en la caja.
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Filtro regulador de presin
Funcionamiento:
El aire, al entrar en el filtro fluye a travs de una placa
deflectora. Esto le provoca una rotacin. Las
impurezas (gotas de agua, material slido) son proyectadas contra
la pared interior del depsito del
filtro, desde donde caen a la zona de reposo. El airen circula a
travs del cartucho filtrante al
regulador de presin. La membrana es obligada por un lado por la
presin secundaria y produce una
fuerza que mantiene el equilibrio con la fuerza del muelle
graduada por el volante.
Si la presin primaria es ms alta, sta presiona la junta al
asiento de la vlvula evitando que el aire
comprimido siga fluyendo al lado secundario. Si existe consumo
de aire en el lado secundario, cede
la fuerza que obliga a la membrana. El resorte desplaza de esta
forma la junta del asiento de la
vlvula y el aire comprimido puede pasar libremente. A fin de
evitar una vibracin de la vlvula hay
un amortiguador incorporado. Los dos taladros de escape de aire
en el cuerpo del regulador no
deben taparse.
Lubricador de aire comprimido
Las piezas mviles necesitan lubricacin. Los elementos neumticos
( cilindros, vlvulas ) contienen
piezas mviles. Para que estn suficientemente y continuamente
bien lubricadas, se aade al aire
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comprimido una cierta cantidad de aceite mediante un lubricador.
El aire comprimido proporciona
las partculas de aceite a los elementos.
Ventajas de la lubricacin :
- Reduccin del desgaste
- Disminucin de las prdidas por rozamiento.
- Proteccin contra la corrosin.
Cules son las exigencias de un lubricador de aire
comprimido?
1. Fcil servicio y mantenimiento (control del nivel de aceite,
relleno con aceite durante el funcionamiento).
2. Funcionamiento completamente automtico del lubrificador. Con
el comienzo y la terminacin del trabajo debe empezar y terminar
tambin la
lubrificacin.
3. La cantidad de aceite para el mando neumtico debe ser
regulable segn las necesidades. 4. Produccin de una fina niebla de
aceite despus de la salida en el lubrificador (cantidad de
aceite).
5. El lubrificador debe funcionar tambin en caso de necesitar el
aire comprimido solamente en forma de intermitente.
La mayora de los lubricadores trabajan segn el principio de
Vnturi. La diferencia de presin p
(cada de presin) entre la presin delante de la tobera y la
presin en el lugar ms estrecho de la
tobera se aprovecha para aspirar lquido(aceite) de un depsito y
mezclarlo con el aire.
El lubricador de aire comprimido empieza a trabajar solo cuando
existe un flujo lo suficientemente
grande. Con una toma de aire demasiado pequea, la velocidad del
flujo en la tobera ya no es
suficiente para producir la depresin necesaria y as poder
efectuar la aspiracin del aceite del
depsito.
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Funcionamiento de un lubricador
El lubricador mostrado en este lugar trabaja segn el principio
Vnturi.
El aire comprimido atraviesa el aceitador desde la entrada hasta
la salida Por el estrechamiento de
seccin en la vlvula, se produce una cada de presin. En el canal
y en la cmara de goteo se
produce una depresin (efecto de succin). A travs del canal y del
tubo elevador se aspiran gotas de
aceite. Estas llegan, a travs de la cmara de goteo y del canal
hasta el aire comprimido, que afluye
hacia la salida. Las gotas de aceite son pulverizadas por el
aire comprimido y llegan en este estado
hasta el consumidor.
La seccin de flujo vara segn la cantidad de aire que pasa y vara
la cada de presin, o sea, vara
la cantidad de aceite. En la parte superior del tubo elevador se
puede realizar otro ajuste de la
cantidad de aceite, por medio de un tornillo.
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Una determinada cantidad de aceite ejerce presin sobre el aceite
que se encuentra en el deposito, a
travs de la vlvula de retencin.
Manmetro
Las vlvulas reguladoras de presin disponen por regla general de
una indicacin (manmetro) para
conocer el valor de la presin del aire comprimido que circula
hacia el lado secundario.
Funcionamiento:
El aire comprimido entra en el manmetro por P. Debido a la
presin se extiende el muelle tubular.
A mayor presin, mayor radio de distensin. A travs de la biela,
sector dentado y un pin,
transmitimos este movimiento al indicador. En la escala se puede
leer presin.
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UNIDAD DE MANTENIMIENTO
CONSERVACIN DE LAS UNIDADES DE MANTENIMIENTO
Es necesario efectuaren intervalos regulares los trabajos
siguientes de conservacin:
a) Filtro de aire comprimido: Debe examinarse peridicamente el
nivel de agua condensada, porque no debe sobrepasar la altura
indicada en la mirilla de control. De lo contrario, el agua
podra ser arrastrada hasta la tubera por el aire comprimido.
Para purgar el agua condensada
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hay que abrir el tornillo existente en la mirilla. As mismo debe
limpiarse el cartucho
filtrante.
b) Regulador de presin: Cuando est precedido de un filtro , no
requiere ningn mantenimiento.
c) Lubricador de aire comprimido: Verificar el nivel de aceite
en la mirillay, si es necesario, suplirlo hasta un nivel permitido.
Los filtros de plstico y los recipientes de los lubricantes
no deben limpiarse con tricloroetileno. Para los lubricadores,
utilizar nicamente aceites
minerales.
Sntomas de un mal acondicionamiento del aire comprimido
-Rpido desgaste de piezas mviles en cilindros y vlvulas.
-Formacin de gotas de agua en las conducciones.
-En el lubrificador se deposita agua.
-Velocidad lenta de los elementos de trabajo.
-Los silenciadores de las vlvulas se ensucian.
Medidas
Examinar los diferentes elementos de la unidad de
mantenimiento.
-Condensacin en el filtro de aire.
-Cartucho filtrante en el filtro de aire.
-Graduacin del regulador de presin.
-Graduacin del lubrificador de aire comprimido.
-Utilizacin del aceite adecuado.
-Sentido de paso de la unidad de mantenimiento.
Cuadro de aceites
Clases de aceites
apropiados
Viscosidad a 20 C
ARAL OEL TU 500 23.6 c St
Avia Avilub RSL 3 34 c St
BP ENERGOL HLP 40 27 c St
ESSO SPINESSO 34 23 c St
Mobil Vac HLP 9 25.2 c St
Shell TELLUS OEL 15 22 c St
TEXACO Rando Oil AAA 25 c St
VALVOLINE Ritzol R-60 26 c St
Vendol Andarin 38 20.5 c St
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La relacin por orden alfabtico no significa ninguna valoracin.
El cuadro no pretende ser
completo.
Deben tenerse en cuenta los siguientes puntos:
1. El caudal total de aire en m3 / h es decisivo para la eleccin
del tamao de unidad. Si el caudal es demasiado grande, se produce
en las unidades una cada de presin demasiado
grande. Por eso , es imprescindible respetar los valores
indicados por el fabricante.
2. La presin de trabajo no debe sobrepasar el valor estipulado
en la unidad, y la temperatura no deber ser tampoco superior a 50 C
(valores mximos para recipiente de plstico).
2.4.4 Peligros del aire comprimido
El aire comprimido puede ser peligroso si no se usa
correctamente.
1. Un golpe de aire de 40 psi a una distancia de 10 cm del odo
puede causar dao al cerebro.
2. Una mnima cantidad de presin como 12 psi, puede sacar un ojo
de la cuenca.
3. El aire puede entrar por el ombligo a travs de la ropa y
puede inflar y romper el intestino.
4. Si se dirige hacia la boca, el aire comprimido puede reventar
los pulmones.
Sugerencias para reducir riesgos con el uso de aire
comprimido
1. Examinar todo tipo de mangueras, conexiones y equipos,,para
asegurarse de que estn en buenas condiciones antes de aumentar la
presin.
2. Nunca apunte la boquilla de aire al cuerpo de una persona o a
si mismo. 3. Nunca mire adentro de una manguera de aire comprimido.
4. Nunca use el aire comprimido para sacudirse (sopletearse) a si
mismo o a su ropa. 5. No jugar con las mangueras. 6. Nunca doble la
manguera para cerrar la presin del aire, mejor cierre la vlvula. 7.
Cuando use aire para limpieza, asegurese que la presin no pase de
30psi. 8. Siempre use proteccin en los ojos (lentes, careta, etc.)
cuando use aire comprimido. 9. No alimente un sistema con aire
comprimido si existen mangueras sueltas o sin conectar. 10. Utilice
nicamente compresores de aire exentos de aceite para suministrar
aire respirable, a
no ser que este purificado correctamente el aire para su uso.
Dicho aire debe suministrarse
siempre a una presin estable y adecuada.
11. Para levantar un compresor debe usarse nicamente un aparato
elevador de capacidad suficiente conforme a las normas de seguridad
locales.
Antes de desmontar cualquier componente presurizado, asle el
grupo de todas las fuentes de presin
y alivie todo el sistema de presin.
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3. ELEMENTOS NEUMATICOS DE TRABAJO
La energa del aire comprimido se transforma por medio de
cilindros de un movimiento lineal de
vaivn, y mediante motores neumticos, en movimiento de giro.
3.1 ELEMENTOS NEUMTICOS DE MOVIMIENTO RECTILNEO
3.1.1 Cilindros de simple efecto y doble efecto
Cilindro de simple efecto de embolo
Estos cilindros tienen una sola conexin de aire comprimido. No
pueden realizar trabajos ms que
en un sentido. Se necesita aire slo para un movimiento de
translacin. El vstago retorna por el
efecto de un muelle incorporado o de una fuerza externa.
El resorte incorporado se calcula de modo que haga regresar el
mbolo a su posicin inicial a una
velocidad suficientemente grande. En los cilindros de simple
efecto con muelle incorporado, la
longitud de ste limita la carrera. Por eso, estos cilindros no
sobrepasan una carrera de unos 100mm.
Se utilizan principalmente para sujetar, expulsar, apretar,
levantar, alimentar, etc...
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Tambin encontramos cilindros de simple efecto donde el muelle
realiza la carrera de trabajo; el aire
comprimido hace retornar el vstago a su posicin inicial.
Aplicacin: frenos de camiones y trenes.
Ventajas : frenado instantneo en cuanto falta la energa.
Cilindros de simple efecto de membrana
Una membrana de goma, plstico o metal reemplaza aqu al mbolo. El
vstago est fijado en el
centro de la membrana . No hay piezas que se deslicen, se
produce un rozamiento nicamente por la
dilatacin del material.
Aplicacin. Se emplean en la construccin de dispositivos y
herramientas , as como para estampar,
remachar y fijar prensas.
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Cilindros de simple efecto de membrana arrollable
La construccin de estos cilindros es similar a la de los
anteriores. Tambin se emplea una
membrana que, cuando est sometida a la presin del aire, se
desarrolla a lo largo de la pared
interior del cilindro y hace salir el vstago. Las carreras son
mucho ms importantes que en los
cilindros de membrana (aprox. 50-80mm). El rozamiento es mucho
menor.
Cilindro de doble efecto
La fuerza ejercida por el aire comprimido anima el mbolo, en
cilindros de doble efecto, a realizar
un movimiento de traslacin en los dos sentidos. Se dispone de
una fuerza til tanto en la ida como
en el retorno.
Los cilindros de doble efecto se emplean especialmente en los
casos en el que el mbolo tiene que
realizar una misin tambin de retornar a su posicin inicial. En
principio, la carrera de los cilindros
no est limitada, pero hay que tener en cuenta el pandeo y
doblado que puede sufrir el vstago
salido.
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Cilindro de doble efecto con amortiguacin interna
Cuando las masas que traslada un cilindro son grandes, al objeto
de evitar un choque brusco y
daos, se utiliza un sistema de amortiguacin que entra en accin
momentos antes de alcanzar el
final de la carrera. Antes de alcanzar la posicin final, el
mbolo amortiguador corta la salida directa
del aire al exterior. En cambio, se dispone de una seccin de
escape muy pequea, a menudo
ajustable.
El aire comprimido se comprime ms en la ltima parte de la cmara
del cilindro. La sobrepresin
producida disminuye con el escape de aire a travs de las vlvulas
antirretorno y de estrangulacin
montadas (seccin de escape pequea). El mbolo se desliza
lentamente hasta su posicin final. En
el cambio de direccin del mbolo, el aire entra sin obstculos en
la cmara del cilindro por la
vlvula antirretorno.
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3.1.2 Cilindros de doble efecto, con ejecucin especial
1. Cilindros de doble vstago
Este tipo de cilindros tiene un vstago corrido hacia ambos
lados. La gua del vstago es mejor,
porque dispone de dos cojinetes y la distancia entre stos
permanece constante. Por eso, este cilindro
puede absorber tambin cargas pequeas laterales. Los elementos
sealizadores pueden disponerse
en el lado libre del vstago. La fuerza es igual en los dos
sentidos (las superficies del mbolo son
iguales).
2. Cilindro multiposicional
Este cilindro esta constituido por dos o ms cilindros de doble
efecto. Estos elementos estn
acoplados como muestra el esquema. Segn el mbolo al que se
aplique presin, acta uno u otro
cilindro. En el caso de dos cilindros de
Aplicacin:
Colocacin de piezas en estantes, por medio de cintas de
transporte Mando de palancas Dispositivos de clasificacin (piezas
buenas, malas y a ser rectificadas).
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3. Cilindro de cable
Este es un cilindro de doble efecto. Los extremos de un cable,
guiado por medio de poleas, estn
fijados en ambos lados del mbolo. Este cilindro trabaja siempre
con traccin. Aplicacin: apertura
y cierre de puertas; permite obtener carreras largas, teniendo
dimensiones reducidas.
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4. Cilindro de impacto
Si se utilizan cilindros normales para trabajos de conformacin,
las fuerzas disponibles son, a
menudo, insuficientes. El cilindro de impacto es conveniente
para obtener energa cintica de valor
elevado.
La energa de estos cilindros se utiliza para prensar, rebordear,
remachar, estampar, etc.
La fuerza de impacto es digna de mencin en relacin con sus
dimensiones. En muchos casos, estos
cilindros reemplazan a prensas. Segn el dimetro del cilindro,
pueden obtenerse desde 25 hasta
500Nm.
Funcionamiento:
La cmara A est sometida a presin. Al accionar una vlvula, se
forma presin en la cmara B, y la
A se purga de aire. Cuando la fuerza que acta sobre la
superficie C es mayor que la que acta en la
superficie anular de la cmara A, el mbolo se mueven en direccin
Z. Al mismo tiempo queda libre
toda la superficie del mbolo y la fuerza aumenta. El aire de la
cmara B puede afluir rpidamente
por la seccin entonces ms grande, y el mbolo sufre una gran
aceleracin.
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3.1.3 Cilindros de giro
Los accionamientos de giro se emplean para voltear piezas,
doblar tubos metlicos, regular
acondicionadores de aire, accionar vlvulas de cierre, vlvulas de
tapa, etc.
En esta ejecucin de cilindro de doble efecto, el vstago es una
cremallera que acciona un pin y
transforma el movimiento lineal en un movimiento giratorio hacia
la izquierda o hacia la derecha,
segn el sentido del mbolo. Los ngulos de giro corrientes pueden
ser de 45, 90,180,290 hasta
720. Es posible determinar el margen de giro dentro del margen
total por medio de un tornillo de
ajuste. El par de giro es funcin de la presin, de la superficie
del mbolo y de la desmultiplicacin.
Cilindro de mbolo giratorio.
Otro modelo consiste en unir los mbolos de los cilindros por una
cremallera comn. Una rueda
dentada engrana en ambas cremalleras. Al introducir aire
comprimido en una cmara el embolo se
desplaza y la fuerza es transmitida por la cremallera a la rueda
dentada. Al introducirse aire
comprimido a la cmara de enfrente la rueda dentada gira en la
otra direccin.
La utilizacin de una segunda unidad supone un par de giro
doble
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Cilindro de ala giratoria.
Con este tambin puede realizar un movimiento angular limitado,
que rara vez sobrepasa los 300.
La hermetizacin presenta dificultades y el dimetro o el ancho
permiten a menudo obtener slo
pares de fuerza pequeos. Estos cilindros no se utilizan mucho
e