INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA
MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD AZCAPOTZALCO
Sistemas Experimentales.1. Conceptos bsicos.
1.1Definiciones.Automatizacin:La automatizacin es un sistema
donde se trasfieren tareas de produccin, realizadas habitualmente
por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnolgicos.
Un sistema automatizado consta de dos partes principales: Parte
de Mando Parte Operativa
La Parte Operativa es la parte que acta directamente sobre la
mquina. Son los elementos que hacen que la mquina se mueva y
realice la operacin deseada. Los elementos que forman la parte
operativa son los accionadores de las mquinas como motores,
cilindros, compresores, y los captadores como fotodiodos, finales
de carrera, etc.
La Parte de Mando suele ser un autmata programable (tecnologa
programada), aunque hasta hace poco se utilizaban rels
electromagnticos, tarjetas electrnicas o mdulos lgicos neumticos
(tecnologa cableada). En un sistema de fabricacin automatizado el
autmata programable est en el centro del sistema. Este debe ser
capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema
automatizado.
Objetivos de la automatizacin. Mejorar la productividad de la
empresa, reduciendo los costes de la produccin y mejorando la
calidad de la misma. Mejorar las condiciones de trabajo del
personal, suprimiendo los trabajos penosos e incrementando la
seguridad. Realizar las operaciones imposibles de controlar
intelectual o manualmente. Mejorar la disponibilidad de los
productos, pudiendo proveer las cantidades necesarias en el momento
preciso. Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no
requiera grandes conocimientos para la manipulacin del proceso
productivo. Integrar la gestin y produccin.
Clasificacin de la automatizacin La automatizacin se clasifica
en tres formas: Automatizacin fija Automatizacin programable
Automatizacin flexible Automatizacin integrada
Automatizacin fija. Sistema de fabricacin en el que la secuencia
de las operaciones est fijada por la configuracin de los equipos
que lo forman. La automatizacin fija se utiliza cuando el volumen
de produccin es muy alto, y por tanto se puede justificar
econmicamente el alto costo del diseo de equipo especializado para
procesar el producto, con un rendimiento alto y tasas de produccin
elevadas. Adems de esto, otro inconveniente de la automatizacin
fija es su ciclo de vida que va de acuerdo a la vigencia del
producto en el mercado. La justificacin econmica para la
automatizacin fija se encuentra en productos con grandes ndices de
demanda y volumen.
Se caracteriza porque:
Est constituida por una secuencia sencilla de operaciones
Necesita una inversin elevada en equipos especializados Posee
elevados ritmos de produccin Es muy inflexible, en general, para
adaptarse a los cambios de los productos.
Como ejemplo esta la mquina transfer circular con 3 unidades de
mecanizado y 4 puestos. La primera unidad taladra un agujero con
una broca helicoidal. Sistemas de Produccin y Fabricacin. La
segunda realiza un avellanado de la entrada del taladro. La tercera
talla la rosca del agujero con un macho de roscar. En el cuarto
puesto se cargan y descargan las piezas.
Automatizacin programable Se aplica en sistemas de fabricacin
donde el equipo de produccin est diseado para realizar cambios en
la secuencia de operaciones segn los diferentes productos. Es
adecuada para la fabricacin por lotes y no permite realizar cambios
en la configuracin de los productos.
A continuacin indicamos una serie de caractersticas que
completan la definicin.
Existencia de un periodo previo para la fabricacin de los
distintos lotes. Para realizar lotes de productos distintos, se
introducen cambios en elprograma y en la disposicin fsica de los
elementos. Se realiza una gran inversin en equipos de aplicacin
general como por ejemplo las mquinas de control numrico.
Un ejemplo de este tipo de automatizacin son los PLC
(Controladores lgicos programables) y los robots.
Automatizacin flexible.Es una extensin de la automatizacin
programable que da como resultado sistemas de fabricacin en los que
no slo se pueden cambiar los programas sino que adems se puede
cambiar la relacin entre los diferentes elementos que los
constituyen.
La automatizacin flexible ha dado lugar a los sistemas de
fabricacin flexible o FMS (Flexible Manufacturing Systems).
Automatizacin integradaEs un sistema de fabricacin que integra
el diseo asistido por computador (CAD), la ingeniera asistida por
computador (CAE) y la fabricacin asistida por computador (CAM) con
la verificacin, la comercializacin y la distribucin. La
automatizacin integrada suele recibir el nombre de CIM (Computer
Integrated Manufacturing) Dado que en ella se automatizan, de forma
coordinada, todas las tareas que forman parte del ciclo completo de
proceso del producto, se la conoce tambin por las siglas TIA
(Totally Integrated Automation).
Tecnologas de automatizacin.
1.3 Formas de Automatizacin.Laautomatizacin industrial es el uso
de sistemas o elementos computarizados y electromecnicos para
controlar maquinarias o procesos industriales. Como una disciplina
de la ingeniera ms amplia que un sistema de control, abarca
lainstrumentacin industrial, que incluye los sensores, los
transmisores de campo, lossistemas de controly supervisin, los
sistemas de transmisin y recoleccin de datos y las aplicaciones de
software en tiempo real para supervisar y controlar las operaciones
de plantas o procesos industriales.
Mecnica.Las primeras mquinas simples sustituan una forma de
esfuerzo en otra forma que fueran manejadas por el ser humano, tal
como levantar un peso pesado con sistema de poleas o con una
palanca. Posteriormente las mquinas fueron capaces de sustituir la
energa humana o animal por formas naturales de energa renovable,
tales como el viento, las mareas, o un flujo de agua.
Todava despus, algunas formas de automatizacin fueron
controladas por mecanismos de relojera o dispositivos similares
utilizando algunas formas de fuentes de poder artificiales -algn
resorte, un flujo canalizado de agua o vapor para producir acciones
simples y repetitivas, tal como figuras en movimiento, creacin de
msica, o juegos. Dichos dispositivos caracterizaban a figuras
humanas, fueron conocidos como autmatas y datan posiblemente desde
el ao 300 AC. Los sistemas mecnicos suelen ser complicados y de
escasa flexibilidad. Por el contrario la tecnologa que regula su
funcionamiento es relativamente accesible al personal poco
cualificado. Los problemas de este tipo de automatizacin son la
longitud de las cadenas cinemticas y la sincronizacin de
susmovimientos.
Aplicaciones:En las vas de los ferrocarriles en lugares en los
que existe una gran pendiente en subida. En este caso, se corre el
riesgo de que el ferrocarril patine y es por eso que entre las vas
se sita una cremallera que engrana con una rueda dentada motriz
adosada al tren. Evidentemente, al girar, facilita la subida de la
fuerte pendiente sin riesgo de deslizamiento.
Los cigeales se utilizan extensamente en losmotores de
combustinde los automviles, donde el movimiento lineal de
lospistonesdentro de loscilindrosse trasmite a lasbielasy se
transforma en un movimiento rotatorio del cigeal que, a su vez, se
transmite a las ruedas y otros elementos como unvolante de inercia.
El cigeal es un elemento estructural delmotor.
Hidrulica.El hombre al lado del desarrollo de los dispositivos
mecnicos, empez desde muy temprano la experimentacin de la
utilizacin de recursos naturales tan abundantes como el agua y el
viento. Inicialmente se movilizo en los lagos y ros utilizando los
troncos de madera que flotaban. Ms adelante la navegacin se hizo
aprovechando la fuerza de los vientos.
La rueda hidrulica y el molino de viento Son prembulos de mucho
inters para la historia de los sistemas con potencia fluida, pues
familiarizaron al hombre con las posibilidades d los fluidos para
generar y transmitir energa y le ensearon en forma emprica los
rudimentos de la Hidromecnica y sus propiedades. La primera bomba
construida por el hombre fue la jeringa y se debe a los antiguos
egipcios, quienes la utilizaron para embalsamar las momias.
CTESIBIUS en el siglo II A.C., la convirti en una bomba de doble
efecto.
Los fundamentos tericos de la Mecnica de Fluidos como una
cienciase deben a Daniel Bernoulli y a Leonhard Euler en el siglo
XVIII. El segundo periodo, que comprende los ltimos aos del siglo
XVIII y la mayora del XIX, se caracteriz por la acumulacin de datos
experimentales y porla determinacin de factores de correccin para
la ecuacin de Bernoulli. Se basaron en el concepto de fluido ideal,
o sea que no tuvieron en cuenta una propiedad tan importante como
la viscosidad.
En cuanto a los sistemas hidrulicos, hay que hacer una distincin
entre los sistemas que utilizan el impacto de un lquido en
movimiento, que se denominan sistemas hidrodinmicos y los que son
accionados comprimiendo un fluido contenido en un recipiente
cerrado, por presin, llamado sistema hidrosttico.
Prensa Hidrulica.En los primeros aos de la revolucin industrial,
casi dos siglos despus de que Pascal enunciara su ley sobre la
presin aplicada a los fluidos, un mecnico britnico llamado Joseph
Bramah utiliz el descubrimiento de Pascal para desarrollar una
prensa hidrulica.
La prensa hidrulica constituye la aplicacin fundamental del
principio de Pascal y tambin un dispositivo que permite entender
mejor su significado. Consiste, en esencia, en dos cilindros de
diferente seccin comunicados entre s, y cuyo interior est
completamente lleno de un lquido. Dos mbolos de secciones
diferentes se ajustan, respectivamente, en cada uno de los dos
cilindros, de modo que estn en contacto con el lquido.
Ventajas: Velocidad variable de actuadores: Cilindros y Motores
Reversibilidad. Posibilidad de inversin Proteccin contra
sobrecargas mediante vlvulas de seguridad Tamaos reducidos. Grandes
fuerzas con elementos pequeos Canalizacin de la energa.
Instalaciones rgidas y flexibles
Inconvenientes: Fluidos inflamables Impacto ambiental Riesgo de
contaminacin de productos por fugas
Aplicaciones Accionamiento de vlvulas para aire, agua o
productos qumicos. Accionamiento de puertas pesadas o calientes.
Descarga de depsitos en la construccin, fabricacin de acero, minera
e industrias qumicas. Apisonamiento en la colocacin de hormign.
Pintura por pulverizacin. Sujecin y movimiento en la industria
maderera. Sujecin para encolar, pegar en caliente o soldar
plsticos. Mquinas de soldadura elctrica por puntos. Mquinas de
embotellado y envasado. Electricidad.Cualquier mquina, por sencilla
que sea, va a tener algn tipo de automatismo elctrico encargado de
gobernar los motores o como funcin de mando dentro de lapropia
mquina.Interruptores:
Un interruptor es un dispositivo mecnico de conexin y desconexin
elctrica, capaz de establecer, soportar e interrumpir la corriente
en las condiciones normales de funcionamiento del circuito donde va
asociado. Las condiciones exigidas a un buen interruptor debern ser
inicialmente las siguientes:
1. Que las superficies de las piezas que realizan el contacto
elctrico, sean suficientes para dejar paso a la intensidad nominal
prevista en el circuito donde ha de ser colocado, sin provocar
excesivas elevaciones de temperatura.La intensidad nominal que
puede circular por los contactos de un interruptor, es directamente
proporcional a la superficie de los contactos y a la presin
ejercida sobre ellos.
2. Que el arco de ruptura, que sin duda se formar cuando abramos
el circuito, se extinga lo ms rpidamente posible, de manera que no
forme arco permanente, ya que de lo contrario se destruiran
rpidamente los contactos.
Contactores.Un contactor es un aparato mecnico de conexin y
desconexin elctrica, accionado por cualquier forma deenerga, menos
manual, capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en
condiciones normales delcircuito, incluso las de sobrecarga.
Un contactor accionado porenerga magntica, consta deun ncleo
magntico y de unabobina capaz de generar uncampo
magnticosuficientemente grande comopara vencer la fuerza de
losmuelles antagonistas quemantienen separada del ncleouna pieza,
tambin magntica,solidaria al dispositivoencargado de accionar
loscontactos elctricos.
As pues, caracterstica importante de un contactor ser la tensin
a aplicar a la bobina de accionamiento,as como su intensidad
potencia. Segn sea el fabricante, dispondremos de una extensa gama
detensiones de accionamiento, tanto en continua como en alterna
siendo las ms comnmente utilizadas, 24,48, 220, y 380. La
intensidad y potencia de la bobina, naturalmente dependen del tamao
del contador.
Referente a la intensidad nominal de un contactor, sobre catlogo
y segn el fabricante, podremos observarcontactores dentro de una
extensa gama, generalmente comprendida entre 5 A y varios cientos
deamperios. Esto equivale a decir que los contactores son capaces
de controlar potencias dentro de un ampliomargen; as, por ejemplo,
un contactor para 25 A, conectado en una red bifsica de 380 V, es
capaz decontrolar receptores de hasta 380 X 25 = 9.500 VA y si es
trifsica 3 X 220 X 25 = 16.454 VA. Naturalmente nosreferimos a
receptores cuya carga sea puramente resistiva (cos = 1), ya que de
lo contrario, lascondiciones de trabajo de los contactos quedan
notablemente modificadas.
Interruptores automticos.Los interruptores automticos son
aparatos destinados a establecer e interrumpir circuitos elctricos,
con laparticularidad de que precisan una fuerza exterior que los
conecte, pero que se desconectan por s mismos,sin deteriorarse,
cuando el circuito en que se sitan presenta ciertas anomalas a las
que son sensibles.
Normalmente dichas anomalas son: Sobre intensidades.
Cortocircuito. Sobretensiones o bajas tensiones. Descargas
elctricas a las personas.
Los automticos que reaccionan ante estas anomalas se denominan
respectivamente: Trmicos,Magnticos, de mxima o mnima tensin y
Diferenciales.
Relevador.El rel o relevador, es un dispositivo electromecnico.
Funciona como un interruptor controlado por un circuito elctrico en
el que, por medio de una bobina y un electroimn, se acciona un
juego de uno o varios contactos que permiten abrir o cerrar otros
circuitos elctricos independientes.
La gran ventaja de los rels electromagnticos es la completa
separacin elctrica entre la corriente de accionamiento, la que
circula por la bobina del electroimn, y los circuitos controlados
por los contactos, lo que hace que se puedan manejar altos voltajes
o elevadas potencias con pequeas tensiones de control. Tambin
ofrecen la posibilidad de control de un dispositivo a distancia
mediante el uso de pequeas seales de control.
Aplicaciones. Sistema de supervisin para monitorizar y controlar
procesos. En puestas en marcha, muy til para verificar seales y
valores en cualquier punto de la lnea de produccin. Monitorizar
algunos valores o cambiarlos por personal no cualificado, ya que
dispone de una contrasea que impide que se acceda al men de
configuracin
Electrnica.Este sistema de automatizacin ha supuesto una
revolucin enorme en la industria. La base de este avance ha sido el
sistema digital, que ha desembocado en el ordenador y en el autmata
programable.
Lossistemas de controlson aquellos dedicados a obtener la salida
deseada de unsistemao proceso. En un sistema general se tienen una
serie de entradas que provienen del sistema a controlar, llamado
planta, y se disea un sistema para que, a partir de estas entradas,
modifique ciertos parmetros en el sistema planta, con lo que las
seales anteriores volvern a su estado normal ante cualquier
variacin.Un sistema de control bsico es mostrado en la siguiente
figura:
Hay varias clasificaciones dentro de los sistemas de control.
Atendiendo a su naturaleza sonanalgicos,digitaleso mixtos;
atendiendo a su estructura (nmero de entradas y salidas) puede ser
control clsico o control moderno; atendiendo a su diseo pueden ser
por lgica difusa, redes neuronales. La clasificacin principal de un
sistema de control es de dos grandes grupos, los cules son:
Sistema de lazo abierto: Sistema de control en el que la salida
no tiene efecto sobre la accin de control. Se caracteriza porque la
informacin o la variable que controla el proceso circulan en una
sola direccin desde el sistema de control al proceso. El sistema de
control no recibe la confirmacin de que las acciones se han
realizado correctamente.
Sistema de lazo cerrado: Sistema de control en el que la salida
ejerce un efecto directo sobre la accin de control. Se caracteriza
porque existe una relacin de realimentacin desde el proceso hacia
el sistema de control a travs de los sensores. El sistema de
control recibe la confirmacin si las acciones ordenadas han sido
realizadas correctamente.
Aplicaciones:Configurar y controlar algunos componentesque
forman parte de un dispositivo: LCD Express, la cual est pensada
para poder controlar pantallas LDC, oElectroMIL simuladores de
electrotecnia y componentes electrnicos en los circuitos
Reparaciones de componentes electrnicos: Multmetro, osciloscopio de
amplio rango (Hz a GHz), Generadores, Cautn, soldadura
Simuladores
Neumtica
Definicin:La neumtica es la tecnologa que implementa el aire
comprimido como modo de transmisin de la energa necesaria para
mover y hacer funcionarmecanismos.Los procesos consisten en
incrementar la presin de aire y a travs de la energa acumulada
sobre los elementos del circuito neumtico (por ejemplo los
cilindros) y efectuar un trabajo til.
Ejemplos de aplicacin de la neumtica
Martillo neumtico.
El martillo neumtico basa su funcionamiento en mecanismos de
aire comprimido. Funciona como un martillo, pues no perfora la
superficie, si no que la percute con el objeto de romperlo a
trozos. Se compone de tres partes principales:
La empuadura: Dispone de una vlvula de aire a la que se conecta
la manguera. El distribuidor: Regula el mando de aire y lo enva por
un lado y otro del mbolo. El cilindro: En el que se desliza y
desplaza el mbolo, que golpea la cabeza de la herramienta sita en
el extremo inferior del martillo y con la que se est
trabajando.
Puertas de autobuses.
En los diferentes tipos de autobuses de transporte pblico, todas
sus puertas funcionan a base de un sistema neumtico el cual les
permite abrir y cerrar las puertas con tan solo presionar un
botn.
Aplicadores neumticos de pintura.
Consiste en una pistola con un mecanismo que utiliza el aire
comprimido para la aplicacin de pintura sobre superficies.
Frenos.
Elfreno neumticoes un tipo defrenocuyo accionamiento se realiza
mediante aire comprimido. Se utiliza principalmente en trenes,
camiones, autobuses y maquinaria pesada.
Utilizapistonesque son alimentados con depsitos deaire
comprimidomediante un compresor, cuyo control se realiza
mediantevlvulas. Estos pistones actan como prensasneumticas contra
lostamboresodiscos de freno.
1.4Introduccin a la Neumtica.La rpida evolucin de la tecnologa y
del mercado demanda la disponibilidad de una base amplia y
diversificada de conocimientos y aplicaciones. Esto ha llevado a
que el manejo industrial de la automatizacin requiera de un nmero
creciente de adeptos y expertos. La formacin de los mismos proviene
de los diversos sectores de la ingeniera (Elctrica, Electrnica,
Mecnica, Informtica, entre otros).
Cundo debe usarse la Neumtica?
El hombre coloca a su servicio la mquina, con el fin de producir
una mayor cantidad de productos, con una mejor calidad y un menor
esfuerzo fsico, reduciendo los riesgos de accidente y los costos de
produccin. El nivel de automatizacin depender en gran parte del
hombre, que est siempre presente en el accionamiento inicial y
final del proceso.
Automatizacin: podemos definirla como un conjunto de elementos
tecnolgicos que realizan una serie de funciones y operaciones sin
la intervencin del hombre, o con mnima participacin.
Para operar el conjunto de recursos tecnolgicos que origine una
automatizacin, es necesaria la energa. Entre las varias formas
energticas esta la neumtica, que constituye el primer paso para
transformar la mecanizacin en automatizacin. Si bien la utilizacin
de la tcnica del aire comprimido como fuente energtica es empleada,
cada vez ms, para la racionalizacin y automatizacin, sta es
relativamente cara y podra llegarse a suponer que los costos de
produccin, acumulacin y distribucin del aire involucran gastos
elevados. Esto no es exacto, pues en el clculo de rentabilidad de
una instalacin, no slo debe tomarse en cuenta el costo energtico y
los gastos de instalacin, sino tambin los ahorros de mano de obra,
los gastos de mantenimiento y el aumento de la produccin logrado.
El resultado final es que el costo energtico es despreciable y las
inversiones de instalacin fcilmente amortizables.
Cundo debe usarse la Neumtica?
El hombre coloca a su servicio la mquina, con el fin de producir
una mayor cantidad de productos, con una mejor calidad y un menor
esfuerzo fsico, reduciendo los riesgos de accidente y los costos de
produccin.El nivel de automatizacin depender en gran parte del
hombre, que est siempre presente.
2. Generacin de aire Comprimido2.1Conceptos.El aire comprimido
es una de las formas de energa ms antiguas que conoce y utiliza el
hombre para reforzar sus recursos fsicos.Sabemos que el primero que
se ocup de la neumtica, es decir, utilizar el aire comprimido como
elemento de trabajo, fue el griego KTESIBIOS. Hace ms de dos mil
aos, construy una catapulta de aire comprimido. Uno de los primeros
libros acerca del empleo de este tipo de energa, procede del siglo
I de nuestra era, y describe mecanismos accionados por medio de
aire caliente.De los antiguos griegos procede la expresin Pneuma,
que designa lo etreo, lo puro, el alma de los cuatro elementos
fundamentales: aire, agua, tierra y fuego. Como derivacin de la
palabra Pneuma surge, entre otras cosas, el concepto neumtico que
trata los movimientos y procesos del aire.
Aunque los rasgos bsicos de la neumtica se cuentan entre los ms
antiguos cono- cimientos de la humanidad, no fue sino hasta el
siglo pasado cuando empezaron a investigarse sistemticamente su
comportamiento y sus reglas. A partir de 1950 podemos hablar de una
verdadera aplicacin industrial de la neumtica en los procesos de
fabricacin. Es cierto que con anterioridad ya existan algunas
aplicaciones y ramos de explotacin, como por ejemplo en la minera,
en la industria de la construccin y en los ferrocarriles (frenos de
aire comprimido)
La irrupcin verdadera y generalizada de la neumtica en la
industria no se inici, sin embargo, hasta que lleg a hacerse ms
acuciante la exigencia de automatizar y racionalizar los procesos
de trabajo, para bajar los costos de produccin.En la actualidad,
todo desarrollo industrial est concebido con aire comprimido, y en
consecuencia se utilizan equipos neumticos.
Cules son las propiedades del aire comprimido que han
contribuido a su popularidad?
Generacin del aire comprimido sin limitaciones ya que la materia
prima es sin costo. Fcil distribucin, no precisa recuperacin. Fcil
de acumular en tanques o depsitos. Puede ser utilizado en ambientes
explosivos o inflamables. No interfiere con el medio ambiente. Los
componentes son de costo moderado y de fcil aplicacin. Admite altas
velocidades de trabajo, regulacin de fuerzas, no tiene problemas
por bloqueos o detenciones forzadas por sobrecarga.
Para delimitar el campo de utilizacin de la neumtica, es preciso
conocer tambin las propiedades adversas: Compresibilidad: esta
caracterstica impide obtener velocidades constantes a resistencias
variables. Fuerzas: limitaciones prcticas de aproximadamente 40000
Newton (4000Kg.) en forma directa.
Fuerza: definiremos una Fuerza F (N) a aquella necesaria para
mover un cuerpo de masa M (Kg) imprimindole una aceleracin a (m/s2)
en la direccin del movimiento.
Puesto que las fuerzas solamente modifican el estado de
movimiento de un cuerpo, para que un cuerpo se mueva no es
necesario que acte sobre l una Fuerza.Las fuerzas slo son
necesarias para poner en movimiento un cuerpo que est inmvil o para
alterar la velocidad de uno que est en movimiento.Un cuerpo en
movimiento sobre el que no acta ninguna fuerza seguir movindose en
lnea recta y a velocidad constante indefinidamente.
Unidad de Fuerza: un Newton es la Fuerza que aplicada a un
cuerpo de Masa: 1Kg. le imprime una aceleracin de 1m/seg.2
EjemploEn un cilindro neumtico, la fuerza desarrollada equivale
a la fuerza resistente ofrecida por la carga.
Trabajo (L): producimos Trabajo cuando un cuerpo de masa M es
desplazado a travs de una cierta distancia, por efecto de una
fuerza F en la direccin del movimiento.El trabajo efectuado es el
producto de la proyeccin de F en el sentido del movimiento por la
distancia recorrida por el cuerpo.
EjemploEn un sistema neumtico, el trabajo estar dado por la
fuerza que ejerce el cilindro multiplicada por la carrera a
recorrer del mismo.
Presin: es una Fuerza actuante sobre una unidad de
superficie.
Como el Pascal es una unidad pequea para el uso de la neumtica,
en la industria se usa generalmente el bar como unidad derivada,
siendo:
22
Tambin:
1 bar = 0.981 Kp/cm2 (en la prctica 1bar = 1 Kp/cm2)1 bar = 14,2
Lb/ Pulg2
EjemploEn un sistema neumtico, la fuerza se aplica por la presin
del aire que acta sobre el rea de un pistn en movimiento en un
cilindro. A medida que el pistn se mueve, la fuerza neumtica acta a
travs del largo de la carrera del pistn.
Los sistemas neumticos tratan con tres clases de presin
atmosfrica:
Presin Atmosfrica: al nivel del mar es de 14,7 psi (Lbs/pulg2);
la presin es ms baja arriba del nivel del mar, y ms alta debajo del
nivel del mar. Esto tambin permite que el aire pase a travs del
filtro de admisin en un compresor, dentro del cilindro cuando el
compresor est en la carrera de admisin, y la presin en el cilindro
est por debajo de la presin atmosfrica.
Presin Relativa: es la que resulta de tomar como referencia
(cero de la escala) a la presin absoluta atmosfrica. Es la presin
que indican los manmetros, tambin llamada presin manomtrica, que es
la empleada para el clculo de fuerza de los cilindros o actuadores
neumticos
Presin absoluta: es la presin resultante de sumar la presin
atmosfrica(1.013 Kg/cm2) a la presin manomtrica.
Temperatura: es la cantidad de energa calrica en trnsito. La
temperatura indica la intensidad de calor. En el estudio de los
gases, la temperatura es expresada en Kelvin, tambin conocida como
escala de temperatura absoluta.
Temperatura absoluta: es aquella que toma como cero de la escala
al cero absoluto de la temperatura, correspondiente a 273,16C.
Indicaremos con T a la Temperatura en grados Kelvin o absoluta y
con t a la temperatura en grados centgrados o Celsius.
Masa: es la magnitud que define la cantidad de materia que
conforma un cuerpo.
Todos los objetos o substancias tienen Masa.La Masa representa
la cantidad de materia en un objeto y su inercia o resistencia al
ponerse en movimiento. La Masa de un objeto determina su peso en la
tierra o en cualquier otro campo gravitatorio. La inercia de un
objeto determina la cantidad de fuerza que se requiere para
levantar o mover un objeto o para cambiar su velocidad o direccin
de movimiento.
En el sistema internacional (SI) la unidad de masa es el Kg.
Velocidad: es el espacio recorrido en la unidad de tiempo.
Aceleracin: es la variacin (incremento o disminucin) de la
velocidad en la unidad de tiempo.
Unidad: tendremos una aceleracin de 1 m/s2 cuando la velocidad
(V) aumente a razn de 1m/s por cada segundo transcurrido.
Caudal: se llama Caudal o gasto de un fluido, al volumen de
fluido que pasa por una seccin en la unidad de tiempo.Esta cantidad
de fluido podemos expresarla de dos formas, en masa o en volumen.
El caudal msico y el caudal volumtrico estn relacionados a travs de
la densidad del fluido, que en el caso de los gases es variable con
la presin y la temperatura.
Leyes Fundamentales de los Gases Perfectos o IdealesEs la
ecuacin que relaciona entre s la presin, volumen y temperatura de
una masa m de un gas.
Las caractersticas esenciales del estado gaseoso son:
Un gas tiende a repartirse uniformemente por el interior del
recinto que lo contiene. La densidad de un gas depende de su presin
y temperatura. La masa de un gas presenta una resistencia
prcticamente nula a los esfuerzos de corte.
Ecuacin de estado de los gases perfectos o ideales
Donde:
Leyes usualmente aplicadas en un Sistema NeumticoLas leyes
utilizadas en la neumtica pueden deducirse de la ecuacin general de
los gases perfectos
Ley de BOYLE MARIOTTE
A temperatura constante las presiones ejercidas en una masa
gaseosa, son inversa- mente proporcionales a los volmenes
ocupados.Ley de GAY LUSSAC