INSTITUTO TECNOLOGICO SUPERIOR DE

CHAPALA

INGENIERIA MECATRONICA

DIVISIONDE INGENIERIA EN MECATRONICA

OLIVIA ITZEL SOLANO ROMERO 7°M

CIRCUITOS HIDRAULICOS Y NEUMATICOS

Chapala, Jal.

Prof. José Eduardo Medina López 20 de agosto de 2015

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Contenido Ventajas y desventajas de la neumática ....................................................................................... 3

Ventajas ..................................................................................................................................... 3

Desventajas ............................................................................................................................... 3

Humedad relativa .......................................................................................................................... 3

Presión ........................................................................................................................................... 4

Caudal. ........................................................................................................................................... 4

Tipos de compresores. .................................................................................................................. 4

Compresores de émbolo o pistón ............................................................................................. 5

Compresor de émbolo rotativo ............................................................................................. 5

Compresor de diafragma o membrana ................................................................................. 5

Compresor rotativo multicelular ........................................................................................... 6

Compresor de tornillo helicoidal de dos ejes ........................................................................ 7

Compresor roots ................................................................................................................... 7

Turbocompresores .................................................................................................................... 8

Compresor axial..................................................................................................................... 8

Compresor radial ................................................................................................................... 8

Elemento de control, dirección, presión y caudal neumático ...................................................... 9

Temporizadores neumáticos ....................................................................................................... 14

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Ventajas y desventajas de la neumática

Ventajas

El aire es de fácil captación y abunda en la tierra

El aire no posee propiedades explosivas, por lo que no existen riesgos de

chispas.

Los actuadores pueden trabajar a velocidades razonablemente altas y fácilmente

regulables

El trabajo con aire no daña los componentes de un circuito por efecto de golpes

de ariete.

Las sobrecargas no constituyen situaciones peligrosas o que dañen los equipos

en forma permanente.

Los cambios de temperatura no afectan en forma significativa.

Energía limpia

Cambios instantáneos de sentido.

Desventajas

En circuitos muy extensos se producen pérdidas de cargas considerables.

Requiere de instalaciones especiales para recuperar el aire previamente

empleado.

Las presiones a las que trabajan normalmente, no permiten aplicar grandes

fuerzas

Altos niveles de ruido generado por la descarga del aire hacia la atmósfera.

Humedad relativa

La humedad relativa es el porcentaje de la humedad de saturación, que

se calcula normalmente en relación con la densidad de vapor de saturación, en

otras palabras es la relación entre la cantidad de vapor de agua que tiene una

masa de aire y la máxima que podría tener.

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ℎ𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑐𝑎 = 𝑑𝑒𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑎𝑐𝑡𝑢𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟

𝑑𝑒𝑠𝑛𝑠𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑑𝑒 𝑣𝑎𝑝𝑜𝑟 𝑑𝑒 𝑠𝑎𝑡𝑢𝑟𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛𝑥 100%

Presión

La presión se define como fuerza por unidad de área. Para describir la

influencia sobre el comportamiento de un fluido, usualmente es más conveniente

usar la presión que la fuerza. La unidad estándar de presión es el Pascal, el cual

es un Newton por metro cuadrado.

𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖ó𝑛 = 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎

𝐴𝑟𝑒𝑎

Caudal.

Es la cantidad de fluido que circula a través de una sección del ducto por

unidad de tiempo. Normalmente se identifica con el flujo volumétrico o volumen

que pasa por un área dada en la unidad de tiempo. Menos frecuentemente, se

identifica con el flujo másico o masa que pasa por un área dada en la unidad de

tiempo.

Tipos de compresores.

Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del

aire al valor del trabajo deseado. Los mecanismos y mandos neumáticos se alimenta

desde una estación central es así como el aire comprimido viene de la estación

compresora y llega a las instalaciones a través de tuberías.

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Compresores de émbolo o pistón

Compresor de émbolo oscilante este tipo es apropiado para comprimir a

baja, media o alta presión su campo de trabajo se extiende desde unos 1,100

kpa a varios miles. Funciona a base de un mecanismo que controla el

movimiento alternativo de los pistones en el cilindro, cuando el pistón hace la

carrera de retroceso aumenta el volumen de la cámara por lo que disminuye la

presión interna provocando la apertura de la válvula de admisión permitiendo la

entrada de aire al cilindro. Una vez que el pistón ha llegado al punto muerto

inferior inicia la carrera ascenderte, cerrándose la válvula de aspiración y

disminuyendo el volumen disponible del aire, originando un aumento de presión

que finalmente la válvula descargara permitiendo la salida del aire comprimido.

Fig. (1.1)

Fig., (1.1)

Compresor de émbolo rotativo

Consiste en un émbolo que está animado por un movimiento rotatorio, el

aire es comprimido por la continua reducción del volumen en un recinto

hermético.

Compresor de diafragma o membrana

Para este compresor una membrana separa el émbolo de la cámara de

trabajo; el aire no entra en contacto con las piezas móviles, por lo tanto, el aire

comprimido estará exento de aceite, debido a esto el aire resulta con mayor

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pureza por lo que se puede utilizar en industrias alimenticias, farmacéuticas, y

químicas y hospitales. Fig. (1.2)

Fig. (1.2)

Compresor rotativo multicelular

Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de

ranuras de entrada y de salida, las ventajas de este compresor residen en sus

dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal prácticamente

uniforme y sin sacudidas.

El rotor está provisto de un cierto número de aletas que se deslizan en el interior

de las ranuras y formas las células con las paredes del cárter, cuando el rotor

gira las aletas son oprimidas por la fuerza centrífuga debido a la excentricidad.

La ventaja es que genera grandes cantidades de aire pero con vestigios de

aceite, por lo que en aquellas empresas en que no es indispensable la esterilidad

presenta un gran servicio, al mismo tiempo el aceite pulverizado en el aire lubrica

las válvulas y elementos de control y potencia. Fig. (1.3)

Fig. (1.3)

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Compresor de tornillo helicoidal de dos ejes

Dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cóncavo y

convexo impulsan hacia el otro lado el aire aspirado axialmente, de este modo

se logra reducir el espacio que dispone el aire, generando un aumento de la

presión interna del aire y además por la rotación y el sentido de las hélices es

impulsado hacia el extremo opuesto.

Los ciclos se traslapan, con lo cual se logra un flujo continuo, a fin de evitar el

desgaste de los tonillos se evita que estos se toquen lo cual obliga a utilizar un

mecanismo de transmisión externo que permita sincronizar el movimiento de

ambos elementos. Fig. (1.4)

Fig. (1.4)

Compresor roots

En este tipo de compresores el aire es llevado de un lado a otro sin que

el volumen sea modificado, en el lado de impulso, la estanqueidad se asegura

mediante los bordes de los émbolos rotativos. Como ventaja está el hecho de

que puede proporcionar un gran caudal.

El accionamiento se asegura exteriormente ya que por la forma de los

elementos y la acción del roce no es conveniente que los émbolos entren en

contacto. Fig. (1.5)

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Fig. (1.5)

Turbocompresores

Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, y son muy

apropiados para grandes caudales, el aire se pone en circulación por medio de

una o varias ruedas de turbina y esta energía cinética se convierte en energía

elástica de compresión se, fabrican de tipo axial y radial.

Compresor axial

En este tipo de compresor la rotación acelerada del fluido es en

sentido axial produciendo de esta forma una gran cantidad de energía cinética a

la salida del compresor, y por la forma constructiva se le ofrece al aire un mayor

espacio de modo que obligan a una reducción de la velocidad, esta reducción

se traduce en una disminución de la energía cinética, lo que se justifica por

haberse transformado en energía de presión. Fig. (1.6)

Fig. (1.6)

Compresor radial

En este tipo el aumento de presión del aire se obtiene utilizando el

mismo principio del compresor axial, con la diferencia de que este fluido es

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impulsado una o más veces en el sentido radial. Por efecto de la rotación, los

alabes comunican energía cinética y lo dirigen radialmente hacia fuera, hasta

encontrarse con la pared que lo retornan al centro cambiando su dirección, en

esta parte del proceso el aire dispone de un mayor espacio disminuyendo por

tanto la velocidad y la energía científica, lo que se traduce en la transformación

de presión. Fig. (1.7)

Fig. (1.7)

Elemento de control, dirección, presión y caudal neumático

Para poder controlar los distintos actuadores neumáticos es preciso

emplear otros elementos que desarrollan funciones de mando, a estos

elementos se les llama válvulas, las encargadas de distribuir el aire para

gobernar el avance y retroceso de los cilindros se denominan válvulas

distribuidoras, aunque también hay válvulas de regulación y control.

Para representar las válvulas distribuidoras en los esquemas neumáticos se

emplean símbolos, que solamente indican la función que cumplen las válvulas,

sin informar acerca de sus aspectos constructivos, en ellas se distinguen:

Las vías, que es el número de orificios de entrada y salida del aire a través

de la válvula.

Las posiciones, son las que puede adoptar la válvula distribuidora para

dirigir el flujo por una u otra vía, según necesidades de trabajo.

Los accionamientos, son los métodos por los que provocamos que la

válvula esté en una u otra posición.

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Para facilitar las conexiones durante el montaje de los circuitos, los empalmes

y racores se identifican, según el tipo de normas que se sigan se emplean los

siguientes códigos. Fig. (1.8)

ISO Tipo de vía CETOP

A, B, C,… Conducto de trabajo 2, 4, 6,…

P Alimentación de presión 1

R,S,T Escapes 3, 5, 7,…

L Fuga 9

Z, Y, X,… Conductos de pilotaje 12, 14, 16,…

Las posiciones de las válvulas distribuidoras se representan por medio de

cuadrados. El número de cuadrados adyacentes indica la cantidad de

posiciones de la válvula distribuidora. Las vías (entradas y salidas) se

representan por medio de trazos unidos al cuadro que representa la posición

de reposo o inicial. Para identificar a una válvula se emplea el método de

indicar: nº vías/nº posiciones.

Según el accionamiento o elemento de pilotaje, las válvulas se pueden

gobernar por:

Medios manuales: por pulsador, por palanca o por pedal.

Por medios mecánicos: por palpado o leva, por rodillo o final de carrera,

o por rodillo escamoteable.

Por medios eléctricos, por un electroimán.

Por medios neumáticos: por pilotaje neumático con presión, o con

depresión.

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En la Fig. (1.9) se muestran los símbolos con los principales accionamientos.

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En la figura (1.10) se muestran los símbolos con los que se representa las

válvulas.

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En la Fig. (1.11) se ilustran los símbolos neumáticos más comunes.

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Temporizadores neumáticos

Los temporizadores se utilizan para regular el tiempo que transcurre entre la

entrada de señal de pilotaje y la respuesta de la válvula. Se trata de una válvula

que está compuesta de una estrangulación (regulación) graduable, una cámara

de acumulación y un distribuidor pilotado. La señal de mando llega por la entrada

a una cámara, a través de una válvula estranguladora. De acuerdo con el ajuste

del tornillo, el aire tardará más o menos tiempo en llenar el recipiente y alcanzar

la presión deseada. Cuando se llega a esa situación, el aire de la cámara vence

la oposición del muelle y la vía de alimentación (1) se comunica con la de

utilización (2). Para que el temporizador recupere su posición inicial hace falta

purgar la línea de mando, con el fin de que escape el aire del acumulador.