ITT Neumatica Basica y Avanzada Modulo 1

DIPLOMADO EN NEUMATICA AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL Y ROBOTICA

NEUMTICA BASICA Y AVANZADA Departamento de Ingeniera Elctrica y Electrnica ING. ROGELIO SANCHEZ LOPEZ

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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 1



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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.



32

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.



33

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



34

(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



35

CURVA DEL PUNTO DE ROCIO

Partculas externas slidas, sales, polvo, xido y cascarillas, pueden influir en el funcionamiento de

los elementos de forma negativa.



36

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.



37

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.



38

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.



39



40

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.



41

Lugar de emplazamiento



42

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.



43

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:



44

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.



45

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



47

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.



50

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



51

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



52

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.



53

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...



54

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.



55

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).



58

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.



59

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.



60

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

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ITT Neumatica Basica y Avanzada Modulo 1