Automatización y Tipos de Sistemas Neumáticos: Principios, Componentes y Aplicaciones
Español4,89 KB
TM1: Automatización y Tipos de Sistemas
La sustitución de la acción humana por máquinas independientes, con mayor velocidad y precisión, permite realizar cálculos complejos y operaciones que pueden repetirse indefinidamente.
Tipos de automatización
Los sistemas automatizados se clasifican en: mecánica, numérica, oleohidráulica, eléctrica y electrónica.
Ventajas y desventajas de la neumática
Ventajas
- Abundante e ilimitado.
- Fácilmente transportable.
- Insensible a variaciones de temperatura.
- Económico.
- Puede ser almacenable.
Inconvenientes
- Preparación: sin preparar, no puede utilizarse.
- Fuerza limitada.
- Ruidos molestos.
- Fuente de energía costosa.
Definiciones: presión, caudal y unidades
- Presión: fuerza que actúa sobre la unidad de superficie. 1 Pa = 1 N/m².
- Caudal: cantidad de fluido que atraviesa una sección determinada por unidad de tiempo. Unidades: Pa, atm, bar. Q = V/T.
Problema de compresión isotérmica
Datos: V1 = 850 L, presión P1 = 8×10^5 Pa.
Determinar las presiones P2 y P3 al reducir el volumen a la mitad y a un quinto, manteniendo constante la temperatura. ¿Qué fuerza hemos aplicado para obtener la variación de volumen entre ambos, sabiendo que el émbolo tiene un diámetro D = 7,5 cm?
Datos:
- V1 = 850 L
- P1 = 8×10^5 Pa = 8 bar
- T1 = cte.
- V2 = 850/2 = 425 L
- P2 = ?
- V3 = 850/5 = 170 L
- P3 = ?
- D = 7,5 cm
Resolución:
P1·V1/T1 = P2·V2/T2 = P3·V3/T3 (temperatura constante).
- P2 = P1·V1/V2 = 8·850/425 = 16 bar = 160 N/cm²
- P3 = P1·V1/V3 = 8·850/170 = 40 bar = 400 N/cm²
TM2: Compresores
Misión de los compresores: aspirar el aire del ambiente y comprimirlo hasta alcanzar la presión requerida.
Compresores utilizados
Compresor de émbolo, sin aceite, utilizado en la actualidad, con un caudal superior a 25.000 m³/h.
Componentes de un compresor
- Depósito acumulador.
- Caudal o desplazamiento del compresor.
- Presión de trabajo.
- Accionamiento.
- Regulación.
- Refrigeración.
- Lugar de emplazamiento.
Cálculo del caudal teórico
En los compresores alternativos, el caudal teórico es igual al producto de la sección del pistón por la longitud de carrera y por el número de carreras en la unidad de tiempo:
Vteórico = L × π × D² / 4
Caudal efectivo
Depende de la construcción del compresor, de la presión y del rendimiento volumétrico (Nv):
Qe = Qt × Nv
Ejemplo: caudal teórico y efectivo de un compresor
Compresor de diámetro de pistón 150 mm, longitud de carrera 100 mm, giro 1825 rpm, rendimiento volumétrico Nv = 90 %. Calcular la capacidad del compresor, con una antigüedad de 20 años, y la diferencia de presión de 160 kPa.
Datos: D = 150 mm = 15 cm; L = 100 mm = 10 cm; n = 1825 rpm.
Resolución:
- Qteórico = π × 15² / 4 × 10 × 1825 = 3 225 041 cm³/min ≈ 3225 L/min ≈ 3,225 m³/min.
- Qefectivo = n × Qt = 0,9 × 3225 L/min = 2902,05 L/min ≈ 2,902 m³/min.
- Capacidad acumulada: factor de antigüedad = 20; Ap = 160 kPa = 1,6 bar; Vp = 0,25 × 2,9 m³/min / (20 × 1,6) ≈ 0,72 / 32 ≈ 0,022 m² ≈ 22 L.
Lubricación en sistemas neumáticos
La lubricación en sistemas neumáticos se utiliza para reducir el desgaste en componentes que tienen piezas mecánicas en movimiento, como cilindros y válvulas.
Para evitar realizar una lubricación manual o periódica, se usa el aire comprimido como medio de transporte del lubricante.
Partes de un filtro y regulador de aire
- Entrada de aire: por donde el aire ingresa al filtro.
- Deflector de aletas: genera un movimiento rotativo en el aire, permitiendo que las partículas sólidas y líquidas sean centrifugadas hacia las paredes de la taza.
- Taza: parte donde se depositan las partículas sólidas y líquidas que se separan del aire.
- Cartucho filtrante: su misión es filtrar el aire en partículas de tamaño específico.
- Sprader (deflector): crea una zona tranquila en el fondo de la taza, gracias al cual las partículas sólidas y líquidas se depositan sin agitarse.
- Purga: permite evacuar partículas sólidas y agua condensada de manera manual o automática.