Tecnología Industrial: Aire comprimido y sistemas neumáticos

Aire comprimido

Entre 6 y 12 bares (12 kp/cm2): técnica para la automatización de procesos, basada en la utilización del aire comprimido como energía de trabajo. La mezcla de gases del aire: 78% volumen de nitrógeno, 21% volumen de oxígeno.

Caudal y Presión

Caudal (qv) Metro cúbico/segundo (m3 /s) Presión (P) Pascal (Pa. Antideflagrante S=F/P

Unidades de presión

En el Sistema Internacional:1 Pascal= 1 N/m2. 1 bar = 10^5. Pa = 100 kPa = 0,1MPa = 105 N/m2. 1 kp/cm2 = 0,981 bar = 0,968 atm.

Presión efectiva o relativa

Es la diferencia entre la presión en un recipiente menos la presión atmosférica, se mide con un manómetro. P=F/S f=fuerza perpendicular a la superficie s=superficie.

Depresión y Presión absoluta

Depresión: es el rango de valores de presión por debajo de la presión atmosférica. El vacío correspondería a presiones nulas. Presión absoluta = presión atmosférica + presión relativa.

Caudal másico y volumétrico

Caudal másico: es la cantidad de masa que atraviesa una superficie en la unidad de tiempo. Caudal volumétrico: es el volumen de fluido que atraviesa una determinada sección transversal de una conducción por cada unidad de tiempo.

Relación entre caudal másico y volumétrico

Caudal másico y el volumétrico están relacionados: por la densidad del fluido, que en el caso de los gases es variable con la presión y la temperatura: Q=V/t=S*L/t=S*v Siendo: Q=Caudal; l=Longitud; V=Volumen; t=Tiempo; S=Sección ; v=Velocidad.

Leyes de los gases

Temperatura absoluta:  T= tcelsius + 273. Ley de boyle-mariotte:  A temperatura constante, el volumen de un gas encerrado en un recipiente rígido es inversamente proporcional a la presión absoluta, o sea, el producto de la presión absoluta y el volumen es constante para una determinada cantidad de gas P1*V1=P2*V2=P3*V3=constante.

Compresores

Tipos: Alternativos: Émbolo 1etapa:desde 6 bar hasta un máximo de 10 bar La temperatura del aire de salida es de 180º C  2etapas:La temperatura final 130º C. Se pueden alcanzar hasta 15 bares (típico solo 8 bares en la primera etapa baja presion de 2 a 3 bares y en la segunda etapa de alta presion 8 bares  Diafragma: aire comprimido seco hasta a 5 bares y totalmente libre de aceite  Rotativos: Paletas La lubricación y la estanqueidad se obtienen inyectando aceite en la corriente del aire cerca de la entrada. El aceite actúa también como refrigerante limitando la temperatura a 190º C. Son muy silenciosos y proporcionan un nivel de caudal prácticamente constante. Se pueden alcanzar presiones de 8 a 10 bares aunque son comunes de 0,5 a 4 bares, oscilando su caudal entre 100 y 2500 m 3 /h. También se pueden fabricar en dos etapas  Tornillo Se trata de compresores caros aunque debido a su bajo desgaste, a largo plazo son muy ventajosos, silenciosos y proporcionan unos caudales continuos de hasta unos 400 m 3 /minuto a una presión  entre 7 y 14 bares.

Turbocompresores

Presiones reducidas pero manejan gran caudal (220.000 m3 /h). El aire es propulsado contra la carcasa transformando la energía cinética en potencial. Existen dos familias: turbocompresores radiales y axiales.

Arrancador suave y problemas eléctricos

Arrancador suave: Sustituye al arranque estrella-triángulo, realizando una limitación de la corriente de arranque de una forma eficiente.

Problemas eléctricos

Sobrecarga: cuando la corriente eléctrica aumenta por encima de la intensidad máxima determinada para la instalación. Cortocircuito: Intensidades mucho mayores de lo habitual producidas en el circuito debido a que tenemos una resistencia cercana a cero. Contacto directo: accidente que se produce al tocar directamente un cable con tensión. Contacto indirecto: Accidente que se produce al tocar un punto que en condiciones normales de funcionamiento no debería tener tensión Sobretensión:  Tensiones mayores de las normales aparecen momentáneamente en la red de eléctrica, provocando daños en los equipos conectados.

Problemas en la instalación eléctrica

Sección por caída de tensión: Uc=I*Rc  Uc caída de tensión, Rc resistencia del conductor. Sección por calentamiento o sobrecarga: Depende del tipo de canalización del los cables y del material utilizado en el aislamiento del cable. Si el cable alcanza una temperatura superior a la que soporta su puede dañar el aislante. Para el cálculo se utilizan tablas de sección en las que se tiene en cuenta el tipo de aislante (termoplástico o termoestable), el tipo de canalización y si la línea es trifásica o monofásica.

Formulas

Formulas: en función de la potencia monofásica: S=2*L*P/AU*U*conductividad trifásica: S=L*P/AU*U*conductividad En función de la intensidad y el coseno de fi monofásica: S=(2*L*I*cosfi)/(AU*conductividad) trifásica: S=(√3*L*I*cosfi)/AU*conductividad. AU caída de tensión, P potencia activa, U tensión de línea, L longitud de la línea. Caidas de tensión máx permitidas por la REBT: AU relativa%=(AU/U)*100 en alumbrado máx 3% y en fuerza 5%. AU absoluta=U*(AU%/100). Conductividad= 1/ resistividad.