Investigación. Neumática y presión.

La neumática  es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y, por tanto, al aplicarle una fuerza se comprime, mantiene esta compresión y devuelve la energía acumulada cuando se le permite expandirse, según dicta la ley de los gases ideales.

-Mandos neumáticos
Los mandos neumáticos están constituidos por elementos de señalización, elementos de mando y un aporte de trabajo. Los elementos de señalización y mando modulan las fases de trabajo de los elementos de trabajo y se denominan válvulas. Los sistemas neumáticos e hidráulicos están constituidos por:

• Elementos de información.
• Órganos de mando.
• Elementos de trabajo.
• Elementos artísticos.

Para el tratamiento de la información de mando es preciso emplear aparatos que controlen y dirijan el fluido de forma preestablecida, lo que obliga a disponer de una serie de elementos que efectúen las funciones deseadas relativas al control y dirección del flujo del aire comprimido.

En los principios de la automatización, los elementos rediseñados se mandan manual o mecánicamente. Cuando por necesidades de trabajo se precisaba efectuar el mando a distancia, se utilizan elementos de comando por símbolo neumático (cuervo).

Actualmente, además de los mandos manuales para la actuación de estos elementos, se emplean para el comando procedimientos servo-neumáticos, electro-neumáticos y automáticos que efectúan en su totalidad el tratamiento de la información y de la amplificación de señales.

La gran evolución de la neumática y la hidráulica han hecho, a su vez, evolucionar los procesos para el tratamiento y amplificación de señales, y por tanto, hoy en día se dispone de una gama muy extensa de válvulas y distribuidores que nos permiten elegir el sistema que mejor se adapte a las necesidades.

Hay veces que el comando se realiza manualmente, y otras nos obliga a recurrir a la electricidad (para automatizar) por razones diversas, sobre todo cuando las distancias son importantes y no existen circunstancias adversas.

La presión es la magnitud vectorial que relaciona la fuerza con la superficie sobre la que actúa, es decir, equivale a la fuerza que actúa sobre la unidad de superficie.

Cuando sobre una superficie plana de área A se aplica una fuerza normal F de manera uniforme, la presión P viene dada de la siguiente forma:

El control de la presión en los procesos industriales da condiciones de operación seguras. Cualquier recipiente o tubería posee cierta presión máxima de operación y de seguridad variando este, de acuerdo con el material y la construcción. Las presiones excesivas no solo pueden provocar la destrucción del equipo, si no también puede provocar la destrucción del equipo adyacente y ponen al personal en situaciones peligrosas, particularmente cuando están implícitas, fluidos inflamables o corrosivos. Para tales aplicaciones, las lecturas absolutas de gran precisión con frecuencia son tan importantes como lo es la seguridad extrema.

Por otro lado, la presión puede llegar a tener efectos directos o indirectos en el valor de las variables del proceso. En tales casos, su valor absoluto medio o controlado con precisión de gran importancia ya que afectaría la pureza de los productos poniéndolos fuera de especificación.

La presión puede definirse como una fuerza por unidad de área o superficie, en donde para la mayoría de los casos se mide directamente por su equilibrio directamente con otra fuerza, conocidas que puede ser la de una columna liquida un resorte, un embolo cargado con un peso o un diafragma cargado con un resorte o cualquier otro elemento que puede sufrir una deformación cualitativa cuando se le aplica la presión.

http://es.wikipedia.org/wiki/Neum%C3%A1tica
http://es.wikipedia.org/wiki/Presi%C3%B3n
http://www.monografias.com/trabajos11/presi/presi.shtml

Investigación. Cilindros y válvulas.

¿Que son los cilindros?

Cilindros neumáticos (conocido a veces como cilindros del aire) sea dispositivos mecánicos cuáles producen fuerza, a menudo conjuntamente con movimiento,
y se accionan cerca gas comprimido (típicamente aire).
Para realizar su función, los cilindros neumáticos imparten a fuerza por el convertir energía potencial de gas comprimido en energía cinética.
Esto es alcanzada por el gas comprimido que puede ampliarse, sin entrada de energía externa, que sí mismo ocurre debido al gradiente de la presión
estableció por el gas comprimido que estaba en un mayor presión que presión atmosférica. Esta extensión del aire fuerza a pistón para moverse en la
dirección deseada.
El cilindro es una pieza hecha con metal fuerte porque debe soportar a lo largo de su vida útil un trabajo a alta temperatura con explosiones constante
de combustible, lo que lo somete a un trabajo excesivo bajo condiciones extremas. Una agrupación de cilindros en un motor constituye el núcleo del mismo,
conocido como bloque del motor.

¿Para que sirven?
El depender de diseño del sistema, los cilindros neumáticos pueden funcionar en una variedad de maneras. Los ejemplos incluyen tener la capacidad de
realizar movimientos múltiples sin la necesidad de la intervención intermedia, de realizar un movimiento completo con los puntos que paran intermedios,
para ser ajustado para controlar la cantidad de extensión y/o la contracción de la barra de pistón actuada una vez.
La fuerza disponible de un cilindro crece con mayor presión y con mayor diámetro. La determinación de la fuerza estática en los cilindros está sustentada por la siguiente fórmula, o el ábaco adjunto:

F = 10 . p . Π . (d2/4) ó bien F = 7,85 . p . d2

donde: F: Fuerza (N)

p: Presión (bar)

d: Diámetro de la ca-misa del cilindro (cm)


Tipos de cilindros

Cilindros de simple efecto
Cilindros de doble efecto
Cilindros con doble vástago
Cilindros de doble pistón o en tandem
Cilindros acoplados de acción independiente
Cilindros sin vástago
Amortiguación de fin de carrera
Pistón con imán incorporado

Simbología de cilindros

Válvulas

Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido enviado por el compresor o almacenado en un depósito.

Las válvulas neumáticas son considerados elementos de mando, de hecho, necesitan o consumen poca energía y a cambio, son capaces de gobernar una energía muy superior

Las válvulas en términos generales, tienen las siguientes misiones:

· Distribuir el fluido

· Regular caudal

· Regular presión

Tipos de válvulas

1.-Válvulas de distribución. Como su propio nombre indica son las encargadas de distribuir el aire comprimido en los diferentes actuadores neumáticos, por ejemplo, los cilindros.
2. Válvulas de bloqueo. Son válvulas con la capacidad de bloquear el paso del aire comprimido cuando se dan ciertas condiciones en el circuito.
3. Válvulas reguladoras. Aquí nos encontramos con las válvulas que regulan el caudal y las válvulas que regulan la presión.
4. Válvulas secuenciales.

Simbología de válvulas

http://www.microautomacion.com/catalogo/Actuadores.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/V%C3%A1lvula

http://sitioniche.nichese.com/valvulas.html

Investigación. Compresor.

Un compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tal como lo son los gases y los vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.

Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a diferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable de densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos compresibles, pero no aumentan su presión, densidad o temperatura de manera considerable.

Los compresores son ámpliamente utilizados en la actualidad en campos de la ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como:
Son parte importantísima de muchos sistemas de refrigeración y se encuentran en cada refrigerador casero, y en infinidad de sistemas de aire acondicionado.
Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo es el Ciclo Brayton.
Se encuentran en el interior de muchos motores de avión, como lo son los turborreactores, y hacen posible su funcionamiento.
Se pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemas neumáticos, los cuales mueven fábricas completas.

Hay diferentes tipos de compresores de aire, pero todos realizan el mismo trabajo: toman aire de la atmósfera, lo comprimen para realizar un trabajo y lo regresan para ser reutilizado.

Diagrama de un compresor

http://es.wikipedia.org/wiki/Compresor_(m%C3%A1quina)

Resumen. Cilindros y válvulas.

Resumen:
Los cilindros son dispositivos mecánicos que producen fuerza y se accionan con gas comprimido.
Para hacerlo imparten a fuerza por el convertir energía potencial de gas comprimido en energía cinética  Esto es alcanzado por el gas comprimido que puede ampliarse, sin entrada de energía externa. Esta extensión del aire fuerza al pistón para hacerse en la dirección deseada.
El cilindro es una pieza hecha con metal fuerte porque debe soportar un trabajo a alta temperatura con explosiones constantes de combustible.
Pueden funcionar de muchas manera. Tienen la capacidad de realizar movimientos múltiples sin la necesidad de la intervención intermedia, realizar un movimiento completo con los puntos que paran intermedios, etc.
La fuerza disponible de un cilindro crece con mayor presión y mayor diámetro.
F=7,85 .p.d2
F= Fuerza (N)
p= Presión (bar)
d= Diámetro de la camisa del cilindro (cm)

Tipos de cilindros
>Simple efecto
>Cilindros de doble efecto
>Cilindros con doble vástago
>Cilindros de doble pistón
>Cilindros acoplados de acción independiente
>Cilindros sin vástagos


Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido enviado por el compresor o almacenado en un depósito.

Las válvulas en términos generales, tienen las siguientes misiones:

· Distribuir el fluido
· Regular caudal
· Regular presión

Tipos de válvulas

1.-Válvulas de distribución. Como su propio nombre indica son las encargadas de distribuir el aire comprimido en los diferentes actuadores neumáticos, por ejemplo, los cilindros.
2. Válvulas de bloqueo. Son válvulas con la capacidad de bloquear el paso del aire comprimido cuando se dan ciertas condiciones en el circuito.
3. Válvulas reguladoras. Aquí nos encontramos con las válvulas que regulan el caudal y las válvulas que regulan la presión.
4. Válvulas secuenciales.

Control de lectura de los cilindros

Control de lectura de los cilindros (pag. 2)

Control de lectura de las válvulas

Prácticas 5 y 6. Prácticas de neumática.

Materiales:

-Esquema de las prácticas

-Software Festo FluidSim

Procedimiento:

Se observó el esquema y mediante las explicaciones de la Ingeniera, realizamos cada una de las prácticas en el software.

Resultado:

Como resultado realicé todas las prácticas utilizando Festo FluidSim.

Las prácticas se muestran a continuación, y la práctica 8 contiene una breve explicación.

En la práctica número 8 observamos el funcionamiento de la lógica de las puertas AND y OR. El vástago del cilindro de doble efecto es activado mediante las puertas, se pulsa uno de los dos botones que se encuentran en OR, el aire pasa pero no hasta la válvula de 5 vías, para esto debe activarse el primer rodillo (V1) pues es parte de una puerta AND donde ambos deben ser 1 para que el aire pueda seguir y el vástago salga. Saldrá lentamente pues se colocaron las válvulas de estrangulamiento. El segundo rodillo (V2) actúa como sensor y al momento de que el vástago se encuentre completamente afuera, éste volverá a entrar al cilindro.

Práctica 4. Conociendo al compresor.

Material:
-Compresor
-Lápiz
-Cuaderno

Procedimiento:
Se observó el compresor de aire y se realizó un dibujo en el cuaderno, señalando algunas partes del compresor, como:

-El tanque: El depósito es la característica más predominante de un compresor de aire. Es donde el aire comprimido se almacena. Éste debe tener una válvula unidireccional, también conocido como una válvula de retención, que permite que entre el aire en el depósito y evita que se escape por el mismo camino.

-El motor: El motor de un compresor de aire puede ser a gas o eléctrico. Los motores de gas son los preferidos para ciertos usos al aire libre donde no hay fuente confiable de electricidad. Los motores pueden ser de dos tipos: de pistón o de turbina. Las válvulas de retención que impiden el reflujo se encuentran sobre las cabezas de pistón y están abiertas durante la compresión y cerradas durante la retracción.

-Válvulas, medidores y accesorios: Los compresores de aire deben tener válvulas, indicadores y accesorios sofisticados para la seguridad y para obtener el aire comprimido. La más evidente de estas válvulas es la válvula de retención entre el motor y el depósito, pero por lo general existen dos válvulas de retención y otras válvulas entre el depósito y la salida.

Resultado:

Observamos el compresor y nos dimos una idea de como trabaja y cuál es su funcionamiento conociendo sus partes.

Dibujo del compresor