NEUMÁTICA
TECNOLOGÍ
I.E.S.JOSE ISBERT
NEUMÁTICA.
Bloque B:
Tema B1:
CONCEPTOS PREVIOS 1- INTRODUCCIÓN La palabra neumática se refiere al trabajo realizado por medio del aire y con ella nos referiremos a la técnica que se dedica al estudio y aplicación del aire comprimido. La neumática adquiere su mayor importancia en la automatización industrial y sobretodo en cadenas de montaje y en producciones en serie. En el campo de las maquinas herramientas se aplica especialmente en los trabajos de fijación de piezas, de bloqueo de órganos, alimentación de maquinas y movimiento lineal que no requiera velocidades constantes. La instalación de dispositivos neumáticos en la industria está permitiendo la conversión de la producción manual o semiautomática en una producción totalmente automatizada, lo que permite aumentar la producción considerablemente. La materia prima y elemento principal en una instalación neumática es el aire, del cual hablaremos a continuación. La Neumática se puede considerar adecuada para fuerzas no superiores a 3 Tn, con desplazamientos rápidos. También se usa en el accionamiento de pequeños motores (herramientas portátiles) o de motores de alta velocidad (hasta 500.000 r.p.m). Su campo de aplicación abarca procesos de control de calidad, etiquetado, embalaje, herramientas, etc.
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2- PRINCIPIOS FÍSICOS DEL AIRE El aire empleado en las instalaciones neumáticas es el aire que tenemos en la atmósfera, es decir, el aire corriente que todos respiramos, el cual debe sufrir un proceso de compresión y adaptación a nuestra instalación. Está compuesto principalmente de Nitrógeno, Oxigeno, gases nobles, vapor de agua, anhídrido carbónico, polvo, etc. Y su densidad es de 1.293 kg/m3. Este aire sigue una serie de leyes y tiene unas propiedades que debemos conocer: • • • •
Como todos los gases el aire es compresible es decir, es capaz de reducir su volumen cuando sufre una acción exterior, aumentando la presión. Al introducir los gases en un recipiente elástico tiende a repartirse por igual en su interior (ejem. Globo). Si el recipiente no es elástico ocupan todo su volumen. También es común a todos los gases su reducida viscosidad, lo que se traduce en una gran facilidad para fluir por las tuberías. Presentan una gran variación de su densidad con la temperatura, debido a que su masa (peso) permanece constante al calentarlos, pero su volumen aumenta considerablemente y con ello la presión a la que se encuentran.
3 – UNIDADES UTILIZADAS Las principales unidades utilizadas en neumática son: Presión, Caudal y Fuerza:
3.1 PRESIÓN Se define presión como el cociente entre el valor de una fuerza F que actúa perpendicular a una superficie y el área de dicha superficie: P=F/S Es decir, la Fuerza que tenemos por cada unidad de superficie. Podemos distinguir 3 tipos de presiones: •
PRESION ATMOSFERICA .
Es la presión en la superficie de la tierra, ejercida por el peso de la columna de aire sobre cada superficie. Se toma como referencia y siempre es 1.
P. Abs P. Rel. P. atm. (1at)
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PRESION RELATIVA O SOBREPRESIÓN . Es la presión respecto de la atmosférica de
utilización del aire comprimido. Es la que miden los aparatos de medida (manómetros) PRESION ABSOLUTA : P. Atmosférica + P. Relativa. Ejemplo: P. atmosférica = siempre es P. relativa = P. absoluta =
1 bar ó at. 6 bar ó at. 7 bar ó at.
Las unidades de presión más utilizadas son: • • •
Unidad Técnica o Atmósfera (at): Equivalente a 1 Kg/cm2. Unidad Internacional (S.I.) llamada Pascal (Pa), cuyo valor es 1 N/m2. En la práctica se emplea con frecuencia el bar, que equivale a 105 Pa.
La relación que tomaremos entre las unidades en la práctica y en las aplicaciones neumáticas será: 1 bar = 1 at = 1 Kg/cm2 =105 Pa = 105N/m2 La presión ideal del aire comprimido oscila entre 48 bar siendo lo habitual a 6 bar.
3.2 CAUDAL El caudal es otra magnitud fundamental en la neumática y representa la cantidad de aire comprimido que pasa por una sección por unidad de tiempo. Se expresa en : l/s, l/min, m3/min, m3/h, etc. Q = vol./t
3.3 FUERZA La fuerza y la presión son dos propiedades que están muy relacionadas, sin embargo no debemos confundirlas. Llamamos Fuerza a la resultante de multiplicar la presión por el área sobre la que actúa, es decir: F= P x S De la fórmula podemos deducir: • A mayor superficie, más fuerza obtendremos con la misma presión. • Cuanto mayor sea la presión, más fuerza obtendremos sin variar la superficie. Ejemplo: Tenemos un cilindro de Superficie = 10 cm2, al cuál le comunicamos una presión de 6 bar, por lo tanto la fuerza que obtendremos será: Departamento de Tecnología
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F= P x S = 6 kg / cm2 x 10 cm2 = 60 Kgf. Si para el mismo circuito, con 6 bar de presión, ponemos otro cilindro de mayor superficie, por ejemplo 20 cm2, la fuerza obtenida será: F= P x S = 6 kg / cm2 x 20 cm2 = 120 Kgf.
4 – VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL AIRE COMPRIMIDO
4.1 ALGUNAS VENTAJAS • • • • • •
Abundante: está disponible para su comprensión en cualquier lugar y en cantidad ilimitada. Transporte: el aire comprimido puede ser transportado incluso a grandes distancias mediante tuberías. No necesita tuberías de retorno. Almacenamiento: Puede almacenarse en depósitos e incluso en botellas. No es necesario que esté funcionando el compresor. Antideflagrante: No existe ningún riesgo de incendios ni explosión. Temperatura: No le afecta la temperatura ambiente entre –25 y +60 ºC Limpio: Por lo que resulta poco contaminante. Para algunas industrias como la alimentaria y la textil esta propiedad es fundamental.
4.2 ALGUNOS INCONVENIENTES • • • • •
Preparación: Es importantísimo preparar el aire antes de su utilización, eliminando las impurezas y la humedad. Fuerza: Está limitada por varios condicionantes por lo que sólo se utiliza entre 2000 y 3000 Kp. Ruidos: El escape del aire produce molestos ruidos, aunque existen materiales insonorizantes. Costos: Que sea una materia prima abundante no quiere decir que sea barata, ya que requiere preparación y el consumo de otras energías, es decir, es una fuente de energía cara. Compresible: por lo que es muy difícil obtener velocidades uniformes y constantes.
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