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FUNDAMENTOS DE NEUMATICA
El termino neumatica proviene del griego "pneuma" que significa aliento o soplo, aunque
el término neumatica debe aplicarse en general al estudio de el comportamiento de los
gases, este término se ha adecaudo para comprender casi exclusivamente los fenomenos
de aire comprimido o sobre presion (presion por encima de una atmosfera) para producir
un trabajo.
Masa:
Es una de las propiedades intrinsecas de la materia, se dice que esta mide la resistencia de
un cuerpo a cambiar su movimiento (desplazamiento o reposo) es decir su inercia,por lo
cual tambien se le conoce como masa inecial. La masa es independiente del madio que
rodea al cuerpo. La masa es una cantidad que obedece a la aritmetica comun, es decir es
una magnitud escalar. Sus unidaes son:
Sistema
Abreviatura
Equivalencias
SI
Kg
=1000 g
cgs
G
=0.001 kg
ST
Utm
=9.8 kg
Inglés
Slug
Libra
=14.59 kg
=0.4536 kg
PESO:
Es la medida de la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto. El peso de un objeto
puede determinarse con un método comparativo —como se hace en una balanza de
laboratorio— o midiendo directamente la fuerza gravitatoria con una balanza de muelle,
como la báscula de baño doméstica (véase Masa). La deformación de este tipo de balanza
depende de la atracción gravitatoria local; por eso una balanza de muelle marca pesos
diferentes para una misma masa (o cantidad de materia) en lugares con una atracción
gravitatoria diferente. Por ejemplo, cualquier objeto pesa algo más si está situado a nivel
del mar que si está en la cima de una montaña, o si está cerca del polo que si está en el
ecuador. Sin embargo su masa es la misma. Si se compara el peso en la Tierra y en la
luna, las diferencias son más espectaculares. Por ejemplo, un objeto con 1 kilogramo de
masa, que en la Tierra pesa unos 9,8 newtons, pesaría solamente 1,6 newtons en la Luna.
Una balanza de brazos está formada por dos platos suspendidos de una barra transversal
que descansa sobre un punto de apoyo. Una aguja fijada a la barra señala cuando ambos
platos contienen masas idénticas. Como ambas masas están sometidas a la misma
atracción gravitatoria, el pesado se produce por comparación, por lo que es independiente
de la atracción gravitatoria local. Por lo que se calcula de la forma siguiente:
Peso = ( masa ) X ( gravedad )
Fuerza:
Es cualquier acción o influencia que modifica el estado de reposo o de movimiento de un
objeto. La fuerza es un vector, lo que significa que tiene módulo, dirección y sentido.
Cuando sobre un objeto actúan varias fuerzas, éstas se suman vectorialmente para dar
lugar a una fuerza total o resultante. Esta fuerza total que actúa sobre un objeto, la masa
del objeto y su aceleración están relacionadas entre sí a través de la segunda ley de
Newton llamada así en honor al físico y matemático del siglo
XVII Isaac Newton. Esta ley afirma que la aceleración que
experimenta un objeto multiplicada por su masa es igual a la
fuerza total que actúa sobre el objeto.
Por tanto, si una fuerza igual actúa sobre dos objetos de diferente
masa, el objeto con mayor masa resultará menos acelerado. Un
objeto experimenta una fuerza cuando otro objeto lo empuja o tira
de él. Un objeto también puede experimentar una fuerza debido a la influencia de un
campo de fuerzas. Por ejemplo, si se deja caer una pelota, ésta adquiere una aceleración
hacia abajo debido a la existencia del campo gravitatorio terrestre; las cargas eléctricas se
atraen o se repelen debido a la presencia de un campo eléctrico.
Así pues la fuerza efectiva o resultante sobre una particula, sera igual a la suma vectorial
de las fuerzas incidentes. Generalmente, sobre un objeto actúan varias fuerzas a la vez. Si
la suma de las mismas da lugar a una fuerza total nula, el objeto no se acelerará: seguirá
parado o detenido o continuará moviéndose con velocidad constante. En el Sistema
Internacional de unidades, la fuerza se mide en newtons: 1 newton (N) es la fuerza que
proporciona a un objeto de 1 kg de masa una aceleración de 1 m/s2.
DENSIDAD:
Es la relacion entre la masa de un cuerpo y su volumen. Por ejemplo, la densidad de un
pie cubico de "aire seco" a una atmosfera, con una temepratura de 60º F es de 0.076
libras/pie cubico. Al tener los gases la capcidad de compresibilidad, significa que la
densidad del aire u otros gases, dependera de de la presión a la que esten sujetos. Es
evidente que las unidades para medir la densidad serán masa/volumen.
PRESIÓN:
Se define como fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o un gas
perpendicularmente a dicha superficie. La presión suele medirse en atmósferas (atm); en
el Sistema Internacional de unidades (SI), la presión se expresa en newtons por metro
cuadrado; un newton por metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmósfera se define como
101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio en un barómetro convencional. De lo
anterior se deduce que al diminuir el area de aplicación de la fuerza, aumenta la presión.
En el siguiente ejemplo se aplica una fuerza pero se disminuye el area, por lo que la
presion aumenta.
Algunas equivalencias para presión son:
1kgf/cm2 = 98.066 kN/m2 = 98.066 kPa
1b (bar) = 105 Pa = 100 kPa = 1.02 Kgf/cm2
1 torr (mm Hg) = 133 Pa = 1.33 X 10-3 b = 1.33 mb
1 lb/plg2 (psi) = 6.8947 kPa = 0.07031 kgf/cm2
1 lb/pie2 (psf) = 47.8802 Pa = 4.8825 kgf/m2
1 kip/plg2 (ksi) = 6.8947 MPa = 70.3081 kgf/cm2
1 kip/pie2 (ksf) = 47.8802 kPa = 4.8825 X 103 kgf/cm2
1 plg Hg (psi) = 3.3768 kPa = 33.768 mb = 25.4 torr = 0.0345 kgf/cm2
SIMBOLOGIA:
A continuacion se muestra una coleccion de simbolos utilizados en circuito neumaticos y
electroneumaticos:
SIMBOLOGÍA DE CONEXIONES:
A continuación se muetra simbología tanto lineas de transmiscion usadas como notacion
y nomenclatura de conexiones a válvulas.
LINEAS DE CONEXION
·Conducto de trabajo
·Conducto flexible
·Origen de presión
·Conduccion electrica
·Conducto de mando
·Conducto de escape
·Conexiones fijas
·Cruce de conexiones
·Situación del escape
en una línea
CONEXIONES
·Silenciador
·Escape no recuperable
·Escape recuperable
·Conecion ciega
·Conexion de presión
·Acoplameinto rápido
·Acoplameinto rápido
con dos antiretornos
·Acoplamiento rápido
conducto abierto
·Acoplamiento rápido
conducto cerrado
·Acoplameinto rotativo
de una vía
·Acoplamiento rotativo
de tres vías
Nomenclatura de conexiones:
La conexiones en las vías de las válvuals responden de acuerdo con la siguiente
nomeclatura para letras y números:
Utilizaciones:
Son las vías reprsentando "salidas de las Válvulas"
A, B, C (2, 4, 6) : Se utilizan en orden ascendente conforme el número de salidas
existentes.
P (1)
: Indica aliemntacion o inicio d presión.
R, S, T (3, 5, 7) : Escapes de aire comprimido
L
: Escape de Fluido
Z, Y, X, (12, 14, 16) : Pilotajes (solo ciertas válvulas)
Las letras suelen acompañar a su repectivo simbolo en los diagramas, aunque el poner la
letra o número junto con el simbolo, sea repetitivo ayuda en el caso de que el diagrama
llege a deteriororase por alguna condición. El acomodo de los numero es con repecto a
las letras, es decir A = 2, B = 4, . . . , R = 3, . . ., X = 16.
SIMBOLOGÍA DE ELEMENTOS DE MANDO(ACCIONAMIENTOS):
Los elementos de mando identifican la forma en que sera accionada, una válvula, es decir
por pulsador, rodillo, pedal, etc. Este simbolo acompañado de la valvula nos permite en
un momento dado ubicar y relaizar mantenimeinto a una valvula con el seguimiento de
un diagrama. Es decir un analisis del diagrama nos puede indicar fisicamente donde esta
la valvula con ver el accionamiento.
Elemento de mando simbolo general:
Mando tipo pulsador:
Mando de palanca:
Mando pedal:
Mando accioando por leva:
SIMBOLOS DE VÁLVULAS
Una valvula se simboliza por cuadros que representan que simbolizan estados de
conmutacion:
La posición de paso abierto para una válvula se representa por medio de una flecha de
un extremoa otro del cuadrado.
La posición de bloqueo de flujo se muestra por una línea cortada, esto simboliza la
interrupción de flujo.
Las conexiones se agregan con pequeñas líneas en los costados de los rectangulos.
Una vez explicado la metodología para la formación de símbolos de válvuas , veamos
algunos de los símbolos más comunes.
Válvula 2 vías 2 posiciones (2/2) normalmente cerrada
Válvula 2 vías 2 posiciones (2/2) normalmente abierta
Válvula 3 vías 2 posiciones (3/2) normalmente cerrada
Válvula 3 vías 2 posiciones (3/2) normalmente abierta
Válvula 3 vías 3 posiciones (3/3) con centro bloqueado
Válvula 4 vías 2 posiciones (4/2)
Válvula 4 vías 3 posiciones (3/3) con centro bloqueado
Actuadores
Elementos varios
VALVULAS NEUMATICAS:
Las válvulas son dispositivos utilizados para controlar la presión o flujo en un circuito
neumatico, segun su tipo se pueden clasificar por:
Válvulas de vías:
Las caracteristicas de la válvulas de vías, son el número de conexiones
(vías), el número de posiciones, su tipo de accionamiento y la forma en que esta vuelve a
su posicion original, ademas por supuesto caracteristicas técnicas como presión que
maneja, tamaño, peso y fuerza necesaria en el accionamiento o energía que este consume
Válvulas de cierre (antiretorno):
Permiten el flujo del aire pase a traves de esta en una sola dirección, su
combinación con elementos de estrangulación o varias entradas permiten flexibilidad en
el momento del diseño de un circuito.
Válvulas de estrangulación o reguladoras de flujo:
Limitan el flujo en una tuberia, esto con el fin de evitar daños a los
elemento o reducir la velocidad con que estos actuan. Son muy usadas para aumentar la
seguridad de una instalación y deben ir despues del compresor.
Las siguientes son solo algunas de tantas válvulas existentes.
Válvula 2/2
Válvula 3/2
Válvula 4/2
Válvula 5/2
Válvula de cierre
Valvula de estrangulación
Modulo lógico "O" e "Y"
ACTUADORES
Cualquier sistema requiere elementos que realizen una acción ya sea de control o
movimiento sobre el proceso. Los actuadores son aquellos elemento que convierte una
señal o presion neumática, generelamente en movimiento fisíco. Los actuadores se
describen a continuación incluyendo, su simbolo, esquema de el dispositivo y fotografia.
Cilindro neumático de simple efecto.
Cilindro neumático de doble efecto.
El cilindro neumatico de doble efecto posee la caracteritica de que tiene fuerza tanto al
salir como al entrar el vastago, sin embargo la entrada del vastago posee menos fuerza
pues el area del vastago la disminuye.
Simbolo:
Esquema:
Notese el cambio entre P y R para hacer retroceder y avanzar el pistón.
ELEMENTOS VARIOS
Diversos elementos son utilizados en los sistemas neumaticos, estos sin embargo no
pueden encasillarse como valvulas o actuadores, esto no significa que sean menos
importantes, pues muchas veces, estos son la base de uns sitema, aqui se encuentran
compresores, unidades de mantenimiento, conductores y medidores.
Compresores:
COMPRESOR DE EMBOLO
El siguiente esquema muestra una claisficacion para los compresores de émbolo:
COMPRESOR DE MEMBRANA
COMPRESOR HELICOIDAL