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1 APUNTE Nº1 Módulo: Operación de Equipos Industriales “Conocimientos Básicos” Autor: Juan Amigo S. Especialidad: Mecánica Industrial. Año 2013 Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 2 Conceptos Básicos Magnitud. Propiedad física que puede ser medida; por ejemplo, la temperatura, el peso, velocidad, etc. Tipo de Magnitudes Existen magnitudes de tipo escalar y vectorial. Magnitud escalar: Solo posee valor. ej.: temperatura, masa, volumen. Magnitud vectorial: Posee valor, dirección y sentido. Ej.: velocidad, aceleración, gravedad, fuerza, peso. Suma de Vectores. Se puede usar el método del paralelogramo o del polígono para sumar vectores. Longitud. Longitud: Es una magnitud escalar y unidimensional. Unidad fundamental de medida en el sistema internacional (S.I.): metro (m). Múltiplos del metro: dam, hm, km, Mm, Gm. Submúltiplos del metro: dm, cm, mm, µm, nm, pm, fm, am. Otras unidades: pie, pulgada, milla, yarda (sistema inglés). 1 pulgada= 25,4mm 1 pie= 12 pulgadas 1 yarda= 3 pies 1 milla= 1760 yardas Área: Área: Es una magnitud escalar y bidimensional que representa la superficie comprendida dentro de un perímetro. Unidad derivada en el sistema internacional (S.I.): metro cuadrado (m ²). Otras unidades: Km ², dm ², cm², pie ², pulg. ² Algunas Áreas Cuadrado: Lado * Lado Rectángulo: Lado1 * Lado2 Círculo: 3.14 * Radio ² Triangulo: (Base * altura)/2 Volumen: Es una magnitud escalar. Es una magnitud escalar y tridimensional que representa el espacio ocupado por una sustancia. Unidad derivada en el sistema internacional (S.I.): metro cúbico (m³). Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 3 Otras unidades: Km ³, dm ³, cm ³, pie ³ Algunos volúmenes Cubo: a * a * a Paralelepípedo: a * b * c Cilindro: 3,14 * R² * h Esfera: 4/3 * 3,14 * R³ MOVIMIENTO RELATIVO Es el cambio de posición respecto de un sistema de referencia que a su vez se mueve respecto a otro sistema de referencia. No se puede hablar de un sistema de referencia absoluto ya que no se conoce un punto fijo en el espacio que pueda ser elegido como origen de dicho sistema. Por tanto, el movimiento tiene carácter relativo. Cambio de posición: Es una magnitud vectorial, que indica la posición de un cuerpo con respecto a un punto de referencia. El cambio de posición puede ser unidimensional, bidimensional o tridimensional. Si un cuerpo se mueve en una dimensión y elegimos un sistema de coordenadas cartesianas, su dirección por ejemplo, puede ser el eje X, y su sentido puede ser X + o X-. Velocidad. Es una magnitud vectorial que representa el cambio de posición de un cuerpo por unidad de tiempo. Unidad derivada en el sistema internacional (S.I.): metro /segundo (m/s). Otras unidades: Km/h, m/min., pie/s. Cuando la velocidad es uniforme (constante) se puede determinar sencillamente dividiendo la distancia recorrida entre el tiempo empleado. Velocidad media. v = (xf – xi) / (tf – ti) v = (vi + vf) / 2 Aceleración. Es la medición del aumento de la velocidad en un determinado tiempo. La desaceleración es la medicion de la disminución de la velocidad en un determinado tiempo. Cuando un objeto está acelerado, su vector velocidad cambia a lo largo del tiempo. La aceleración puede consistir en un cambio de dirección, un cambio de magnitud o ambas cosas del vector velocidad. Unidad derivada en el sistema internacional (S.I.): m/s². Otras unidades: Km/h², m/min.², pie/s². a = (vf – vi) / (tf – ti) Otras relaciones entre cambio de posición, velocidad y aceleración. v(t) = vi + a * t v(x) = vi ² + 2 * a * ( x – xi) x (t) = xi + vi * t + ½ a * t² ; ti = 0 ; ti = 0 Fuerza Es el empuje o tirón que se ejerce sobre un cuerpo. Se trata de una magnitud vectorial y, por consiguiente, se caracteriza por un valor, una dirección y un sentido. La magnitud física fuerza (símbolo F) sólo puede reconocerse y medirse por sus efectos. Estos efectos pueden ser, por ejemplo, deformaciones de los materiales (fuerzas de deformación al prensar, forjar o estampar), deformaciones por flexión (plegado, doblado), tensiones de resortes (fuerza de tensión del resorte), corte de materiales (fuerza de corte al aserrar, limar, tornear, fresar o taladrar). Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 4 Sistema de Fuerzas. Al conjunto de fuerzas que actúan sobre un cuerpo se le llama sistema de fuerzas. Si las fuerzas tienen el mismo punto de aplicación se habla de fuerzas concurrentes. Si son paralelas y tienen distinto punto de aplicación se habla de fuerzas paralelas. Medición de las fuerzas. Las fuerzas se miden por los efectos que producen, es decir, a partir de las deformaciones o cambios de movimiento que producen sobre los objetos. Un dinamómetro es un muelle o resorte graduado para distintas fuerzas, cuyo módulo viene indicado en una escala. Leyes de Newton 1° ley de Newton: Afirma que si la suma vectorial de las fuerzas que actúan sobre un objeto es cero, el objeto permanecerá en reposo o seguirá moviéndose a velocidad constante. El que la fuerza ejercida sobre un objeto sea cero no significa necesariamente que su velocidad sea cero. Si no está sometido a alguna fuerza (incluido el rozamiento), un objeto en movimiento seguirá desplazándose a velocidad constante. 2° Ley de Newton: La segunda ley de Newton relaciona la fuerza total y la aceleración. Una fuerza neta ejercida sobre un objeto lo acelerará, es decir, cambiará su velocidad. La aceleración será proporcional a la magnitud de la fuerza total y tendrá la misma dirección y sentido que ésta. La constante de proporcionalidad es la masa M del objeto. ∑ F = F1+ F2+ ….= M * a 3° Ley de Newton: La tercera ley de Newton afirma que cuando un objeto ejerce una fuerza sobre otro, este otro objeto ejerce también una fuerza sobre el primero. La fuerza que ejerce el primer objeto sobre el segundo debe tener la misma magnitud que la fuerza que el segundo objeto ejerce sobre el primero, pero con sentido opuesto. Por ejemplo, en una pista de patinaje sobre hielo, si un adulto empuja suavemente a un niño, no sólo existe la fuerza que el adulto ejerce sobre el niño, sino que el niño ejerce una fuerza igual pero de sentido opuesto sobre el adulto. Sin embargo, como la masa del adulto es mayor, su aceleración será menor. Unidades de medición de la fuerza Sistema físico métrico (S.I.) Sistema técnico métrico Sistema físico ingles Sistema técnico ingles N: Newton Kgf: Kilogramo fuerza, kilopondio (Kp). pdl: Poundal lbf: libra fuerza utm: Unidad técnica de masa en sistema técnico métrico. slug: unidad de masa inglesa en sistema técnico ingles. ft: pie lb: libra masa Kg: kilogramo masa. :1 N = 1 kg * 1 m / s :1 kgf = 1 utm * 1 m / s :1 pdl = 1 lb * 1 ft / s² :1 lbf = 1 slug * 1 ft/ s² Ejemplo de fuerza Se aplican dos fuerzas sobre un cuerpo con igual dirección, pero sentido opuesto. F1=20 N (hacia la derecha) y F2 = 10N (hacia la izquierda). Calcular la aceleración que adquiere el cuerpo, si este tiene una masa de 10 Kg. F1 – F2 = M * a 20N – 10N = 10kg * a a = 1 m/s ² Equivalencias de unidades de fuerza y masa. Fuerza 1 pdl = 0,1383 N 1 lbf = 32,17405 pdl Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 5 1 lbf = 0,4536 Kgf 1 lbf = 4,448 N 1Kgf = 9,8 N Masa 1 utm = 9,81Kg 1 slug = 32,17405lb 1 slug = 14,59Kg Gravitación. Propiedad de atracción mutua que poseen todos los objetos compuestos de materia. A veces se utiliza como sinónimo el término gravedad, aunque estrictamente este último sólo se refiere a la fuerza gravitacional entre la Tierra y los objetos situados en su superficie o cerca de ella. La gravitación es una de las cuatro fuerzas básicas que controlan las interacciones de la materia; las otras tres son las fuerzas nucleares débil y fuerte, y la fuerza electromagnética. Ley de Gravitación. La ley de gravitación, formulada por vez primera por el físico británico Isaac Newton en 1684, afirma que la atracción gravitatoria entre dos cuerpos es directamente proporcional al producto de las masas de ambos cuerpos e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos. En forma algebraica, la ley se expresa como: F = G (m1 * m2) / d ² donde F es la fuerza gravitatoria, m1 y m2 son las masas de los dos cuerpos, d es la distancia entre los mismos y G es la constante gravitatoria. El físico británico Henry Cavendish fue el primero en medir el valor de esta constante en 1798, mediante una balanza de torsión. El valor más preciso obtenido hasta la fecha para la constante es de 0,0000000000667 newton-metro cuadrado por kilogramo cuadrado (6,67 × 10-11 N m2 kg-2). La fuerza gravitatoria entre dos cuerpos esféricos de un kilogramo de masa cada uno y separados por una distancia de un metro es, por tanto, de 0,0000000000667 newton. Esta fuerza es extremadamente pequeña: es igual al peso en la superficie de la Tierra de un objeto de aproximadamente 1/150.000.000.000 kilogramos. Fuerzas gravitatorias. Como la Luna tiene bastante menos masa que la Tierra, el peso de un cuerpo en su superficie es seis veces menor que el peso en la superficie terrestre. Esta gráfica muestra la variación del peso de un cuerpo (de peso w en la superficie de la Tierra) según su posición entre la Tierra y la Luna. Como los dos astros lo atraen en sentidos opuestos, hay un punto, situado a 346.000 kilómetros del centro de la Tierra, en el que las fuerzas se compensan y el peso es nulo. Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 6 Peso (P) Medida de la fuerza gravitatoria ejercida sobre un objeto. En las proximidades de la Tierra, y mientras no haya una causa que lo impida, todos los objetos caen animados de una aceleración, g, por lo que están sometidos a una fuerza constante, que es el peso. Por lo tanto, el peso es una fuerza que siempre esta presente, varia de acuerdo al lugar geográfico, y siempre apunta hacia el centro de la tierra. P=M*g Ejemplo de peso: Calcular el peso de un cuerpo que si tiene una masa de 5 Kg. P = 5 Kg * 9,8 m/s ² = 49 N Aceleración de Gravedad Un experimento realizado en una cámara de vacío demuestra que todos los cuerpos caen hacia la Tierra con la misma aceleración (g), independientemente de su masa. Aceleración de Gravedad La gravedad suele medirse de acuerdo a la aceleración que proporciona a un objeto en la superficie de la Tierra. En el ecuador, la aceleración de la gravedad es de 9,7799 metros por segundo cada segundo, mientras que en los polos es superior a 9,83 metros por segundo cada segundo. El valor que suele aceptarse internacionalmente para la aceleración de la gravedad a la hora de hacer cálculos es de 9,80665 metros por segundo cada segundo. Por tanto, si no consideramos la resistencia del aire, un cuerpo que caiga libremente aumentará cada segundo su velocidad en 9,80665 metros por segundo. La ausencia aparente de gravedad durante los vuelos espaciales se conoce como gravedad cero o microgravedad. Caída libre y (t) = ½ g * t² v (t) = vi + g * t Tomando como referencia desde donde se lanza un objeto. Efecto de la rotación La fuerza de la gravedad que experimenta un objeto no es la misma en todos los lugares de la superficie terrestre, principalmente debido a la rotación de la Tierra. La fuerza de la gravedad que se mide es en realidad una combinación de la fuerza gravitatoria debida a la atracción terrestre y una fuerza centrífuga opuesta debida a la rotación de la Tierra. En el ecuador, la fuerza centrífuga es relativamente elevada, lo que hace que la gravedad que se mide sea relativamente baja; en los polos, la fuerza centrífuga es nula, con lo que la gravedad que se mide es relativamente elevada. En el uso corriente, el término fuerza de la gravedad significa en realidad una combinación de las fuerzas gravitatoria y centrífuga. Fuerza Normal La fuerza normal es la fuerza perpendicular que aplica una superficie sobre un cuerpo. Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 7 Ejemplo de fuerza normal: Un cuerpo que está en reposo pesa 50 N. Calcule su fuerza normal. Aplicando la 1° ley de Newton : Fn – Ft = 0 Fn = Ft = 50 N El valor y la dirección son iguales, pero los sentidos son opuestos. Momento Torsor (Torque). Se llama momento torsor al producto de la fuerza por el brazo de palanca : M = F * L La unidad de momento torsor en el sistema S.I. es el newton-metro. EJEMPLO Para conseguir un momento torsor M =30 N m con una llave fija cuyo brazo de palanca tiene una longitud L = 200 mm, se necesita una fuerza : M=F*L F = M / L = (30 N m) / (0.2m) = 150 N Rozamiento El rozamiento se debe a las irregularidades microscópicas de las superficies. Cuando dos superficies están en contacto, sus irregularidades tienden a encajarse, lo que impide que ambas superficies se deslicen suavemente una sobre otra. Un lubricante eficaz forma una capa entre las superficies que impide que las irregularidades entren en contacto. Por lo tanto, existe una Fuerza de Rozamiento que es tangencial y que actúa en la superficie de contacto entre dos cuerpos y que además se opone al movimiento relativo de uno de ellos con respecto al otro. Las fuerzas tangenciales son paralelas a las superficies que están en contacto. Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 8 Rozamiento cinético o de movimiento Es la fuerza tangencial entre dos superficies cuando una de ellas se desplaza sobre, y con respecto de la otra. Coeficiente de rozamiento cinético o de movimiento (µk): entre dos superficies sólidas es el cociente entre la fuerza necesaria para desplazar una de ellas sobre la otra, con velocidad uniforme y la fuerza normal que tiende a mantener unidas ambas superficies. Este coeficiente, al definirse como una relación entre dos fuerzas, es adimensional, es decir, un número sin dimensiones. µk = fk / N fk: fuerza de rozamiento cinético. N: fuerza normal entre las dos superficies. Rozamiento estático Es la fuerza tangencial entre dos superficies, cuando no existe movimiento relativo entre ellas. La fuerza tangencial entre dos superficies inmediatamente antes de que una de ellas comience a desplazarse sobre la otra recibe el nombre de fuerza máxima de rozamiento estático. Coeficiente de rozamiento estático (µs): Es la relación entre la fuerza máxima de rozamiento estático y la fuerza normal que tiende a mantener unidas ambas superficies. El coeficiente de rozamiento estático es mayor que el de rozamiento cinético. µs = fs / N fs: máxima fuerza de rozamiento estático N: fuerza normal entre las dos superficies Trabajo (W) Es el producto de una fuerza aplicada sobre un cuerpo y el desplazamiento del cuerpo en la dirección de esta fuerza. Mientras se realiza trabajo sobre el cuerpo, se produce una transferencia de energía al mismo, por lo que puede decirse que el trabajo es energía en movimiento. Las unidades de trabajo son las mismas que las de energía. W = F * (Xf – Xi) ; donde (Xf – Xi) es el cambio de posición y F es la fuerza aplicada. Unidad de medida en el S.I.: 1 J = 1 N * m Cuando se levanta un objeto desde el suelo hasta la superficie de una mesa, por ejemplo, se realiza trabajo al tener que vencer la fuerza de la gravedad, dirigida hacia abajo; la energía comunicada al cuerpo por este trabajo aumenta su energía potencial. También se realiza trabajo cuando una fuerza aumenta la velocidad de un cuerpo, como ocurre por ejemplo en la aceleración de un avión por el empuje de sus reactores. También se realiza trabajo cuando una fuerza aumenta la velocidad de un cuerpo, como ocurre por ejemplo en la aceleración de un avión por el empuje de sus reactores. La fuerza puede ser mecánica, como ocurre en el levantamiento de un cuerpo o en la aceleración de un avión de reacción; como también puede ser una fuerza electrostática, electrodinámica o de tensión superficial. Por otra parte, si una fuerza constante no produce movimiento, no se realiza trabajo. Por ejemplo, el sostener un libro con el brazo extendido no implica trabajo alguno sobre el libro, independientemente del esfuerzo necesario. J = Joule, N = Newton, m = metro Energía En el ámbito de la mecánica, debe suministrarse energía para realizar trabajo; el trabajo se define como el producto de la fuerza por la distancia que recorre un objeto en la dirección de la fuerza. Cuando se ejerce una fuerza sobre un objeto pero la fuerza no hace que el objeto se mueva, no se realiza trabajo. La energía y el trabajo se expresan en las mismas unidades, como por ejemplo joules o ergios. Si se realiza trabajo para elevar un objeto a una altura superior, se almacena energía en forma de energía potencial gravitatoria. Existen muchas otras formas de energía: energía potencial eléctrica y magnética, energía cinética, energía acumulada en muelles estirados, gases comprimidos o enlaces moleculares, energía térmica e incluso la propia masa. En todas las transformaciones entre un tipo de energía y otro se conserva la energía total. Por ejemplo, si se ejerce trabajo sobre una pelota de goma para levantarla, se aumenta su energía potencial gravitatoria. Si se deja caer la pelota, esta energía potencial gravitatoria se convierte en energía cinética. Cuando la pelota choca contra el suelo, se deforma y se produce fricción entre las moléculas de su material. Esta fricción se transforma en calor o energía térmica. Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 9 Energia Mecanica Es la suma de las energías cinética y potencial de un cuerpo en un sistema de referencia dado. La energía mecánica de un cuerpo depende tanto de su posición, pues la energía potencial depende de ella, como de su velocidad, de la que depende la energía cinética. Por lo tanto: Energía Mecánica = Energía Potencial Gravitatoria + Energía Potencial Elástica + Energía Cinética. Energía Potencial Energía potencial, energía almacenada que posee un sistema como resultado de las posiciones relativas de sus componentes. Por ejemplo, si se mantiene una pelota a una cierta distancia del suelo, el sistema formado por la pelota y la Tierra tiene una determinada energía potencial; si se eleva más la pelota, la energía potencial del sistema aumenta. Otros ejemplos de sistemas con energía potencial son una cinta elástica estirada o dos imanes que se mantienen apretados de forma que se toquen los polos iguales. Para proporcionar energía potencial a un sistema es necesario realizar un trabajo. Se requiere esfuerzo para levantar una pelota del suelo, estirar una cinta elástica o juntar dos imanes por sus polos iguales. De hecho, la cantidad de energía potencial que posee un sistema es igual al trabajo realizado sobre el sistema para situarlo en cierta configuración. La energía potencial también puede transformarse en otras formas de energía. Por ejemplo, cuando se suelta una pelota situada a una cierta altura, la energía potencial se transforma en energía cinética. La energía potencial se manifiesta de diferentes formas. Por ejemplo, los objetos eléctricamente cargados tienen energía potencial como resultado de su posición en un campo eléctrico. Un explosivo tiene energía potencial química que se transforma en calor, luz y energía cinética al ser detonado. Los núcleos de los átomos tienen una energía potencial que se transforma en otras formas de energía en las centrales nucleares Energía potencial gravitatoria (EPg) Es la capacidad que posee un cuerpo de realizar trabajo por efecto del estado o posición en que se encuentra. EPg = P * h P = Peso, h = Altura Unidad de medida en el S.I.: 1 J = 1 N * m J = Joule, N = Newton, m = metro Energía Potencial Elástica (EPe) Es la capacidad que posee un resorte de realizar trabajo debido a la tracción, compresión, torsión o flexión de un resorte. EPe = ½ * K * X² K = constante del resorte, X = estiramiento del resorte. Unidad de medida en el S.I.: 1 J = 1 N * m J = Joule, N = Newton, m = metro Ley de Hooke Esta gráfica muestra el aumento de longitud (alargamiento) de un alambre elástico a medida que aumenta la fuerza ejercida sobre el mismo. En la parte lineal de la gráfica, la longitud aumenta 10 mm por cada newton (N) adicional de fuerza aplicada. El cambio de longitud (deformación) es proporcional a la fuerza (tensión), una relación conocida como ley de Hooke. El alambre empieza a estirarse desproporcionadamente para una fuerza aplicada superior a 8 N, que es el límite de elasticidad del alambre. Cuando se supera este límite, el alambre reduce su longitud al dejar de aplicar la fuerza, pero ya no recupera su longitud original. Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 10 F=K*X Unidad de medida en el S.I. de K: N/m ; K = constante del resorte, X = estiramiento del resorte. N = Newton, m = metro Energía Cinética (EC) Es la capacidad que posee un cuerpo de realizar un trabajo debido a su movimiento. EC = ½ * M * v² Trabajo y Energia M = masa del cuerpo, v = velocidad del cuerpo. Wf =∆EC + ∆EPg + ∆EPe; donde ∆EC= ECf – ECi ∆EPg= EPgf – EPgi ∆EPe= EPef – EPei Principio de Conservación de la Energía Mecánica. Si f = 0 entonces no hay fuerzas externas ECi + EPgi + EPei = ECf + EPgf + EPef ; Si ∑f = 0, entonces no hay fuerzas externas. Esto implica que no hay energía disipada (energía mecánica se conserva). ECi + EPgi + EPei = ECf + EPgf + EPef Trabajo de la fuerza de roce. Wf – Wfr = ∆EC + ∆EPg + ∆EPe Si ∑f = 0 ,entonces: ∆EC + ∆EPg + ∆EPe +Wfr = 0 Potencia Es el trabajo, o transferencia de energía, realizado por unidad de tiempo. El trabajo es igual a la fuerza aplicada para mover un objeto multiplicada por la distancia a la que el objeto se desplaza en la dirección de la fuerza. La potencia mide la rapidez con que se realiza ese trabajo. En términos matemáticos, la potencia es igual al trabajo realizado dividido entre el intervalo de tiempo a lo largo del cual se efectúa dicho trabajo. P=W/t W = Trabajo, t = tiempo Unidad de medida en el S.I.: 1w = 1 J / s w = Watt, J = Joule, s = segundo Otras unidades de potencia: 1 horsepower (HP) = 550 (ft * lbf) /s = 745,7 w = 1,0139 CV HP = caballo fuerza, CV = caballo vapor 1w = 1 J / s = 1 (N*m)/s = 1 N*(m/s) Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 11 Por lo tanto: P = F * v donde F = Fuerza v = velocidad Densidad Absoluta Es la cantidad de masa en un determinado volumen. Densidad absoluta = masa del cuerpo / volumen del cuerpo Unidades: g /cm ³, Kg/m ³, Kg/ L. Densidad del agua a 4°C = 1 g/cm ³ Densidad del aire a 0°C = 1,29 Kg/m ³, 1 Atm. Densidad del aire a 0°C = 6,5 Kg/m ³, 5 Atm. La densidad puede obtenerse de varias formas. Por ejemplo, para objetos macizos de densidad mayor que el agua, se determina primero su masa en una balanza, y después su volumen; éste se puede calcular a través del cálculo si el objeto tiene forma geométrica, o sumergiéndolo en un recipiente calibrando, con agua, y viendo la diferencia de altura que alcanza el líquido. Algunas densidades absolutas Al Zn Acero Cu Bronce Ag Pb Au Pt Hielo Vidrio Hg : 2,7 (Kg/dm ³) : 7,2 (Kg/dm ³) : 7,83 (Kg/dm ³) : 8,9 (Kg/dm ³) : 8,5 (Kg/dm ³) : 10,6 (Kg/dm ³) : 11,4 (Kg/dm ³) : 19,3 (Kg/dm ³) : 21,5 (Kg/dm ³) : 0,92 (Kg/dm ³) : 2,5 (Kg/dm ³) : 13,6 (Kg/dm ³) Densidad Relativa Densidad relativa = densidad absoluta / densidad sustancia patrón Es la relación entre la densidad de una sustancia y la correspondiente a otra sustancia que se toma como patrón. En los sólidos y líquidos la densidad relativa se suele referir al agua, mientras que en los gases, normalmente se refiere al aire. Peso Específico (γ) Es el peso en un determinado volumen. Peso Esp.= Peso del cuerpo / Volumen Unidades: N / lto. , Kgf / m ³,… Peso Esp. = Densidad Abs. x Gravedad Ejemplo: Calcular el peso de una barra de acero de 20 cm x 50 cm x 10 cm. Datos: ρacero = 7.83 Kg / dm³ γ= ρacero x g ; g = 10 m/ s² γ= 7.83 Kg / dm³ x 10 m/ s² = 78.3 N / Litro ; V = 10000 cm³ = 10 Litros w = γ x V = 78.3 N / Litro x 10 Litro = 783 N = 78.3 Kgf Temperatura Propiedad de los sistemas que determina si están en equilibrio térmico. Frecuentemente, el lenguaje de las ciencias empíricas se apropia del vocabulario de la vida diaria. Así, aunque el término “temperatura” parece evidente para el sentido común, su significado adolece de la imprecisión del lenguaje no matemático. El llamado principio cero de la Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 12 termodinámica, que se explica a continuación, proporciona una definición precisa, aunque empírica, de la temperatura. Cuando dos sistemas están en equilibrio mutuo, comparten una determinada propiedad. Esta propiedad se puede medir, y se le puede asignar un valor numérico definido. Una consecuencia de ese hecho es el principio cero de la termodinámica, que afirma que si dos sistemas distintos están en equilibrio termodinámico con un tercero, también tienen que estar en equilibrio entre sí. Esta propiedad compartida en el equilibrio es la temperatura. Si uno de estos sistemas se pone en contacto con un entorno infinito que se encuentra a una temperatura determinada, el sistema acabará alcanzando el equilibrio termodinámico con su entorno, es decir, llegará a tener la misma temperatura que éste. (El llamado entorno infinito es una abstracción matemática denominada depósito térmico; en realidad basta con que el entorno sea grande en relación con el sistema estudiado.) Medicion de la Temperatura Termómetro, instrumento empleado para medir la temperatura. El termómetro más utilizado es el de mercurio, formado por un capilar de vidrio de diámetro uniforme comunicado por un extremo con una ampolla llena de mercurio. El conjunto está sellado para mantener un vacío parcial en el capilar. Cuando la temperatura aumenta, el mercurio se dilata y asciende por el capilar. La temperatura se puede leer en una escala situada junto al capilar. El termómetro de mercurio es muy utilizado para medir temperaturas ordinarias; también se emplean otros líquidos como alcohol o éter. Hay varios tipos de dispositivos que se utilizan como termómetros. El requisito fundamental es que empleen una propiedad fácil de medir (como la longitud de una columna de mercurio) que cambie de forma marcada y predecible al variar la temperatura. Además, el cambio de esta propiedad termométrica debe ser lo más lineal posible con respecto a la variación de temperatura. En otras palabras, un cambio de dos grados en la temperatura debe provocar una variación en la propiedad termométrica dos veces mayor que un cambio de un grado, un cambio de tres grados una variación tres veces mayor, y así sucesivamente. La resistencia eléctrica de un conductor o un semiconductor varía con la temperatura. En este fenómeno se basa el termómetro de resistencia, en el que se aplica una tensión eléctrica constante al termistor, o elemento sensor. Para un termistor dado, a cada temperatura le corresponde una resistencia eléctrica diferente. La resistencia se puede medir mediante un galvanómetro, lo que permite hallar la temperatura. Para medir temperaturas entre -50 y 150 º C se utilizan diferentes termistores fabricados con óxidos de níquel, manganeso o cobalto. Para temperaturas más altas se emplean termistores fabricados con otros metales o aleaciones; por ejemplo, el platino se puede emplear hasta los 900 º C aproximadamente. Usando circuitos electrónicos adecuados, la lectura del galvanómetro se puede convertir directamente en una indicación digital de la temperatura. Es posible efectuar mediciones de temperatura muy precisas empleando termopares, en los que se genera una pequeña tensión (del orden de milivoltios) al colocar a temperaturas distintas las uniones de un bucle formado por dos alambres de distintos metales. Para incrementar la tensión se pueden conectar en serie varios termopares para formar una termo pila. Como la tensión depende de la diferencia de temperaturas en ambas uniones, una de ellas debe mantenerse a una temperatura conocida; en caso contrario hay que introducir en el dispositivo un circuito electrónico de compensación para hallar la temperatura del sensor. Los termistores y termopares tienen a menudo elementos sensores de sólo uno o dos centímetros de longitud, lo que les permite responder con rapidez a los cambios de la temperatura y los hace ideales para muchas aplicaciones en biología e ingeniería. El pirómetro óptico se emplea para medir temperaturas de objetos sólidos que superan los 700 º C, cuando la mayoría de los restantes termómetros se fundiría. A esas temperaturas los objetos sólidos irradian suficiente energía en la zona visible para permitir la medición óptica a partir del llamado fenómeno del color de incandescencia. El color con el que brilla un objeto caliente varía con la temperatura desde el rojo oscuro al amarillo y llega casi al blanco a unos 1.300 º C. El pirómetro contiene un filamento similar a un foco o bombilla. El filamento está controlado por un Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 13 reóstato calibrado de forma que los colores con los que brilla corresponden a temperaturas determinadas. La temperatura de un objeto incandescente se puede medir observando el objeto a través del pirómetro y ajustando el reóstato hasta que el filamento presente el mismo color que la imagen del objeto y se confunda con ésta. En ese momento, la temperatura del filamento (que se puede leer en el reóstato calibrado) es igual a la del objeto. Otro sistema para medir temperaturas, empleado sobre todo en termostatos, se basa en la expansión térmica diferencial de dos tiras o discos fabricados con metales distintos y unidos por los extremos o soldados entre sí. Termoelectricidad Termoelectricidad, electricidad generada por la aplicación de calor a la unión de dos materiales diferentes. Si se unen por ambos extremos dos alambres de distinto material (este circuito se denomina termopar), y una de las uniones se mantiene a una temperatura superior a la otra, surge una diferencia de tensión que hace fluir una corriente eléctrica entre las uniones caliente y fría. Este fenómeno fue observado por primera vez en 1821 por el físico alemán Thomas Seebeck, y se conoce como efecto Seebeck. Cuando se hace pasar una corriente por un circuito compuesto de materiales diferentes cuyas uniones están a la misma temperatura, se produce el efecto inverso. En este caso, se absorbe calor en una unión y se desprende en la otra. Este fenómeno se conoce como efecto Peltier en honor al físico francés Jean Peltier, que lo descubrió en 1834. Es posible usar sistemas de semiconductores basados en el efecto Peltier como refrigeradores para aplicaciones especiales. Para una pareja de materiales determinada, la diferencia de tensión es directamente proporcional a la diferencia de temperaturas. Esta relación puede emplearse para la medida precisa de temperaturas mediante un termopar en el que una de las uniones se mantiene a una temperatura de referencia conocida (por ejemplo, un baño de hielo) y la otra se coloca en el lugar cuya temperatura quiere medirse. A temperaturas moderadas (hasta unos 260 °C) suelen emplearse combinaciones de hierro y cobre, hierro y constantán (una aleación de cobre y níquel), y cobre y constantán. A temperaturas mayores (hasta unos 1.650 °C) se utiliza platino y una aleación de platino y rodio. Como los alambres de los termopares pueden tener dimensiones muy pequeñas, también permiten medir con precisión las temperaturas locales en un punto. La corriente generada puede aumentarse empleando semiconductores en lugar de metales, y puede alcanzarse una potencia de unos pocos vatios con eficiencias de hasta el 6%. Estos generadores termoeléctricos, calentados con quemadores de queroseno, son muy utilizados en zonas remotas de Rusia y otras repúblicas de la Comunidad de Estados Independientes para alimentar receptores de radio. Cuando se hace pasar una corriente por un circuito compuesto de materiales diferentes cuyas uniones están a la misma temperatura, se produce el efecto inverso. En este caso, se absorbe calor en una unión y se desprende en la otra. Este fenómeno se conoce como efecto Peltier en honor al físico francés Jean Peltier, que lo descubrió en 1834. Es posible usar sistemas de semiconductores basados en el efecto Peltier como refrigeradores para aplicaciones especiales. Escalas de Temperatura Escala absoluta Kelvin (°K). Solo tiene números positivos. En el cero Kelvin se detiene la agitación molecular. Escala Centígrada o Celcius (°C). Tiene números positivos y negativos. Es una escala relativa. Escala Fahrenheit (°F). Tiene números positivos y negativos. Es una escala relativa. Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 14 Transformaciones entre las escalas de temperatura °K = °C + 273 °F = 9/5 * °C + 32 Caudal (Q) Se llama caudal o gasto de un fluido al volumen que pasa por una sección transversal en la unidad de tiempo. Q=V/t Q=A*v Q = caudal, V = volumen, t = tiempo A = área, v = velocidad Unidad de medida en el S.I.: m³/s. Presión (P) Es la fuerza normal por unidad de superficie. Es una magnitud escalar. P=F/A Unidades de medicion de la presión. Unidad de medida en el S.I.: 1Pa = 1 N/m² , Pa = Pascal, N = Newton, m = metro cuadrado. Otras unidades: Atm, atm (Kg/cm²), bar, mmcHg (torr), mca, PSI, Kgf/m² Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 15 Tabla de presiones Kp/cm² (atm) 0,102 x 10 torr (mm c Hg) 7,5 x 10¯³ lbf / pulg² (PSI) 0.0001449 9,81 x 10¯⁵ 10 0,0736 0.0014 10 1 1,013 1,033 760 14.67 10,33 0,102 x 10 0,987 1 1,02 750 14.49 10,2 9,81 x10 10 0,968 0,981 1 736 14.21 10 133 13,6 1,31 x 10¯³ 1,33 x 10¯³ 1,36 x 10¯³ 1 0.019 13,6 x 10¯³ 6768,9 690 0,066792 0,067689 0,069 0,067689 1 0,69 9,81 x 10³ 10³ 9,68 x 10¯² 9,81 x 10 ¯² 0,1 73,6 1.42 1 1 pascal (N/m²) 1 kp/m² 1 Atm * pascal (N/m²) 1 Kp/m² Atm bar 0,102 9,87 x 10 ¯⁵ 10¯⁵ 9,81 1 9,68 x 10¯⁵ 1,013 x 1,033 x 10² 10 10⁵ 1 bar 1 Kp/cm² (atm) 1 torr (mm c Hg) 1lbf / pulg²(PSI ) 1m.c.a. *: Presión Atmosférica (solo para cálculo, pues está variando). Definición de PSI y bar 1 PSI = 1Lbf / pulg² P: Pound (Lbf) S: Square (cuadrado) I: Inches (pulgada) 1 bar = 10N /cm² Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal m.c.a. 10,2 x 10¯⁵ 16 1 Kgf = 1 Kp (kilopondio) mmcHg = milímetros columna de mercurio. mca = metros columna de agua. Torr = Torricelli. Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 17 Neumática Aire atmosférico: Es un gas incoloro, inodoro e insípido, mezcla básicamente de tres gases con el siguiente porcentaje volumétrico: Nitrógeno (N2): 78% Oxigeno (O2): 21% Hidrógeno (H2): 1% También se encuentran en el aire pequeñas cantidades de: CO, NO, CH4, Ar, He, Rn, Ne, I, CO2. Tipo de Presiones Como sobre la tierra todo está sometido a la presión atmosférica no notamos ésta. Se toma la correspondiente presión atmosférica Pamb como presión de referencia y cualquier divergencia de ésta se designa como sobrepresión Pe. La siguiente figura lo visualiza: La presión de aire no siempre es la misma. Cambia según la situación geográfica y el tiempo. La zona desde la línea del cero absoluto hasta la línea de referencia variable se llama esfera de depresión (-Pe) la superior se llama esfera de sobrepresión (+Pe). Pabs. = Pamb.+ Pe Pabs = Pamb. – Pe (zona de sobrepresión) (zona de depresión o vacío) La presión absoluta Pabs. consiste en la suma de las presiones -Pe y +Pe. En la práctica se utilizan manómetros que solamente indican la sobrepresión +Pe. Si se indica la presión Pabs. el valor es unos 100 kPa (1 bar) más alto. El aire es compresible Como todos los gases, el aire no tiene una forma determinada. Toma la forma del recipiente que lo contiene o la de su ambiente. Permite ser comprimido (compresión) y tiene la tendencia a dilatarse (expansión). Ley de Boyle-Mariotte. A temperatura constante, el volumen de un gas encerrado en un recipiente es inversamente proporcional a la presión absoluta, o sea, el producto de la presión absoluta y el volumen es constante para una cantidad determinada de gas. P1 * V1 = P2 * V2 = P3 * V3 = constante ; T= constante Ley de Charles A presión constante, el volumen de un gas encerrado en un recipiente es directamente proporcional al aumento de temperatura absoluta, o sea, el cuociente del volumen y la temperatura es constante para una cantidad determinada de gas. Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 18 V1 / T1 = V2 / T2 = constante ; P = constante Ley de Gay - Lussac A volumen constante, la presión de un gas encerrado en un recipiente es directamente proporcional al aumento de temperatura absoluta, o sea, el cuociente de la presión y la temperatura es constante para una cantidad determinada de gas. P1/T1 = P2/T2 = constante ; V = constante Diagrama básico neumático 5 4 1 3 2 1. Producción del aire comprimido Generadores Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado. Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una estación central. Entonces no es necesario calcular ni proyectar la transformación de la energía para cada uno de los consumidores. El aire comprimido viene de la estación compresora y llega a las instalaciones a través de tuberías. Los compresores móviles se utilizan en el ramo de la construcción o en máquinas que se desplazan frecuentemente. En el momento de la planificación es necesario prever un tamaño superior de la red, con el fin de poder alimentar aparatos neumáticos nuevos que se adquieran en el futuro. Por ello, es necesario sobredimensionar la instalación, al objeto de que el compresor no resulte más tarde insuficiente, puesto que toda ampliación ulterior en el equipo generador supone gastos muy considerables. Es muy importante que el aire sea puro. Si es puro el generador de aire comprimido tendrá una larga duración. También debería tenerse en cuenta la aplicación correcta de los diversos tipos de compresores. Tipos de compresores Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de construcción. Se distinguen dos tipos básicos de compresores: El primero trabaja según el principio de desplazamiento. La compresión se obtiene por la admisión del aire en un recinto hermético, donde se reduce luego el volumen. Se utiliza en el compresor de émbolo (oscilante o rotativo). El otro trabaja según el principio de la dinámica de los fluidos. El aire es aspirado por un lado y comprimido como consecuencia de la aceleración de la masa (turbina). Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 19 Compresores de émbolo Compresor de émbolo oscilante. Este es el tipo de compresor más difundido actualmente. Es apropiado para comprimir a baja, media o alta presión. Su campo de trabajo se extiende desde unos 1 .100 kPa (1 bar) a varios miles de kPa (bar). Figura 6: Compresor de émbolo oscilante Para obtener el aire a presiones elevadas, es necesario disponer varias etapas compresoras. El aire aspirado se somete a una compresión previa por el primer émbolo, seguidamente se refrigera, para luego ser comprimido por el siguiente émbolo. El volumen de la segunda cámara de compresión es, en conformidad con la relación, más pequeño. Durante el trabajo de compresión se forma una cantidad de calor, que tiene que ser evacuada por el sistema refrigeración. Los compresores de émbolo oscilante pueden refrigerarse por aire o por agua, y según las prescripciones de trabajo las etapas que se precisan son: Compresor de membrana Este tipo forma parte del grupo de compresores de émbolo. Una membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo; el aire no entra en contacto con las piezas móviles. Por tanto, en todo caso, el aire comprimido estará exento de aceite. Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 20 Estos, compresores se emplean con preferencia en las industrias alimenticias, farmacéuticas y químicas. Compresor de émbolo rotativo Consiste en un émbolo que está animado de un movimiento rotatorio. El aire es comprimido por la continua reducción del volumen en un recinto hermético. Compresor rotativo multicelular Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de ranuras de entrada y de salida. Las ventajas de este compresor residen en sus dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal prácticamente uniforme y sin sacudidas El rotor está provisto de un cierto número de aletas que se deslizan en el interior de las ranuras y forman las células con la pared del cárter. Cuando el rotor gira, las aletas son oprimidas por la fuerza centrífuga contra la pared del cárter, y debido a la excentricidad el volumen de las células varía constantemente. Compresor de tornillo helicoidal, de dos ejes Dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cóncavo y convexo impulsan hacia el otro lado el aire aspirado axialmente. Compresor Roots En estos compresores, el aire es llevado de un lado a otro sin que el volumen sea modificado. En el lado de impulsión, la estanqueidad se asegura mediante los bordes de los émbolos rotativos. Fig. 11 - Compresor Roots Turbocompresores Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, y son muy apropiados para grandes caudales. Se fabrican de tipo axial y radial. El aire se pone en circulación por medio de una o varias ruedas de turbina. Esta energía cinética se convierte en una energía elástica de compresión. La rotación de los alabes acelera el aire en sentido axial de flujo. Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 21 Aceleración progresiva de cámara a cámara en sentido radial hacia afuera; el aire en circulación regresa de nuevo al eje. Desde aquí se vuelve a acelerar hacia afuera. Acumuladores Mantienen el aire de reserva Ayudan al enfriamiento Permiten decantar impurezas sólidas y liquidas. 3 4 2 1 5 7 6 1. Entrada de aire comprimido. 2. Presostato (interruptor de presión). 3. Manómetro (medidor de presión manométrica). 4. Válvula de seguridad (abrirla periódicamente). 5. Salida de aire comprimido. 6. Lave de despiche. 7. Inclinación. 2. Distribución de aire comprimido. Redes de aire comprimido. Redes Abiertas: Se usan para instalación de equipos que están distribuidos en forma lineal o en L. Son económicas. Redes Cerradas o en anillos: Se usan cuando la distribución de los equipos están dispuestos en forma de U o abarca gran parte de la nave. Son de alto costo. 3. Preparación del aire comprimido. Existen las unidades FRL (filtro – regulador – lubricador). Filtro: Atrapa las impurezas sólidas de aire comprimido. Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 22 Existen: Filtros normales con paso de 50 (micras). Filtros finos con paso de 3 a 10 Filtros submicrônicos con paso de 0,01. Regulador de presión: Permite mantener una presión constante en la salida, independiente de la presión de entrada que siempre es mayor. El valor de la regulación debe ser el mínimo para realizar el trabajo. Manómetro: Es un medidor de la presión manométrica (presión sobre la atmosférica). El valor de la escala debe ser un 30% mayor que la presión máxima a medir. Lubricador: Agrega una neblina de aceite a la corriente de aire comprimido. Se recomienda una regulación de 1 a 5 gotas por cada 1000 litros de aire comprimido. Se recomienda el aceite que tenga una viscosidad de 32 centistokes. 4. 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 una bomba hidráulica o almacenado en un depósito. En lenguaje internacional, el término "válvula" o "distribuidor" es el término general de todos los tipos tales como válvulas de corredera, de bola, de asiento, grifos, etc. Esta es la definición de la norma DIN/ISO 1219 conforme a una recomendación del CETOP (Comité Européen des Transmissions Oiéohydrauliques et Pneumatiques). Según su función las válvulas se subdividen en 5 grupos: 1. Válvulas de vías o distribuidoras 4. Válvulas de caudal 2. Válvulas de bloqueo 5. Válvulas de cierre 3. Válvulas de presión Válvulas distribuidoras o direccionales. Estas válvulas son los componentes que determinan el camino que ha de tomar la corriente de aire, a saber, principalmente puesta en marcha y paro (Start-Stop). Representación esquemática de las válvulas Para representar las válvulas distribuidoras en los esquemas de circuito se utilizan símbolos; éstos no dan ninguna orientación sobre el método constructivo de la válvula; solamente indican su función. Las posiciones de las válvulas distribuidoras se representan por medio de cuadrados. La cantidad de cuadrados yuxtapuestos indica la cantidad de. posiciones de la válvula distribuidora. El funcionamiento se representa esquemáticamente en el interior de las casillas (cuadros). Las líneas representan tuberías o conductos. Las flechas, el sentido de circulación del fluido. Las posiciones de cierre dentro de las casillas se representan mediante líneas transversales. La unión de conductos o tuberías se representa mediante un punto. Las conexiones (entradas y salidas) se representan por medio de trazos unidos a la casilla que esquematiza la posición de reposo o inicial. Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 23 La otra posición se obtiene desplazando lateralmente los cuadrados, hasta que las conexiones coincidan. Por posición de reposo se entiende, en el caso de válvulas con dispositivo de reposición, p. Ej., un resorte, aquella posición que las piezas móviles ocupan cuando la válvula no está conectada. La posición inicial es la que tienen las piezas móviles de la válvula después del montaje de ésta, establecimiento de la presión y, en caso dado conexión de la tensión eléctrica. Es la posición por medio de la cual comienza el programa preestablecido. Conductos de escapes sin empalme de tubo (aire evacuado a la atmósfera). Triángulo directamente junto al símbolo. Conductos de escape con empalme de tubo (aire evacuado a un punto de reunión). Triángulo ligeramente separado del símbolo. Para evitar errores durante el montaje, los empalmes se identifican por medio de letras mayúsculas ó números según el sistema normalizado: Sistema DIN Sistema ISO Tuberías o conductos A, B, C 2, 4 de trabajo. Empalme de energía. Salida de escape. Tuberías o conductos de pilotaje. P R, S, T X, Y, Z 1 3, 5 12, 14 Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 24 Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 25 5. Actuadores. Transforman la energía neumática en energía mecánica. Actuadores lineales: Cilindros de simple efecto: Realizan trabajo en un solo sentido. Se comandan con válvulas 3/2 y 3/3. Cilindros de doble efecto: Realizan trabajo en ambos sentidos, de preferencia cuando el vástago sale. Actuadores Rotacionales: Producen un movimiento rotacional. Mantención de sistemas neumáticos Elementos mínimos para mantención preventiva. 1. Registros Manuales del equipo. Planos neumáticos. Listado de piezas componentes. Catálogos de componentes. Características del aceite de lubricación. Instrucciones de mantenimiento. Libro de registro de reparaciones. 2. Herramientas y lugar de trabajo. Sala y mesa de trabajo limpia e iluminada. Herramientas mecánicas manuales. Instrumentos: manómetro, termómetro. Imanes, pinzas, lupa, felpas, etc. 3. Reserva de repuestos. Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 26 Sellos. Aceite lubricante. Repuesto de filtros. Cinta selladora. Válvulas. Repuestos de partes importantes. Localización de averías. Procedimiento general. 1. Conocer el sistema: Circuito, componentes, funciones e historial. 2. Características de la falla: Consultar al operador, probar la maquina, verificar presiones, velocidades, temperaturas, ruidos anormales, fugas, etc. 3. Revisión sistemática: Encerrar la falla en zonas reducidas. Grupo generación - Accionamientos - Actuadores 4. Diagnostico y comprobación de posibles averías: Puede requerir intervención del circuito. 5. Reparación. Mantención. Producción de aire comprimido. Inspección, limpieza y/o reparación de: Filtro: Aire de aspiración. Lubricación del compresor (manómetro, horómetro). Refrigeración: Aire fresco. Agua de intercambiadores. Red de distribución de aire. Fugas: Cerrar acceso de los actuadores y aplicar presión. Agua jabonosa en empalmes. Revisar válvulas de flotador de purgadores automáticos. Cilindros. Desgaste de elementos móviles (baja potencia, ruido al escapar aire por guía de vástagos). Resortes rotos o defectuosos. Válvulas. Desgaste de elementos móviles. Fuga permanente por orificios de escape. Consejo de mantenimiento de instalaciones Dado que cada instalación o circuito neumático es distinto en función de su diseño, componentes, usos, capacidad, etc., daremos unos consejos generales que mejoren la Fiabilidad de una Instalación neumática: Un diseño adecuado y un dimensionamiento correcto evitará problemas y ahorrará consumo energético. Eso incluye la elección del tipo de Compresor, nº y volumen de los depósitos de aire comprimido, etc. La ubicación del Compresor o Compresores debe facilitar su refrigeración, y la una correcta aspiración de aire fresco. Lleve perfecto control del Compresor de la instalación, incluyendo comprobaciones de su nivel de aceite y sustituciones periódicas. Si ese tipo de Compresor lleva Separadores de Aire / Aceite, deben ser sustituidos cuando su presión de trabajo sea superior a la indicada. Usar el aceite recomendado por el fabricante. Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal 27 Revisar el estado y tensión del sistema de correas de transmisión del motor al compresor (si su modelo las usa). Los filtros de entrada de aire al compresor deben ser limpiados y sustituidos de acuerdo a los datos del fabricante y en función de su Plan de Mantenimiento Preventivo. Las Trampas de Drenaje automáticas o manuales deben ser comprobadas de forma habitual. Revise y sustituya los filtros de aire del Circuito Neumático cuando aumente su presión de trabajo. Como mínimo deben ser revisados a fondo anualmente. Comprobar, a ser posible monitorizando de forma continua, la presión y el flujo del aire a presión, así como su filtrado, como garantía de la calidad del aire suministrado a los equipos neumáticos de la instalación, para evitar averías y paradas, reducir gastos y alargar su vida útil. Revise a fondo las Fugas del Circuito Neumático, en especial en Conectores, acoplamientos, extensiones, actuadores neumáticos, válvulas, filtros, medidores de presión y/o caudal neumático, etc. Las fugas de aire a presión en una instalación neumática producen muchos inconvenientes como: derroche energético, calentamiento excesivo de compresores y válvulas, menor duración de sistemas de engrase y filtrado, mayor contaminación y desechos, etc. Cumplir TODAS LAS NORMAS DE SEGURIDAD de los fabricantes de cada uno de los componentes de la Instalación Neumática, especialmente en cuanto a ubicación, amarre, presión y volumen de trabajo, y sistemas contra sobre presiones, protección de riesgos mecánicos, etc. JA/MV/2013 Corporación de Capacitación y Empleo de la Sociedad de Fomento Fabril, SOFOFA Liceo Industrial “Vicente Pérez Rosales” San Pablo 4660 Quinta Normal