Pneumatica i hidraulica 2014.ppt

CIRCUITS PNEUMÀTICS I CIRCUITS PNEUMÀTICS I HIDRÀULICSHIDRÀULICS

Glòria García García 2014

PNEUMÀTICA:PNEUMÀTICA: Tècnica que utilitza l’aire comprimit com vehicle per transmetre energia i

obtenir un treball útil.

IntroduccióIntroducció

HIDRÀULICA:HIDRÀULICA: Tècnica que utilitza un fluid líquid

com els olis minerals com vehicle per transmetre energia i obtenir

un treball útil.

Pneumàtica i HidràulicaPneumàticaPneumàtica HidràulicaHidràulica

Avantatges Inconvenients Avantatges Inconvenients

S’utilitza aire que és econòmic

S’utilitza fluid especial com olis minerals

L’aire és comprensible per tant s’obtenen pressions petites

Màx 15 bars

El fluid és incompresible es poden

obtener grans pressions

fins a 60 barS

Es pot alliberar a l’atmosfera

S’ha de recollir el fluid

Actuació ràpida Actuació lenta

Es pot emmagatzemar a pressió

S’utilitza en el moment

La força desenvolupada és limitada

Desenvolupament de gran força

ComparacióComparació

AVANTATGES RESPECTE AVANTATGES RESPECTE ALTRES TECNOLOGIES:ALTRES TECNOLOGIES:

• Sencillesa dels sistemes de comandament:

vàlvules, cilindres...

• Rapidesa de resposta del sistema

pneumàtic.

• Economia dels sistemes pneumàtics una

vegada instal·lats.

Pros i ContresPros i Contres

INCONVENIENTS RESPECTE INCONVENIENTS RESPECTE ALTRES TECNOLOGIES:ALTRES TECNOLOGIES:

• Instal·lacions cares en general.

• El manteniment de l’aire en bones

condicions és costós.

• Esquemes complexes de modificar i

depurar.

Pros i ContresPros i Contres

• Accionament de portes pesades o calents.

• Descàrrega de dipòsits en la construcció,

fabricació

d’acer, mineria i indústries químiques.

• Pintura per pulverització.

• Màquines d’embotellat i envassat.

• Aplicació obres públiques i construcció

(excavadores,

martells...).

• Premses i altres màquines.

• Automatització industrial i en processos

productivos.

• Torns de dentista...

AplicacionsAplicacions

APLICACIÓ PNEUMÀTICAAPLICACIÓ PNEUMÀTICA

• Aplicacions mòbils:

• Tractors, grues, camions recollidors de les

escombreries…

• Aplicacions industrials: per posicionar,

impulsar i mecanitzar materials i objectes en les

línies de producció.

• Aplicació automotriu:

• Frens, sistemes de refrigeració….

• Aplicació aeronàutica:

• Equips de manteniment aeronàutic…

AplicacionsAplicacions

APLICACIÓ HIDRÀULICAAPLICACIÓ HIDRÀULICA

• Disponibilitat

• Emmagatzematge

• Simplicitat de disseny i

control

• Economia

• Fiabilitat

• No contaminant de l’entorn

• Seguretat

PropietatsPropietats

PROPIETATS PNEUMÀTICAPROPIETATS PNEUMÀTICA

PropietatsPropietats

PROPIETATSPROPIETATS

El sistema Pneumàtic El sistema Pneumàtic bàsicbàsic

1. Compressor 2. Motor elèctric 3. Pressostat 4. Vàlvula antiretorn5. Dipòsit 6. Manòmetre 7. Purga automàtica 8. Vàlvula de seguretat9. Assecador d’aire refrigerat 10. Filtre de línia

1. Purga de l’aire 2. Purga automàtica 3. Unitat d’acondicionament de l’aire4. Vàlvula direccional 5. Actuador 6. Controladors de velocitat

EEl sistema Pneumàtic l sistema Pneumàtic bàsicbàsic

Símil Electricitat / PneumàticaSímil Electricitat / Pneumàtica

Compressor Element que proporciona l’aire comprimit que utilitzarem per realtizar un treball.

Vàlvula Permet o no el pas de l’aire que ve del compressor cap l’actuador.

Actuador En aquest cas és un cilindre de simple efecte, quan entra aire produeix la sortida del vàstag que utilitzarem per elevar, aplastar, subjetar, etc.

Simil elèctricSimil elèctric

Un exemple. Compactador de Un exemple. Compactador de LlaunesLlaunes

AnimacióAnimacióImatgeImatge

Simbologia pneumàticaSimbologia pneumàtica

BLOCS FUNCIONALSBLOCS FUNCIONALS

• Bloc de producció d’aire comprimit.• Bloc de condicionament de l’aire

comprimit o unitat de manteniment.• Bloc de distribució de l’aire

comprimit.• Bloc de regulació i control.• Bloc d’actuació pneumàtica.

Blocs funcionals del circuit pneumàticBlocs funcionals del circuit pneumàtic

BLOC DE PRODUCCIÓ D’AIRE BLOC DE PRODUCCIÓ D’AIRE COMPRIMITCOMPRIMIT

• COMPRESSOR: COMPRESSOR: – Màquina alternativa o rotativa que aspira aire

atmosfèric i el comprimeix (5-15bar) accionada per un motor elèctric o tèrmic de combustió interna.

– Es caracteritzen pel cabal (l/min) del fluid que subministren, per la pressió de treball i el régimen de gir (rpm).

Blocs funcionals del circuit pneumàticBlocs funcionals del circuit pneumàtic

CompressorCompressor

Pistó CompressorD’aire

Calderí

Manòmetre

SortidaAire

Compressió de l’aireCompressió de l’aire

CompressorsCompressors

COMPRESSORS DE DESPLAÇAMENT

ALTERNATIUS ROTATIUS

ÈMBOL PALETADIAFRAGMA CARGOL

Compressió de l’aireCompressió de l’aire

Compressor d’èmbol d’una Compressor d’èmbol d’una sola etapasola etapa

Aire en la gama de 3 - 7 bars

Compressió de l’aireCompressió de l’aire

Compressor d’èmbol de dues Compressor d’èmbol de dues etapesetapes

Aire ~ 7 bars Tª final 120 ºC

Compressió de l’aireCompressió de l’aire

Compressor de Compressor de diafragmadiafragma

• Aire fins 5 bars

• Lliure d’oli

Compressió de l’aireCompressió de l’aire

Compressor rotatiu de paletes Compressor rotatiu de paletes deslizantsdeslizants

• Tª final 190 ºC

• Oli de refrigerant

Compressió de l’aireCompressió de l’aire

Compressor rotatiu de Compressor rotatiu de cargolcargol

• Cabals > 400 m3 / min

• Pressió > 10 bars

BLOC DE PRODUCCIÓ D’AIRE BLOC DE PRODUCCIÓ D’AIRE COMPRIMITCOMPRIMIT

• REFRIGERADOR:REFRIGERADOR:– A la sortida del compressor l’aire pot tenir fins

150ºC i s’ha de refredar fins 25ºC fent-lo passar per un serpentí o bescanviador pel qual circula fluid refrigerant (aigua o aire).

• ACUMULADOR:ACUMULADOR:– Dipòsit situat a la sortida del refrigerador on

l’aire comprimit s’emmagatzema per fer-lo servir en puntes de demandes i per mantenir estable la pressió del circuit. Té manòmetre, vàlvula de seguretat i vàlvula de purga.

Blocs funcionals del circuit pneumàticBlocs funcionals del circuit pneumàtic

BLOC D’ACONDICIONAMENT BLOC D’ACONDICIONAMENT • S’encarrega de donar qualitat a l’aire comprimit i

assegurar el bon funcionament i la durada de les instal·lacions.

• ASSECADOR:ASSECADOR:– Absorbeix la humitat de l’aire per evitar que

s’oxidi la instal·lació.• FILTRE:FILTRE:

– Eliminar impureses de l’aire• REGULADOR DE PRESSIÓ:REGULADOR DE PRESSIÓ:

– Assegura de forma automàtica una pressió estable.

• DISPOSITIU DE LUBRIFICACIÓ:DISPOSITIU DE LUBRIFICACIÓ:– Afegeix oli nebulitzat a l’aire comprimit evitant l’oxidació

del circuit i assegurant un bon lliscament de les parts mòbils.

Blocs funcionals del circuit pneumàticBlocs funcionals del circuit pneumàtic

Tractament de l’aireTractament de l’aire

Filtre estàndarFiltre estàndar

Tractament de l’aireTractament de l’aire

Regulador estàndarRegulador estàndar

Unitat de mantenimentUnitat de mantenimentBlocs funcionals del circuit Blocs funcionals del circuit

pneumàticpneumàtic

BLOC DE DISTRIBUCIÓ D’AIRE BLOC DE DISTRIBUCIÓ D’AIRE COMPRIMITCOMPRIMIT

• Conjunt de canonades que connecten els diferents element pneumàtics.

• Solen ser d’acer galvanitzat, llautó o polièster.

• Inclinació 1-3 % per evitar acumulació de l’aigua condensada.

Distribució de l’aireDistribució de l’aire

Distribució de l’aireDistribució de l’aire

Línia principal amb final en Línia principal amb final en línia mortalínia morta

Distribució de l’aireDistribució de l’aire

Línia principal en anellLínia principal en anell

Distribució de l’aireDistribució de l’aire

Línies secundàriesLínies secundàries

Distribució de l’aireDistribució de l’aire

Purgador automàticPurgador automàtic

Sistemes de connexióSistemes de connexió

Connexió per insercció en colze Connexió per insercció en colze orientableorientable

Sistemes de connexióSistemes de connexió

Connexió autoestancaConnexió autoestanca

BLOC DE REGULACIÓ I BLOC DE REGULACIÓ I CONTROLCONTROL

• VÀLVULES: VÀLVULES: regulen el pas, la direcció, el sentit de la circulació del fluid, controlen la pressió i el cabal per aconseguir el correcte funcionament dels mecanismes.– Vàlvules distribuidores:Vàlvules distribuidores: 2/2, 3/2, 5/2, 4/2 i 4/3– Vàlvules de control, regulació i bloqueig:Vàlvules de control, regulació i bloqueig:

• V. Unidireccionals• V. Reguladores de cabal• V. Limitadores de pressió• V. D’escapament ràpid• V. Selectores de circuit

Blocs funcionals del circuit pneumàticBlocs funcionals del circuit pneumàtic

Com s’anomenen les vàlvulesCom s’anomenen les vàlvules

1º· Nombre de Vies, es a dir d’orificis que té la vàlvula

1

32

En aquest exemple 3 VIES

2º· Nombre de Posicions

En aquest cas 2 POSICIONS

3º· Accionament

En aquest cas per BOTÓ

4º· Retrocés

En aquest exemple per MOTLLE

5º· Nombre: Vàlvula 3/2 Botó/Motlle

6º· En ocasions també s’indica la posició normal, es a dir aquella en la que es troba la vàlvula quan no hem accionat.

En la d’adalt, quan està sense accionar, l’aire no passa, per això es diu Normalment Tancada, N/T. En la d’abaix passa el contrario, per tant és Normalment Oberta, N/O.

Vàlvula 3/2 N/T Botó/Motlle

Nomenclatura vies vàlvulesNomenclatura vies vàlvules

Accionament vàlvulesAccionament vàlvules

Com funcionen VàlvulesCom funcionen Vàlvules

Vàlvules de control Vàlvules de control direccionaldireccional

Vàlvules de control direccionalVàlvules de control direccional

SIMBOLOGIASIMBOLOGIAConnexions

SÍMBOL Descripció

Unió de canonades

Creuament de canonades.

Font de pressió, hidràulica, pneumàtica.

Escapament sens rosca.

Escapament amb rosca.

Retorn al tanc.

Unitat operacional.

Unió mecànica, varilla, lleva, etc.

SIMBOLOGIASIMBOLOGIAMedició i manteniment

SímbolSímbol DescripcióDescripció

Manòmetre.

Termòmetre.

Indicador òptic. Indicador pneumàtic.

Filtre.

Filtre amb drenador de condensació, buidat manual.

Lubricador

Unitat de manteniment, filtre, manòmetre, lubricador. Gràfic simplificat.

SIMBOLOGIASIMBOLOGIABombes, compressors i motors

Símbol Descripció

Bomba hidràulica de fluxe unidireccional.

Compressor per aire comprimit.

Dipòsit hidràulic.

Dipòsit pneumàtic.

Motor pneumàtic 1 sentit de gir.

Motor pneumàtic 2 sentits de gir.

Cilindre basculant 2 sentits de gir.

Motor hidràulic 1 sentit de gir.

Motor hidràulic 2 sentits de gir.

SIMBOLOGIASIMBOLOGIAMecanismes (actuadors)

Símbol Descripció

Cilindre de simple efecte, retorn per esforços externs.

Cilindre de simple efecte, retorn per motlle.

Cilindre de doble efecte, vàstag simple.

Cilindre de doble efecte, doble vàstag.

Pinça d’apertura angular de simple efecte.

Pinça d’apertura paral·lela de simple efecte.

Pinça d’apertura angular de doble efecte.

Pinça d’apertura paral·lela de doble efecte.

SIMBOLOGIASIMBOLOGIAAccionaments

Símbol Descripció

Comandament manual en general, pulsador.

Botó pulsador, seta, control manual.

Comandament amb bloqueig, control manual.

Comandament per palanca, control manual.

Motlle, control mecànic.

Rodet palpador, control mecànic.

Presuritzat pneumàtic.

Presuritzat hidràulic.

SIMBOLOGIASIMBOLOGIA

Vàlvula 5/3 en posició d’escapament.

Vàlvula 5/3 en posició normalment tancada.

Vàlvula 5/2.

Vàlvula 4/2.

Vàlvula 4/2.

Vàlvula 3/2 en posició normalmente tancada.

Descripció Símbol

Vàlvules direccionals

SIMBOLOGIASIMBOLOGIAVàlvules de control

Símbol Descripció

Vàlvula de bloqueig (antirretorn).

Vàlvula O (OR). Selector.

Vàlvula d’escapament ràpid, Vàlvula antirretorn.

Vàlvula Y (AND).

Vàlvula estranguladora unidireccional. Vàlvula antirretorn de regulació regulable en un sentit.

Ejector de buit. Vàlvula de soplat de buit.

ExercicisExercicis

2

1 3

4 2

5

1

3

2

1

2

1 3

3/2 N/C Palanca/Motlle

3/2 N/C Pilotge pneumàtic/Motlle

5/3 N/C Palanca amb enclavament

2/2 Botó

4/2 Relé/motlle4 2

1 3

Final de Cursa

3 Vies

5 Vies

Relé

TIPUS DE VÀLVULESTIPUS DE VÀLVULES

ALTRES VÀLVULESALTRES VÀLVULESVàlvula lògica OVàlvula lògica O Vàlvula lògica YVàlvula lògica Y

Regulador de fluxeRegulador de fluxe

BLOC D’ACTUACIÓ BLOC D’ACTUACIÓ PNEUMÀTICAPNEUMÀTICA

• Els actuadors transformen l’energia acumulada en el fluid en energia mecànica per l’accionament de màquines.

• Cilindres:Cilindres:• Simple efecte• Doble efecte

• Motors pneumàtics:Motors pneumàtics:• Unidireccionals• Bidireccionals

Produeixen un moviment lineal alternatiu, està format per un tub cilíndric tancat dins del qual hi ha un èmbol o pistó desplaçat per un eix o tija per l’efecte del fluid aplicat.

W=P·A·e·W=P·A·e· P = pressió (1Pa=10P = pressió (1Pa=10-5-5 bar) bar)

A = àrea (mA = àrea (m22))

e = cursa del cilindre (m)e = cursa del cilindre (m)

CILINDRESCILINDRES

BLOC D’ACTUACIÓ BLOC D’ACTUACIÓ PNEUMÀTICAPNEUMÀTICA

• CILINDRE DE SIMPLE EFECTE:CILINDRE DE SIMPLE EFECTE:– Té una única entrada del fluid i fa treball en

un sentit només.– La pressió del fluid fa que el pistó es desplaci

en un sol sentit i retorni a la seva posició inicial per l’acció de una molla o força externa.

– Són curts i no superen els 100 mm.– Aplicacions: expulsar peces, aixecar peces,

frens del camions...

BLOC D’ACTUACIÓ BLOC D’ACTUACIÓ PNEUMÀTICAPNEUMÀTICA

• CILINDRE DE DOBLE EFECTE:CILINDRE DE DOBLE EFECTE:– Té dues connexions d’entrada de fluid.– Permet el moviment del pistó en els 2 sentits

de manera que es disposa de força útil tant a l’anada com a la tornada.

– La força que fa el cilindre en el retrocés és més petita perquè la superficie interior sobre la qual actua l’aire és més petita.

– Camp d’aplicació molt extens.

ActuadorsActuadors

aire

Cilindres de SIMPLE EFECTESIMPLE EFECTE: Sol fan força útil a la sortida

Cilindres de DOBLE EFECTEDOBLE EFECTE: fan força útil en els dos sentits

Entra aireSale aire

Símbol

SímbolEntra aireSurt aire

Càlcul de la força de l’èmbolCàlcul de la força de l’èmbol

S=Superfície útil.p=Pressió de l’aire. 1bar=105Pa=1Atm=1Kp/cm2

Cilindre de simple efecte:   

Cilindre de doble efecte:    

Un cilindre de simple efecte es alimentat per aire comprimit a una presió de 8 bar, la motllafa una força de 50 N, el diàmetre de l’èmbol és de 30 mm i realitza una cursa e=50 mm. Fa 8 cicles cada minut i té un rendiment η=85%. Pel cas teòric i el real. Quina força fa el cilindre?.

Càlcul de la força c. simple efecteCàlcul de la força c. simple efecte

Càlcul de volum d’aire en cilindresCàlcul de volum d’aire en cilindres

Cilindre de Simple efecte Cilindre de Doble efecte

S=seccióe=cursa Φe= Diàmetre de l’èmbolΦv= Diàmetre de la tija

● Calculem el volum d’aire comprimit per cicle i a continuació el consum d’aire comprimit total al realitzar la maniobra completa, aplicant la llei de Boyle-Mariotte calcularem el consum d’aire atmosfèric es a dir a condicions normals.

Volum d’aire en un cicle:

Consum d’aire comprimit de la maniobra:

Llei de Boyle-Mariotte:

patm=105 Pa.pabsoluta=patm+ptrabajo=105+8 105=9 105 Pa.Per tant:

Consum d’aire atmosfèricConsum d’aire atmosfèric

● En l’apartat anterior hem calculat el cabal i tenint en compte la pressió:

Càlcul de la potència pneumàticaCàlcul de la potència pneumàtica

En el cas real, para η=85%:●

BLOC D’ACTUACIÓ BLOC D’ACTUACIÓ PNEUMÀTICAPNEUMÀTICA

• MOTORS PNEUMÀTICS:MOTORS PNEUMÀTICS:• Transformen l’energia pneumàtica en energia

mecànica de rotació, és un procés similar però invers a la compressió.

• Poden girar en els dos sentits.• Avantatges respecte els elèctrics:

– Insensibles a la calor, la pols, humitat i vibracions.

• Inconvenient: major cost energètic.

Comandament Cilindre de Comandament Cilindre de SIMPLE EFECTESIMPLE EFECTE

Accionament indirecte d’un cilindre de Accionament indirecte d’un cilindre de simple efectesimple efecte

Comandament simultani de cilindre Comandament simultani de cilindre de SIMPLE EFECTEde SIMPLE EFECTE

Comandament simultani de cilindre de Comandament simultani de cilindre de SIMPLE EFECTESIMPLE EFECTE

Accionamient cilindre de simple efecte Accionamient cilindre de simple efecte des de dos pulsadores alternatiusdes de dos pulsadores alternatius

Exemples amb Automation Studio

Exemples amb Automation Studio

Accionament directe c Accionament directe c doble efectedoble efecte

Circuit comandament indirecte C Circuit comandament indirecte C de DOBLE EFECTE de DOBLE EFECTE

Exemples amb Automation Studio

Circuit amb vàlvula Circuit amb vàlvula temporitzadoratemporitzadora

Accionamient elèctric cilindre Accionamient elèctric cilindre de doble efecte de doble efecte

Disseny seqüència Disseny seqüència semiautomàtica A+ B+ A- B-semiautomàtica A+ B+ A- B-

Dissseny seqüència A+ B+ A- B-Dissseny seqüència A+ B+ A- B-

Disseny seqüència A+ B+ B- A-Disseny seqüència A+ B+ B- A-

Circuits HidràulicsCircuits Hidràulics

En aquests circuits en lloc En aquests circuits en lloc d’aire s’utilitza oli mineral que d’aire s’utilitza oli mineral que no és comprensible i al mateix no és comprensible i al mateix temps que lubrifica transmet temps que lubrifica transmet grans potències. grans potències.

En aquest circuit en lloc de En aquest circuit en lloc de compressor hi ha una bomba compressor hi ha una bomba eléctrica i el fluid quan acaba eléctrica i el fluid quan acaba tot el cicle s’ha de recollir en tot el cicle s’ha de recollir en un depòsit. un depòsit.

Bomba

Filtres

Distribuidors

Actuadors

Força hidràulicaForça hidràulica

Pel principi de Pascal: La pressió en qualsevol punt d’un líquid Pel principi de Pascal: La pressió en qualsevol punt d’un líquid tancat és igual en tots els punts.tancat és igual en tots els punts.

Com la pressió és la mateixa en el tot el líquid.

F1S1

=F2S2

La força només depén de la superfície

Bombes hidràuliquesBombes hidràuliquesBomba boles Bomba lòduls dobles

Bomba engranatges Bomba lòduls tripbles

Vàlvules i actuadors Vàlvules i actuadors hidràulicshidràulics

El funcionament de les válvulas i els actuadors El funcionament de les válvulas i els actuadors són igual que els pneumàtics, però están són igual que els pneumàtics, però están preparats per soportar pressions superiors i amb preparats per soportar pressions superiors i amb accés als escapaments amb retorn al tanc de accés als escapaments amb retorn al tanc de recollida d’oli. recollida d’oli.

Exemples circuits hidràulicsExemples circuits hidràulics

CONTROL HIDRÀULICCONTROL HIDRÀULIC

Pàgines web

• http://olmo.pntic.mec.es/jmarti50/neumatica/neumatica.html#inicio

• http://www.xtec.es/~jjordan/tecno/4credit/pneu/pneum001.htmhttp://www.xtec.es/~jjordan/tecno/4credit/pneu/pneum001.htm