Generalidades neumatica

Sena Virtual Distrito Capital 2005Neumtica bsica

Tema 1. Generalidades de la Neumtica1. Contextualizacin

2. Definicin de Neumtica

3. Evolucin Histrica del Aire Comprimido

4. Ventajas de la Neumtica

5. Desventajas de la Neumtica

6. Comparacin entre medios de trabajo

7. Aplicaciones de la NeumticaAplicaciones generales de la tcnica de manipulacin

Tema 2. Fundamentos FsicosLeyes de los Gases con Aplicacin a la

Compresin del Aire Ley De Boyle- MariotteLey de Gay-LussacLey de CharlesLey General de Los Gases

Sistema Internacional de UnidadesRecomendaciones para el uso de los smbolos de las unidades de-rivadasEjercicio Conversin de unidadesConversin de unidades de rea

Tema 3. Componentes de la NeumticaSimbologa Neumtica



Tema 1. Generalidades de la Neumtica

1. Contextualizacin

Una industria cada vez mas automatizada, con exigencias de mayor flexibili-dad, productividad, rapidez y confiabilidad de las tareas programadas, exigen personal especializado y muy altamente entrenado en los sistemas que logran realizar estas funciones. La ignorancia o falta de atencin en la instalacin o funcionamiento de los componentes neumticos, puede generar gastos innece-sarios en forma de reduccin de capacidad o, en el peor de los casos, paradas en las mquinas o procesos. La neumtica ofrece una amplia gama de posibili-dades de entrenamiento y de aplicacin actual en la industria.

El aire comprimido ha experimentado en estos ltimos tiempos un auge inusi-tado debido a su alto poder de adaptacin a cualquier sistema de trabajo or-ganizado, siendo evidente que sus cualidades innatas lo hacen recomendable para ejecutar labores que difcilmente pueden cubrir otras energas; bajo sta apreciacin debemos tener en cuenta que el control de las mquinas est dado por la integracin de sensores, elementos procesadores, mecanismos de accio-namiento y actuadores.

La tcnica neumtica se emplea hoy en muchos campos, se prev que en el futuro ocupe un puesto importante en la automatizacin de instalaciones y procesos industriales por su manejo sencillo y su amplia gama de soluciones; esto se debe, entre otras cosas, a que en el resultado de algunos problemas de automatizacin no puede disponerse de otro medio que sea ms simple y ms econmico.

2. Definicin de Neumtica La neumtica trata de la generacin y transformacin de movimientos median-te el aire como fuente de energa; aplica tambin al conjunto de aparatos



destinados a operar con aire. El trmino proviene de la expresin griega pneu-ma que significa hlito, soplo, aire. Para las aplicaciones de la neumtica el aire lo obtenemos del manto gaseoso con el que est envuelta la tierra y, especial-mente, de la parte ms cercana llamada troposfera.

El aire comprimido es una de las formas de energa ms antiguas que conoce el hombre y que aprovecha para fortalecer sus capacidades fsicas. Aunque sus aplicaciones datan entre los ms antiguos conocimientos de la humanidad, no fue sino hasta el siglo pasado cuando empezaron a investigarse sistem-ticamente su comportamiento y sus reglas. Slo desde aprox. 1950 podemos hablar de una verdadera aplicacin industrial de la neumtica en los procesos de fabricacin.

3. Evolucin Histrica del Aire Comprimido

El ser humano, sin saberlo, lleva representado en sus pulmones el compresor ms antiguo de la historia y el ms natural, pudiendo tratar 100 litros de aire por minuto. En estado de salud normal, este compresor humano posee una se-guridad inigualable y los costos de funcionamiento son casi nulos. La impulsin del aire para conseguir un fin til, figura inmerso desde pocas prehistricas en las vivencias del hombre. Ejemplos: los cazadores utilizando la cerbatana para lanzar una flecha; la accin de soplar para encender y activar el fuego; actual-mente, el inflar una bomba para el adorno de eventos familiares, etc.

Como primer compresor mecnico se puede citar el fuelle manual y el fuelle de pie, que no comenz a emplearse sino hasta unos mil quinientos aos antes de nuestra Era.Las primeras mquinas soplantes sirvieron para suministrar aire de combustin a los hornos de fundicin y en la ventilacin de explotaciones mineras.El conocimiento y las aplicaciones empleando aire comprimido, tomaron consis-tencia cientfica a partir de la segunda mitad del siglo XVII, cuando el estudio de los gases era el objeto de cientficos como Torricelli, Pascal, Boyle, Marriot-te, Gay Lussac, entre otros, quienes desarrollaron formulaciones prcticas para lograr una mayor eficiencia en el uso de esta tcnica. Los sucesos ms nota-bles acaecidos en el avance del manejo del aire comprimido podemos resumir-los, por orden cronolgico como siguen:



1965 Aparece el trmino fludica, que se emplea especficamente por vez primera en un artculoespecial aparecido el 8 de febrero de 1965, publicado por Missiles and Rockets.

La investigacin sobre el campo de las aplicaciones del aire comprimido no ha terminado an. Losrobots neumticos de manipulacin manual, los autmatas programables y otras diversas presentacionesde tecnologas, no han hecho perder en nada, el atractivo de la neumtica en la nueva generacintecnolgica.

1650 Otto Von Guericke inventa la bomba de aire.

1688 Denis Papin sugiere la utilizacin del aire por tubos neumticos.

1717 El Dr. Edmund Halley descubre la campana de buzo.

1762 John Smeaton crea el cilindro soplante.

1776 La primera mquina soplante de la historia sale de Wilkinson y es instalada en su factorade Wilby, en Inglaterra, siendo el prototipo de todos los compresores mecnicos.

1800 Comienza a estudiarse el empleo del aire comprimido como medio de transmisin deenerga, al comprobar que el vapor, debido a su rpido enfriamiento y condensacin, solo puedeemplearse en distancias cortas.

1810 M. Medhurst construye un compresor.

1822 Jalabert, en Francia, obtiene la primera patente para un motor de aire comprimido.

1851 J.W. Fowle inventa el perforador a percusin.

1857 La primera gran prueba de utilizacin del aire comprimido en gran escala se da con motivode la perforacin del tnel de Mont-Cenis, en los Alpes suizos, para el ferrocarril de doble va, conuna longitud de 13,6 Km.

1861 German Sommeiller, ingeniero jefe de tnel, construye sus propias perforadoras de percusinque son utilizadas en este tnel, siendo 40 las personas que trabajan en el vagn perforador.

1865 Se construye la instalacin de correo neumtico de Pars. Viena y Berln le siguen en eltranscurso de los aos 1874 y 1875.

1869 Westinghouse inscribe la patente de invencin del freno de aire comprimido.

1881 Se instala en Pars una central de produccin de aire comprimido para el mando de unnuevo tipo de reloj, que siempre marca la hora exacta, accionado por los impulsos de aire quellegan desde la planta. Este sistema de reloj se introduce rpidamente en la ciudad, hasta llegar atener unos 800 relojes repartidos en toda la capital.

1888 Funciona en Pars la primera central de compresores. Vctor Popp obtiene permiso parautilizar el sistema de alcantarillado y montar una red distribuidora de aire comprimido que seextender por toda la ciudad.

1891 El profesor Riedler construye, para esta instalacin, el primer gran compresor de dosescalones.1891 Se suscitan vivas controversias sobre la rentabilidad del aire comprimido comofuerza motriz en competencia con la mquina de vapor, el motor de gas y la electricidad.

1934 El profesor Lysholm presenta en Suecia su patente del compresor de tornillo, con dosrotores circulares. Por el ao 1878 se muestra en Alemania un compresor helicoidal que constade un solo rotor tallado en forma helicoidal. A partir de la patente inicial, hasta que tom formaindustrial, sucedieron varias modificaciones.

1950 A principios de la dcada de los 50 la produccin de compresores a tornillo se realizaen cantidades considerables, no cejando en su experimentacin hasta encontrar el diseo actualde los compresores a tornillo.

1845 Triger enva el aire comprimido al fondo de una mina francesa, a una profundidad de 160m.



4. Ventajas de la Neumtica

La determinacin de cuando se ha de preferir la neumtica, frente a otras tec-nologas como la mecnica, la hidrulica, la electricidad o la electrnica, depen-de de muchos factores; solamente despus de un anlisis exhaustivo del caso particular y teniendo en cuenta condiciones de medio ambiente, tamao de la instalacin, conocimiento del personal de planta, tecnologas en uso o disponi-bles es posible acercarse a una posible solucin. Por ese motivo es conveniente tambin conocer las desventajas y ventajas de los diferentes sistemas.

En forma genrica destacamos:

- Reduccin de costos de mano de obra directos en la operacin de los equipos.

- Uniformidad en el proceso de produccin y reduccin de producto no confor-me.

- Posibilidad de reprogramar a mediano y largo plazo.

- Aumento de la capacidad de la instalacin y eficiencia en los procesos.

- Cantidad: el aire se encuentra disponible prcticamente en todos los lugares en cantidades ilimitadas.

-Almacenamiento: Mediante acumuladores es posible recopilar aire para abas-tecer el equipo de trabajo.

-Transporte: El aire puede ser llevado a travs de tuberas a grandes distancias sin necesidad de instalar una red de retorno y puede tambin ser trasladado mediante recipientes Cilindros o botellas con aire comprimido.

- Seguridad: No existe riesgo de explosin ni de incendio, lo que minimiza la necesidad de adecuar sistemas de seguridad en industrias textiles, del papel, de la madera y de la goma.



-Velocidad: Los actuadores neumticos presentan gran rapidez en sus movi-mientos que pueden ser fcilmente regulables.

-Temperatura: Las variaciones de temperatura no afectan de manera represen-tativa el comportamiento de los equipos neumticos, permitiendo un funciona-miento seguro sin importar las condiciones extremas de trabajo.

-Limpio: El aire no contamina el medio ambiente, siempre y cuando no se le acondicionen lubrificadotes; este detalle es importante tenerlo en cuenta en aplicaciones donde se trabaja con alimentos, con productos farmacuticos y aquellos productos que requieran algunas condiciones de higiene.

- Constitucin de los elementos: La concepcin de los elementos de trabajo es simple, por tanto el precio es econmico.

- A prueba de sobrecargas: Las herramientas y elementos de trabajo neum-ticos pueden ir hasta su parada completa sin riesgo alguno, puesto que stos paran en caso de sobrecarga de los sistemas.

- Tecnologa de fcil aprendizaje y agradable manejo, debido a la sencillez de sus componentes.

- Resistente a factores extremos de trabajo como instalaciones expuestas a la suciedad, la humedad, campos magnticos etc.

Al respecto ver punto 6 de este mismo tema denominado: Comparacin entre Medios de Trabajo.

5. Desventajas de la Neumtica La neumtica comparativamente con otras tecnologas presenta algunas defi-ciencias:

- Fuerza: El aire comprimido es econmico slo hasta cierta fuerza. Condicio-nado por la presin de servicio normalmente usual de 700 kPa (7 bar), el lmi-te, tambin en funcin de la carrera y la velocidad, es de 20.000 a 30.000 N.



CRITERIO DE EVALUACIN

Fuerza lineal

Fuerza giratoria

Movimiento rotativo obasculante

Regulacin

Disponibilidad de energa.

Costos de la energa

Operacin

Condiciones generales

Influencias del medioambiente

Comportamiento de loselementos en operacin

Velocidad de las seales

NEUMATICA

Fuerza limitada por la bajapresin de trabajo y por eldimetro de los cilindros.

Par de giro elevado, bajoconsumo de energa demarcha en vaco.

Altas revoluciones de trabajo,bajo grado de eficiencia,elevados costos de servicio.

Fcil control de la velocidadmediante vlvulas de controlde flujo, y sencillo control dela fuerza mediante vlvulas decontrol de la presin.

Factible y evidente mediantedepsitos y tuberas

Elevados comparativamentecon la energa elctrica.

Montaje y puesta en marcharelativamente fciles y deaplicabilidad con bajosconocimientos tcnicos.

Generacin de ruidosmolestos, no hay deteriorode los elementos por sobrecargas.

Insensible a fluctuaciones detemperatura , sin peligro deexplosin. Velocidades altasde flujo a bajas temperaturas.

Con buen tratamiento del airepresentan amplia vida til, sonmuy sensibles al medioambiente.

De 10 a 40 m/s

HIDRAULICA

Fuerza elevada por laspresiones altas de trabajo.

Mximo par de giro, elevadoconsumo de energa demarcha en vaco.

Alto grado de eficiencia,velocidad limitada.

Adecuada regulacin defuerza y velocidad inclusiveen el margen derevoluciones bajas.

Disponibilidad medianteacumuladores, limitada porla presin, posibilidad detransporte en tuberas hasta100 metros aprox.

Elevados comparativamentecon la energa elctrica.

Tecnologa ms compleja,manejo de altas presionescon circuitos especializados.

Presenta sistema de controlpor sobre cargas, generacinde ruidos a elevadaspresiones

Sensible a fluctuaciones detemperatura, contaminacinpor fugas y peligro deincendio.

Sensibles a las variaciones dela temperatura, requieren buentratamiento del fluido

De 5 a 20 m/s

ELECTRICIDADFuerzas reducidas; bajogrado de eficiencia; granconsumo de energa enmarcha en vaco

Mnimo par de giro enmarcha en vaco.

Magnfico grado deeficiencia, revolucioneslimitadas

Regulacin compleja ylimitada

Acumulacin muy difcil ysolamente en pequeascantidades mediantebateras

Costos mnimos

Requiere conocimientostcnicos, la mala operacinimplica riesgos para elequipo y para el personal.

Destruccin de componentespor aplicacin de sobrecargas,requiere implementacin desistemas complejos deproteccin contra sobre cargasde operacin.

Insensible a fluctuaciones detemperatura, presenta peligrode explosin e incendio,Requiere implementar medidasde seguridad.

Insensibles a influencias delmedio como el polvo y lahumedad.

Velocidad de la luz

COMPARACIN ENTRE MEDIOS DE TRABAJO

f- Ruido: El aire que escapa de los elementos neumticos ocasiona bastante ruido, sin embargo ste puede ser controlado ubicando elementos silenciadores o utilizando materiales in sonorizantes.

- Preparacin: Antes de ser utilizado el aire debe ser llevado a un proceso de limpieza y secado, procurando conservar los elementos neumticos exentos de desgaste, esto lo hace demasiado costoso.

- Movimientos heterogneos: Debido a la compresin del aire se presentan variaciones en el comportamiento de las velocidades de los actuadores no se pueden obtener movimientos uniformes ni precisos.

- Costos: La preparacin del aire hace que sta tecnologa, tenga costos de funcionamiento elevados, esto es compensado con el bajo valor de sus compo-nentes.

6.



7. Aplicaciones de la Neumtica

Esta informacin nos va a permitir ubicarnos en diferentes contextos de pro-cesos industriales y de produccin, Nos va a facultar para observar y hacer un anlisis del amplio campo tecnolgico que comprende la neumtica.

Actualmente no se proyecta una moderna explotacin industrial sin el aire comprimido. Este es el motivo de que en los ramos industriales ms variados se utilicen aparatos neumticos. Es ese sentido, la neumtica es utilizada para la ejecucin de las siguientes funciones:

. Deteccin de estados mediante sensores.

. Procesamiento de informaciones mediante procesadores.

. Accionamiento de actuadores mediante elementos de control.

. Ejecucin de trabajos mediante actuadores.

Para controlar mquinas y equipos suele ser necesario efectuar una concate-nacin lgica y compleja de estados y conexiones. Ello se logra mediante la actuacin conjunta de sensores, procesadores, elementos de accionamiento y actuadores incluidos en un sistema neumtico.



Aplicaciones generales de la tcnica de ma-nipulacin:

Sujecin de piezas.

Desplazamiento de piezas.



Posicionamiento de piezas.

Orientacin de piezas.



Bifurcacin del flujo de materiales.



Tema 2. Fundamentos Fsicos

Leyes de los Gases con Aplicacin a la Compresin del Aire

En el compresor, los fluidos que son comprimidos pueden ser de diversa na-turaleza, generalmente son una mezcla de gases. En determinadas ocasiones estos gases se comportan como gases perfectos.

El aire si lo definiramos severamente, no es un gas perfecto, pero dadas las pequeas variaciones que en l ocurren y para un estudio de los principios de funcionamiento de los compresores, podemos considerarlo como un gas que satisface las condiciones de un gas perfecto.

Para una mejor comprensin de ste tema hemos habilitado varias tablas de equivalencias de unidades, las cuales esperamos sean de gran ayuda para so-lucionar los problemas propuestos.

El aire no tiene una forma determinada, toma la forma del recipiente que lo contiene, permite ser comprimido y tiene la tendencia a dilatarse, este com-portamiento lo vamos a comprender mejor observando la propuesta de Boyle.

Ley De Boyle- Mariotte

Relacin entre la presin y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante. Fue descubierta por Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte tam-bin lleg a la misma conclusin que Boyle, pero no public sus trabajos hasta 1676. Esta es la razn por la que en muchos libros encontramos esta ley con el nombre de Ley de Boyle y Mariotte.



El volumen es inversamente

proporcional a la presin:

Si la presin aumenta, el volumen disminuye. Si la presin disminuye, el volumen aumenta.

Porqu ocurre esto?

Al aumentar el volumen, las partculas (tomos o molculas) del gas tardan ms en llegar a las paredes del recipiente y por lo tanto chocan menos veces por unidad de tiempo contra ellas. Esto significa que la presin ser menor ya que sta representa la frecuencia de choques del gas contra las paredes.

Cuando disminuye el volumen la distancia que tienen que recorrer las partcu-las es menor y por tanto se producen ms choques en cada unidad de tiempo: aumenta la presin.

Lo que Boyle descubri es que si la cantidad de gas y la temperatura perma-necen constantes, el producto de la presin por el volumen siempre tiene el mismo valor. Como hemos visto, la expresin matemtica de esta ley es:



El producto de la presin por el volumen es constante. Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V 1 que se encuentra a una presin P 1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V 2 , entonces la presin cambiar a P 2 , y se cumplir:

Y de esa manera podemos expresar la ley de Boyle.

Ejemplo: 6.0 L de un gas estn a 10 PSI de presin. Cul ser su nuevo volu-men si aumentamos la presin hasta 30 PSI?

Solucin: Sustituimos los valores en la ecuacin

(10 PSI) ( 6.0 L ) = (30 PSI) (V 2 )

Si despejas V 2 obtendrs un valor para el nuevo volumen = 2L.

Ley de Gay-Lussac

Relacin entre la presin y la temperatura de un gas cuando el volumen es constante

Fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800. Establece la relacin entre la temperatura y la presin de un gas cuando el volumen es constante.



La presin del gas es directamente

proporcional a su temperatura:

Si aumentamos la temperatura, aumentar la presin. Si disminuimos la temperatura, disminuir la presin.

Por qu ocurre esto?

Al aumentar la temperatura las molculas del gas se mueven ms rpidamen-te y por tanto aumenta el nmero de choques contra las paredes, es decir aumenta la presin ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar.

Gay-Lussac descubri que, en cualquier momento de este proceso, el cociente entre la presin y la temperatura siempre tena el mismo valor:

Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presin P 1 y a una temperatura T 1 al comienzo del experimento. Si variamos la temperatura has-ta un nuevo valor T 2 , entonces la presin cambiar a P 2 , y se cumplir:

que es otra manera de expresar la ley de Gay-Lussac.

Esta ley, al igual que la de Charles, est expresada en funcin de la temperatu-ra absoluta. Al igual que en la ley de Charles, las temperaturas han de expre-sarse en Kelvin. Ejemplo:

Cierto volumen de un gas se encuentra a una presin de 130 kpas cuando su temperatura es de 25.0C. A qu temperatura deber estar para que su pre-sin sea 102 kpas?



Solucin: Primero expresamos la temperatura en kelvin:

T 1 = (25 + 273) K= 298 K

Ahora sustituimos los datos en la ecuacin:

Si despejas T 2 obtendrs que la nueva temperatura deber ser 233.8 K o lo que es lo mismo -39.2 C.

Ley de Charles

Relacin entre la temperatura y el volumen de un gas cuando la presin es constante.

En 1787, Jack Charles estudi por primera vez la relacin entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presin constante y observ que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas tambin aumentaba y que al enfriar el volumen disminua.



El volumen es directamente proporcional

a la temperatura del gas:

Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta. Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye.

Por qu ocurre esto?

Cuando aumentamos la temperatura del gas las molculas se mueven con ms rapidez y tardan menos tiempo en alcanzar las paredes del recipiente. Esto quiere decir que el nmero de choques por unidad de tiempo ser mayor. Es decir se producir un aumento (por un instante) de la presin en el interior del recipiente y aumentar el volumen (el mbolo se desplazar hacia arriba hasta que la presin se iguale con la exterior).

Lo que Charles descubri es que si la cantidad de gas y la presin permane-cen constantes, el cociente entre el volumen y la temperatura siempre tiene el mismo valor.

Matemticamente podemos expresarlo as:

Supongamos que tenemos un cierto volumen de gas V 1 que se encuentra a una temperatura T 1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas hasta un nuevo valor V 2 , entonces la temperatura cambiar a T 2 , y se cumplir:

que es otra manera de expresar la ley de Charles.

Esta ley se descubre casi ciento cuarenta aos despus de la de Boyle debido a que cuando Charles la enunci se encontr con el inconveniente de tener que



relacionar el volumen con la temperatura Celsius ya que an no exista la esca-la absoluta de temperatura.

Ejemplo:

Un gas tiene un volumen de 2.5 L a 25 C . Cul ser su nuevo volumen si bajamos la temperatura a 10 C ? Recuerda que en estos ejercicios siempre hay que usar la escala Kelvin.

Solucin: Primero expresamos la temperatura en kelvin:

T 1 = (25 + 273) K= 298 K

T 2 = (10 + 273 ) K= 283 K

Ahora sustituimos los datos en la ecuacin:

Si despejas V 2 obtendrs un valor para el nuevo volumen = 2.37 L .

Ley General de Los Gases

Nos permiten solucionar problemas en los cuales se presentan cambios en las condiciones de las variables desde P 1, V 1, T 1 hasta P 2 , V 2 , T 2.

As la ley general de los gases se escribe como:



Ejemplo:

Una masa de oxigeno ocupa 0.0200 m 3 a la presin atmosfrica, 101 kpa, y 5 0 C .

Determnese su volumen si su presin se incrementa a 108 kpa mientras su temperatura cambia a 30 0 C.

Pero si T 1 = 5+278k, T 2 = 30+273 = 303k y as:



Sistema Internacional de Unidades

A pesar de haber transcurrido 44 aos desde su instrumentacin, este sistema no ha tenido hasta la fecha una difusin comparable a la del Sistema Mtrico Decimal en sus tiempos. Sin embargo su importancia es comparable a aqul, en su capacidad de marcar un nuevo hito histrico en la evolucin tcnica e intelectual del hombre.

Del mismo modo que, los cientficos de fines del Siglo XVIII, encontraron de-masiadas dificultades para introducir los sistemas de medicin de la poca; la comunidad cientfica de la segunda mitad del Siglo XX, debi encarar la adop-cin de un nuevo sistema de medidas con mayor precisin en cuanto a la re-ferencia con fenmenos fsicos de sus unidades fundamentales, adaptado a los crecientes avances de la ciencia, y que a la vez tuviese la amplitud y universa-lidad suficientes, para abarcar las necesidades evidenciadas en la proliferacin de subsistemas surgidos como necesidad particular de las distintas ramas de la ciencia.

La 11 a Conferencia General de Pesas y Medidas, en sus sesiones de octubre de 1960 celebradas en Pars, cuna del Sistema Mtrico Decimal, estableci definitivamente el Sistema Internacional de Medidas (S.I.), basado en 6 uni-dades fundamentales -metro, kilogramo, segundo, ampere, Kelvin, candela-, perfeccionado y completado posteriormente en las 12 a , 13 a y 14 a Conferen-cias, agregndose en 1971 la sptima unidad fundamental, la mol, que mide la cantidad de materia.

Unidades bsicas del sistema internacional

Magnitud

LongitudMasaTiempoIntensidad elctricaIntensidad luminosaTemperaturaCantidad de sustancia

UnidadSmbolo

mkgsAcdK

mol

Nombre

metrokilogramosegundoamperecandelakelvinmol



Qu es el metro? El metro es la longitud recorrida por la luz en el vaco durante un intervalo de tiempo de (1/299 792 458) segundos.

Qu es el kilogramo? El kilogramo es la masa del prototipo de platino-iridio guardado en el museo de Sevres, Paris.

Qu es el segundo? El segundo es la duracin de 9 192 631 770 perodos de la radiacin que co-rresponde a la transicin entre los dos niveles hiperfinos del estado fundamen-tal del tomo del cesio 133.

Qu es el amperio? El amperio es la corriente elctrica que circula entre dos conductores parale-los rectos de longitud infinita, y de seccin circular insignificante, separados 1 metro en el vaco, que origina entre estos conductores una fuerza igual 2E-7 Newton por metro de longitud.

Qu es el kelvin? El Kelvin, unidad de la temperatura termodinmica, es la fraccin 1/273,16 de la temperatura termodinmica del punto triple del agua.

Qu es el mol? El mol es la cantidad de materia que contiene tantas unidades elementales(tomos, molculas, iones, electrones u otras partculas) como to-mos hay en 0,012 kg de carbono-12.

Qu es la candela? La candela es la intensidad luminosa, en una direccin dada, de una fuente que emita la radiacin monocromtica de la frecuencia 540E12 hertzios y que tenga una intensidad radiante en esa direccin de 1/683 vatio por estereorradin.



Recomendaciones para el uso de los smbolos de las

unidades derivadas

-Los smbolos que corresponden a unidades derivadas de nombres propios se escriben con la letra inicial mayscula (ejemplos: A, V, etc.). Siempre con le-tras romanas a excepcin del ohm.

-Los dems smbolos se escriben con letras romanas minsculas.

-Los smbolos de las unidades no cambian de forma para el plural (no incorpo-ran ninguna s) y no van seguidos de punto.

-Las unidades derivadas se definen como productos o cocientes de las unida-des bsicas o suplementarias aunque tambin pueden utilizarse unidades su-plementarias con nombre propio. Para expresar las unidades derivadas pueden utilizarse los siguientes mtodos:

-Poner las diferentes unidades una a continuacin de otra sin separacin; por ejemplo: As, Nm. En este caso se deben evitar las combinaciones en que una unidad que tiene el mismo smbolo que un prefijo se coloque delante ya que pueden dar lugar a confusin. Por ejemplo no debe utilizarse mN (que significa milinewton) en lugar de Nm (newton por metro).

-Poner las diferentes unidades separadas por un punto alto; por ejemplo: As, Nm. Esta disposicin es preferible a la anterior. En este caso tambin conviene evitar las combinaciones que puedan dar lugar a confusin si el punto es poco visible (as hay que evitar, por ejemplo, mN).

Mltiplos del sistema internacionalPrefijo

decahectokilo

megagigaterapetaexa

zettayotta

Smbolo

dahkMGTPEZY

Factor

101102103106109

10121015101810211024

Submltiplos del sistema internacionalPrefijo

decicentimili

micronanopicofemtoatto

zeptoyocto

Smbolo

dcm

npfazy

Factor

10-110-210-310-610-9

10-1210-1510-1810-2110-24



-En el caso de cocientes puede utilizarse: Un cociente normal

-Los nombres de las unidades se escriben siempre con minsculas.

Conversin de unidades Esta unidad busca brindarle herramientas para que pueda solucionar problemas relacionados con el manejo de magnitudes fsicas aplicadas a la neumtica. Vamos a mostrar las unidades mas utilizadas para que usted se familiarice con ellas.

La unidad presin est compuesta de dos unidades derivadas: fuerza, la cual est dada en Newton y rea o superficie la cual est dada en m 2 .

La unidad de presin del sistema internacional se llama Pascal.

Unidades derivadas

Magnitud

SuperficieVolumenFrecuenciaDensidadVelocidadVelocidad angularAceleracinAceleracin angularFuerzaPresin (tensin mecnica)Viscosidad cinemticaViscosidad dinmicaTrabajo, energa, cantidad de calorPotenciaCarga elctricaTensin elctrica, diferencia de potencial,fuerza electromotrizIntensidad de campo elctricoResistencia elctricaConductancia elctricaCapacidad elctricaInductanciaInduccin magnticaFlujo elctricoFlujo luminoso

Unidad

metro cuadradometro cbicohertzkilogramo entre metro cbicometro por segundoradin por segundometro por segundo al cuadradoradin por segundo al cuadradonewtonpascalmetro cuadrado por segundonewton-segundo por metro 2Joulewattcoulombvoltvolt por metro

ohmsiemensfaradhenrioteslaamperelumen

Smbolo

m2m3Hzkg/m3m/srad/sm/s2rad/s2NPam2/sN s/m2JWCVV/m

SFHTAlm

En trminos deotras unidades

1 N = 1 kg m/s21 Pa = 1 N/m2(m)(m)

1 J = 1 N m1 W = 1 J/s1 C = 1 A s1 V = 1 W/A

1 = 1 V/A1 S = 11 F = 1 A s/V1 H = 1 V s/A1 T = 1 Wb/m2

1 lm = 1 cd sr



Dado que sta presin de 1 Pa es un valor muy pequeo comparativamente con las unidades que se manejan a nivel de ingeniera, debemos utilizar una unidad que sea mltiplo del pascal y cuya magnitud sea mayor. Por eso vamos a utilizar el bar.

1 Bar = 10 5 pascales = 100.000 pas = 100.000

Por lo tanto al convertir m 2 a cm 2 tendramos:

Apreciado estudiante: en el botn Documentos (Se-

mana 1) encontrar el documento Tabla de Factores

de Conversin de Unidades como material de apoyo

para este punto.

La conversin de unidades de longitud nos va a permitir hacer clculos sobre los recorridos de los actuadores. De la misma forma la conversin de volumen y caudal nos va a permitir encontrar variables relacionadas con la velocidad de operacin de los actuadores y los tiempos de trabajo de los mismos.

Debido, a que unidades diferentes, en el mismo sistema o en sistemas diferen-tes (sea mtrico, ingles o internacional) pueden expresar la misma magnitud, algunas veces es necesario convertir las unidades de una magnitud a otra uni-dad, por ejemplo, de pies a yardas o de pulgadas a centmetros. Usted ya sabe cmo hacer las conversiones de unidades. Por ejemplo, si una habitacin tiene 12 pies de largo, cul es su longitud en yardas? Su respuesta inmediata es 4 yardas .

Lo que usted ha hecho en esta operacin es utilizar un factor de conversin.



Usted sabe que 1 yd = 3 pies y esto se puede escribir como una relacin: 1 yd/ 3 pies o 3 pies/1 yd. (El uno se omite con frecuencia en el denominador de tales relaciones, por ejemplo. 3 pies / yd.) Observe que al dividir entre 3 Pies ambos lados de la expresin 1 yd = 3 pies obtenemos.

Esto ilustra que un factor de conversin siempre tiene una magnitud de 1. De esa forma usted puede multiplicar cualquier cantidad por 1 sin cambiar su magnitud o tamao.

As, un factor de conversin simplemente le permite expresar una cantidad en trminos de otras unidades sin cambiar su magnitud. Lo que se ha hecho al convertir 12 pies en yardas se puede expresar matemticamente como sigue:

Y se cancelan pies con pies. La cancelacin de pies da: yd = yd.

Suponga que se le pide convertir 8.0 pulgadas a centmetros; Usted lo puede obtener:

1 puIg = 2.54cm o 1cm = 0.394 pulg.

No importa qu forma del factor de conversin se utilice. Lo importante es co-nocer si se debe dividir o multiplicar la cantidad dada para hacer la conversin. Al hacer la conversin de unidades, usted aprovechar el anlisis de unidades.

Observe que usted puede usar:

Para la conversin del factor a la forma de relacin. El anlisis de unidades le dice que en este caso la segunda forma es la apropiada:



Tambin usted puede expresar el factor como sigue:

Cul sera el resultado si usted hubiera usado la otra forma del primer factor de conversin, 1 pulg./2.54 cm.? Veamos:

Observe que el resultado es confuso ya que no es una conversin a centime-tros Las unidades pulg 2 /cm. para longitud no son estndar.

Ejercicio Conversin de unidades:

Haga las conversiones de las unidades siguientes: (a) 25 metros a pies, (b) 20 das a segundos, y (c) 30 millas/ hora a metros/ segundo.

Solucin:(a) Del sistema de conversiones, 1 m = 3.28 pies , por lo tanto:

(b) El factor de conversin para das y segundos se puede obtener de algn cuadro de conversiones (1 da = 86400 s), pero usted no tiene siempre un cuadro a la mano, por ello utilice varios factores de conversin mas conocidos para obtener el resultado:

Observe cmo el anlisis comprueba los factores de conversin. El resto es aritmtica simple.



(c) En este caso, a partir del cuadro de conversiones, 1 mi = 1609 m y 1 h =3600 s (Este ltimo se calcula con facilidad) Estas relaciones se utilizan para cancelar las unidades que se van a cambiar, dejando detrs las que se desean.

Conversin de unidades de rea

Un informe en la cartelera del vestbulo tiene un rea de 3.5 m 2 Cul es esta rea en centmetros cuadrados (cm 2 )?

Solucin. Un error muy comn en tales conversiones es el uso incorrecto de factores de conversin. Como 1 m = 100 cm ., algunas veces se considera que:

1 m 2 = 100 cm 2 , lo cual es errneo . El factor de conversin de rea correc-to se puede obtener directamente del factor de conversin lineal correcto, 100 cm ./1 m o 10 2 , cm ./1 m, elevando al cuadrado tenemos:

Por ello, 1 m 2 = 10 4 cm 2 (= 10,000 cm 2) . Por consiguiente. Podemos escribir (En forma similar, 1 nf es equivalente a 10cm 3 . Pruebe esto usted mismo.)



Tema 3. Componentes de la Neumtica

Estructura de un Sistema Neumtico

Cumplimiento del mandato

Transferencia de seales

Procesamiento de seales

Entrada de seales

ACTUADORES

CilindrosMotoresLuces indicadoras

ELEMENTOSDE MANDO

Vlvulas de vas

ELEMENTOSPROCESADORES

TemporizadorVlvula selectoraVlvula simultaneidad

Suministro de energa

ELEMENTOS DE ENTRADA

Interruptores deproximidadVlvulas de vas condiferentes accionamientos

DISPOSITIVOS DEALIMENTACIN

CompresoresAcumuladores de aireUnidad de mantenimiento



Simbologa Neumtica

El comit europeo de transmisiones oleohidrulicas y pneumticas (CETOP) hizo una propuesta de la representacin de los elementos neumticos e hidru-licos en el ao de 1964; La organizacin internacional para la estandarizacin (ISO) la aprob posteriormente y la di en circulacin.

El grupo de smbolos que aparecen en la parte inferior corresponden al grupo de smbolos mas corrientes segn DIN 24300.

Recuerde que los smbolos son apenas una representacin grfica y no ilustran una marca determinada.

La simbologa que aparece a continuacin es apenas una parte de todos los elementos existentes ya que este mdulo presenta solo conceptos bsicos de la neumtica. Esperamos que dicha simbologa le permita servir de apoyo para estructurar los circuitos neumticos bsicos.

Transformacin de la Energa

Suministro de energa neumtica Suministro de energa mecnica

SMBOLO

Motor neumtico con un sentido de giro

Motor neumtico con dos sentidos de giro

Actuador neumtico de giro limitado

Motor neumtico Velocidad controlada conun sentido de giro

Motor neumtico

Velocidad controlada con doble sentidode giro

Actuador neumtico de giro limitado convelocidad controlada

SMBOLO DENOMINACIONDENOMINACION



Actuadores Lineales

Cilindro de simple efecto

Cilindro doble efecto conamortiguacin trasera

Cilindro doble efecto conamortiguacin trasera ydelantera regulables

Cilindro telescpico de simpleefecto

Convertidor Oleoneumtico

Cilindro de doble efecto

Cilindro doble efecto conamortiguacin trasera regulable

Cilindro doble efecto con doblevstago

Cilindro de doble efecto sin vstagoCon acoplamiento magntico

Cilindro tandem

Preparacin del Aire Comprimido

Filtro

Purga automtica

Filtro con purgador

Secador

Unidad de mantenimiento

Purga manual

Lubricador

Filtro con purga automtica

Refrigerador con las tuberas

Refrigerador sin las tuberaspara el liquido refrigerador



Transmisin de la Energa

Lnea de trabajo

Lnea de fuga o escape

Lnea flexible

Empalme de lneas

Lnea de mando

Lnea de representacinpara una unidad o paraun bloque

Cruce de lneas sinempalme entre ellas

Empalme de lneas

Puntos de Escape

Sin racor de conexin Con racor de conexin

Silenciador

Conexiones

Conexin ciega(tapn)

Acoplamiento sinvlvula de retencin

Lnea abierta

Con lnea de conexin

Acoplamiento convlvula de retencin

Lnea cerrada por vlvulade retencin



Vlvulas de Presin

Regulador de presin conescape

Vlvula limitadora de presin

Regulador de presin sinescape

Vlvula de secuencia

2

1 3

2

1

P

A

P

R

Vlvulas de Caudal

Vlvula de diafragma

Vlvula deestrangulacinregulable

Vlvula de cierre

Vlvula deestrangulacin

Vlvula deestrangulacin ajustablemanualmente

Divisor de caudal

Vlvulas de BloqueoA

X Y

AP

R

AX YVlvula selectora

Vlvula de escaperpido

Vlvula antiretorno conestrangulacin regulable

Vlvula de simultaneidad

Vlvula antiretorno con resorte

Vlvula antiretorno



Vlvulas distribuidoras

1

2

1

2

3

1

2

3

4

5

1

2

3

1

2

3

4

1

2

3

4

5

Vlvula 2/2 abierta enposicin de reposo

Vlvula 3/2 cerrada enposicin de reposo

Vlvula 4/3

Con centro cerrado

Vlvula 5/2

con paso de aire de 1a 2 y de 4 a 5 enposicin de reposo

Vlvula de vas 4/3

en posicin central dereposo, las lneas detrabajo purgadas y laentrada de presinbloqueada

Vlvula 2/2 cerrada enposicin de reposo

Vlvula 3/2 abierta enposicin de reposo

Vlvula 4/2

con paso de aire de 1 a2 y de 4 a 3 en posicinde reposo

Vlvula 5/3 vas concentro cerrado

Vlvula de vas 3/3

En posicin central todaslas lneas cerradas



Denominacin de las Conexiones en Vlvulas (segn DIN ISO 5599)

Conductos de Trabajo

En general

Por palanca

Por pedal

Por rodillo

Por resorte

Por aplicacin de presin

Por medio de electroimn

Vlvula accionadaelectro magnticamentecon accionamientomanual auxiliar

Por botn pulsador

Por palanca enclavable

Por taqu

Por rodilloescamoteable oabatible

Centrado elsticamente

Accionamientoindirecto por aplicacinde presinservopilotado

Por medio de doselectro imanes

Por presin diferencial

Tipos de accionamientos de las Vlvulas

Identificacin con Nmeros

1 Conexin de aire comprimido.

2, 4 Conductos de trabajo.

3, 5 Conductos de escape.

Identificacin con Letras

P Conexin de aire comprimido.

A, B Conductos de trabajo.

R, S Conductos de escape.



Conductos de Maniobra

- 10 La seal circulante de 1 a 2 queda bloqueada.

- 12 Se habilita el flujo de 1 a 2.

- 14 Se habilita el flujo de 1 a 4.

- 81,91 Aire auxiliar de mando.

Nota: Las letras Y, Z aplican a las conexiones de mando segn la vlvula utili-zada, como aparece en los siguientes ejemplos.

Ejemplos:

2

12

1 3

2

12

1 3

10

91

4

5

2

1 3

2

12

1 3

12144

5

2

1 3

En reposo

Accionada

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Generalidades neumatica