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MANTENIMIENTO NEUMATICO FLUIDOS
ARISTIDES ROJAS TOVAR Tecnólogo en Mantenimiento Electromecánico Industrial
360937
Instructor MARCO TULIO BARRERO TIQUE
Ingeniero Electromecánico
CENTRO DE LA TECNOLOGÍA DEL DISEÑO Y LA PRODUCTIVIDAD EMPRESARIAL
06 DE AGOSTO 2012 GIRARDOT – CUNDINAMARCA
NEUMÁTICA E HIDRÁULICA
Los sistemas neumáticos e hidráulicos se encuentran difundidos por
todos los ámbitos, riego de campos, instalaciones de agua potable y de desechos, en los vehículos autopropulsados utilizados en el transporte,
aire acondicionado, etc. Sin embargo es en la industria donde nos interesa conocer cuál ha sido su implantación.
HISTORIA
El fluido que utiliza la neumática es el aire comprimido, y es una de las formas de energía más antiguas utilizadas por el hombre.
Su utilización se remonta al Neolítico, cuando aparecieron los primeros
fuelles de mano, para avivar el fuego de fundiciones o para airear minas de extracción de minerales.
CATAPULTA DE AIRE COMPRIMIDO
Hasta el siglo XVII, la utilización del aire a presión como energía, se
realiza en algunas máquinas y mecanismos, como la catapulta de aire comprimido del griego KTESIBIOS, o la descripción en el siglo I de
diversos mecanismos que son accionados por aire caliente.
A partir del siglo XVII, se comienza el estudio sistemático de los gases, y con ello, comienza el desarrollo tecnológico de las diferentes
aplicaciones del aire comprimido.
En el siglo XVIII se construye el primer compresor alternativo, en el XIX, se utiliza como fuente energética para perforadoras de percusión,
sistemas de correos, frenos de trenes, ascensores, etc.
A finales del siglo XIX, se deja de desarrollar debido a la competencia de
otros tipos de energía (máquinas de vapor, motores y electricidad).
A finales de la Segunda Guerra Mundial, reaparece de nuevo la utilización a gran escala del aire comprimido como fuente de energía,
debido, sobre todo, a las nuevas exigencias de automatización y racionalización del trabajo en las industrias.
Estando hoy en día ampliamente implantado en todo tipo de industrias.
Por otra parte el fluido que se utiliza en la hidráulica es el agua. La utilización del agua data de muy antiguo. Se conocen obras de riego que
ya existían en la antigua Mesopotámica. En Nipur (Babilonia) existían
colectores de agua negras, desde 37510 AC.
En Egipto también se realizaron grandes obras de riego, 25 siglos AC.
El primer sistema de abastecimiento de agua estaba en Asiría año 691 AC. El tratado sobre el cuerpo flotante de Arquímedes y algunos
principios de Hidrostática datan de 250 AC.
La bomba de Pitón fue concebida 200 AC.
Los grandes acueductos romanos empiezan a construirse por todo el imperio a partir del 312 AC.
En el siglo XVI, la atención de los filósofos se centra en los proyectos de
fuentes de agua monumentales. Contribuyen en este sentido Leonardo Da vinci, Galileo, Torricelles, y Bernoulli.
A Euler se deben las primeras ecuaciones para el movimiento de fluidos. En el siglo XIX, con el desarrollo de tubos de hierro fundido, capaces de
resistir presiones internas elevadas, la hidráulica tuvo un desarrollo rápido y acentuado.
Sin embargo hoy en día se utiliza el aceite en buena parte de
aplicaciones industriales, ya que produce menor corrosión sobre los conductos y además se puede utilizar como refrigerante. Las
aplicaciones son muy variadas.
En el transporte: excavadoras, tractores, grúas, en frenos, suspensiones, etc.
En la industria, para controlar, impulsar, posicionar, y mecanizar
elementos propios de la línea de producción.
Propiedades de los fluidos, principios básicos
Algunas magnitudes que definen a los fluidos son la presión, el caudal y
la potencia.
Presión: se define como la relación entre la fuerza ejercida sobre la superficie de un cuerpo.
Presión = Fuerza / Superficie
Las unidades que se utilizan para la presión son: 1 atmósfera ≈ 1 bar = 1 kg/cm2 = 105 pascal
Caudal: es la cantidad de fluido que atraviesa la unidad de superficie en
la unidad de tiempo.
Caudal = Volumen / tiempo
Potencia: es la presión que ejercemos multiplicada por el caudal.
W (potencia) = Presión * Caudal
MECÁNICA DE FLUIDOS
Es la parte de la física que se ocupa de la acción de los fluidos en reposo
o en movimiento, así como de las aplicaciones y mecanismos de
ingeniería que utilizan fluidos. La mecánica de fluidos es fundamental en campos tan diversos como la aeronáutica, la ingeniería química, civil e
industrial, la meteorología, las construcciones navales y la oceanografía. La mecánica de fluidos puede subdividirse en dos campos principales:
la estática de fluidos, o hidrostática, que se ocupa de los fluidos en reposo, y la dinámica de fluidos, que trata de los fluidos
en movimiento. El término de hidrodinámica se aplica al flujo de líquidos o al flujo de los gases a baja velocidad, en el que puede considerarse
que el gas es esencialmente incompresible. La aerodinámica, o dinámica de gases, se ocupa del comportamiento de los gases cuando
los cambios de velocidad y presión son lo suficientemente grandes para que sea necesario incluir los efectos de la compresibilidad.
Entre las aplicaciones de la mecánica de fluidos están la propulsión a
chorro, las turbinas, los compresores y las bombas. La hidráulica estudia
la utilización en ingeniería de la presión del agua o del aceite.
FLUIDO
Se denomina fluido a un tipo de medio continuo formado por alguna
sustancia entre cuyas moléculas hay una fuerza de atracción débil. Los fluidos se caracterizan por cambiar de forma sin que existan fuerzas
restitutivas tendentes a recuperar la forma "original" (lo cual constituye la principal diferencia con un sólido deformable). Un fluido es un
conjunto de partículas que se mantienen unidas entre sí por fuerzas cohesivas débiles y/o las paredes de un recipiente; el término engloba a
los líquidos y los gases. En el cambio de forma de un fluido la posición que toman sus moléculas varía, ante una fuerza aplicada sobre ellos,
pues justamente fluyen. Los líquidos toman la forma del recipiente que
los aloja, manteniendo su propio volumen, mientras que los gases carecen tanto de volumen como de forma propios. Las moléculas no
cohesionadas se deslizan en los líquidos, y se mueven con libertad en los gases. Los fluidos están conformados por los líquidos y los gases,
siendo los segundos mucho menos viscosos (casi fluidos ideales). Los plásticos y los sólidos se excluyen de la definición de fluidos porque
estos no se deforman continuamente, se deforman solo con la aplicación de un esfuerzo constante considerable.
CLASIFICACIÓN DE LOS FLUIDOS
Los fluidos pueden clasificarse en Newtonianos y No-Newtonianos. Los
gases y los líquidos ligeros se aproximan a los fluidos Newtonianos,
mientras que los líquidos pesados son No-Newtonianos.
FLUIDO NEWTONIANO
Un fluido newtoniano es un fluido cuya viscosidad puede considerarse
constante en el tiempo. La curva que muestra la relación entre el esfuerzo o cizalla contra su tasa de deformación es lineal y pasa por
el origen, es decir, el punto [0,0]. El mejor ejemplo de este tipo de fluidos es el agua en contraposición al pegamento, la miel o
los geles que son ejemplos de fluido no newtoniano.
Un buen número de fluidos comunes se comportan como fluidos newtonianos bajo condiciones normales de presión y temperatura:
el aire, el agua, la gasolina, el vino y algunos aceites minerales. En
términos muy generales, a las sustancias que presentan una resistencia muy pequeña, o nula, a ser deformados se les conoce como fluidos
Newtonianos.
Características
El fluido newtoniano carece de propiedades elásticas, es incompresible, isotrópico e irreal; aunque muchos fluidos reales ofrecen un
comportamiento similar al newtoniano dentro de un rango de gradientes.
Cumplen con la ley de Newton de la viscosidad, por lo tanto, la relación
entre el esfuerzo cortante y la velocidad de deformación es lineal.
Viscosidad y Temperatura
Para un fluido newtoniano, la viscosidad sólo depende de la
temperatura. A medida que aumenta la temperatura disminuye su viscosidad. Esto quiere decir que la viscosidad es inversamente
proporcional al aumento de la temperatura. La ecuación de Arrhenius predice de manera aproximada su viscosidad.
La viscosidad de un fluido newtoniano no depende del tiempo de
aplicación del esfuerzo, aunque sí puede depender tanto de la temperatura como de la presión a la que se encuentre.
Ejemplos de Fluidos Newtonianos
Un buen número de fluidos comunes se comportan como fluidos
newtonianos bajo condiciones normales de presión y temperatura: el
aire, el agua, la gasolina, el vino y algunos aceites minerales.
LIQUIDO
La forma de los líquidos es variable (adoptan la forma que tiene el
recipiente) porque, por encima de la temperatura de fusión, las partículas no pueden mantener las posiciones fijas que tienen en estado
sólido y se mueven desordenadamente.
Sin el efecto de la gravedad, la forma natural de los líquidos es la esférica (la gota). Si un astronauta, en una estación orbitando la Tierra,
lanza un vaso de agua, ésta adopta la forma de grandes gotas suspendidas en el aire.
El volumen de los líquidos es prácticamente invariable, porque las partículas, aunque no forman una estructura fija como en el caso de los
sólidos, se mantienen, como en ellos, relativamente juntas.
Los líquidos pueden fluir, ya que sus partículas, al tener libertad y no ocupar posiciones fijas, pueden desplazarse por los huecos que
aparecen entre ellas, permitiendo el movimiento de toda la masa líquida.
PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS
Los líquidos no tienen forma propia, sino que adoptan la forma del
recipiente que los contiene.
Las partículas que constituyen los líquidos están más alejadas entre sí
que en los sólidos, pero esta distancia no se puede hacer menor; por ello el volumen de un líquido no cambia, es decir, los líquidos tienen
volumen constante.
Otras propiedades de los líquidos son la viscosidad y la volatilidad. Decimos que un líquido es viscoso cuando fluye muy lentamente, como
la miel o el aceite, que son más viscosos que el agua.
Decimos que un líquido es volátil cuando se evapora con facilidad. El
olor a gasolina en una gasolinera nos indica que se trata de un líquido volátil.
GAS
Se denomina gas el estado de agregación de la materia que bajo ciertas
condiciones de temperatura y presión permanece en estado gaseoso. Las moléculas que constituyen un gas casi no son atraídas unas por
otras, por lo que se mueven en el vacío a gran velocidad y muy separadas unas de otras.
Ley de Charles
A una presión dada, el volumen ocupado por una cierta cantidad de un
gas es directamente proporcional a su temperatura. Matemáticamente la expresión sería:
o .
Ley de Gay-Lussac
La presión de una cierta cantidad de gas, que se mantiene a volumen
constante, es directamente proporcional a la temperatura:
Es por esto que para poder envasar gas, como gas licuado, primero ha de enfriarse el volumen de gas deseado, hasta una temperatura
característica de cada gas, a fin de poder someterlo a la presión
requerida para licuarlo sin que se sobrecaliente, y, eventualmente, explote.
Ley de los gases ideales
Las tres leyes mencionadas pueden combinarse matemáticamente en la
llamada ley general de los gases. Su expresión matemática es:
Siendo:
P la presión, V el volumen,
n el número de moles, R la constante universal de los gases ideales y
T la temperatura en Kelvin.
El valor de R depende de las unidades que se estén utilizando:
R = 0,082 atm·l·K−1·mol−1 si se trabaja con atmósferas y litros
R = 8,31451 J·K−1·mol−1 si se trabaja en Sistema Internacional de Unidades
R = 1,987 cal·K−1·mol−1 R = 8,31451 10−10 erg ·K−1·mol−1
R = 8,317x10−3 (m3) (Kpa)/(mol)(K) si se trabaja con metros cúbicos y kilo pascales
De esta ley se deduce que un mol (10^23) de gas ideal ocupa siempre
un volumen igual a 22,4 litros a 0 °C y 1 atmósfera. También se le llama la ecuación de estado de los gases, ya que solo depende del estado
actual en que se encuentre el gas.
LAS PROPIEDADES DE LA MATERIA EN ESTADO GASEOSO SON:
1. Se adaptan a la forma y el volumen del recipiente que los contiene. Un gas, al cambiar de recipiente, se expande o se
comprime, de manera que ocupa todo el volumen y toma la forma de su nuevo recipiente.
2. Se dejan comprimir fácilmente. Al existir espacios
intermoleculares, las moléculas se pueden acercar unas a otras reduciendo su volumen, cuando aplicamos una presión.
3. Se difunden fácilmente. Al no existir fuerza de atracción
intermolecular entre sus partículas, los gases se esparcen en forma espontánea.
4. Se dilatan, la energía cinética promedio de sus moléculas es directamente proporcional a la temperatura aplicada.
Variables que afectan el comportamiento de los gases
1. PRESIÓN
Es la fuerza ejercida por unidad de área. En los gases esta fuerza actúa
en forma uniforme sobre todas las partes del recipiente.
La presión atmosférica es la fuerza ejercida por la atmósfera sobre los cuerpos que están en la superficie terrestre. Se origina del peso del aire
que la forma. Mientras más alto se halle un cuerpo menos aire hay por encima de él, por consiguiente la presión sobre él será menor.
2. TEMPERATURA
Es una medida de la intensidad del calor, y el calor a su vez es una
forma de energía que podemos medir en unidades de calorías. Cuando un cuerpo caliente se coloca en contacto con uno frío, el calor fluye del
cuerpo caliente al cuerpo frío.
La temperatura de un gas es proporcional a la energía cinética media de
las moléculas del gas. A mayor energía cinética mayor temperatura y viceversa.
La temperatura de los gases se expresa en grados kelvin.
3. CANTIDAD
La cantidad de un gas se puede medir en unidades de masa, usualmente
en gramos. De acuerdo con el sistema de unidades SI, la cantidad también se expresa mediante el número de moles de sustancia, esta
puede calcularse dividiendo el peso del gas por su peso molecular.
4. VOLUMEN
Es el espacio ocupado por un cuerpo.
5. DENSIDAD
Es la relación que se establece entre el peso molecular en gramos de un gas y su volumen molar en litros.
Volumen de un gas
Gas Real
Los gases reales son los que en condiciones ordinarias de temperatura y
presión se comportan como gases ideales; pero si la temperatura es muy baja o la presión muy alta, las propiedades de los gases reales se
desvían en forma considerable de las de gases ideales.
Concepto de Gas Ideal y diferencia entre Gas Ideal y Real.
Los Gases que se ajusten a estas suposiciones se llaman gases ideales y aquellas que no se les llaman gases reales, o sea, hidrógeno, oxígeno,
nitrógeno y otros.
1. - Un gas está formado por partículas llamadas moléculas.
Dependiendo del gas, cada molécula está formada por un átomo o
un grupo de átomos. Si el gas es un elemento o un compuesto en su estado estable, consideramos que todas sus moléculas son
idénticas.
2. - Las moléculas se encuentran animadas de movimiento
aleatorio y obedecen las leyes de Newton del movimiento.
Las moléculas se mueven en todas direcciones y a velocidades
diferentes. Al calcular las propiedades del movimiento suponemos que la mecánica newtoniana se puede aplicar en el nivel
microscópico. Como para todas nuestras suposiciones, esta mantendrá o desechara, dependiendo de sí los hechos
experimentales indican o no que nuestras predicciones son correctas.
3. - El número total de moléculas es grande.
La dirección y la rapidez del movimiento de cualquiera de las moléculas pueden cambiar bruscamente en los choques con las
paredes o con otras moléculas. Cualquiera de las moléculas en particular, seguirá una trayectoria de zigzag, debido a dichos
choques. Sin embargo, como hay muchas moléculas, suponemos
que el gran numero de choques resultante mantiene una distribución total de las velocidades moleculares con un
movimiento promedio aleatorio.
4. - El volumen de las moléculas es una fracción despreciablemente pequeña del volumen ocupado por el
gas.
Aunque hay muchas moléculas, son extremadamente pequeñas. Sabemos que el volumen ocupado por una gas se puede cambiar
en un margen muy amplio, con poca dificultad y que, cuando un gas se condensa, el volumen ocupado por el gas comprimido hasta
dejarlo en forma líquida puede ser miles de veces menor. Por ejemplo, un gas natural puede licuarse y reducir en 600 veces su
volumen.
5. - No actúan fuerzas apreciables sobre las moléculas,
excepto durante los choques.
En el grado de que esto sea cierto, una molécula se moverá con velocidad uniformemente los choques. Como hemos supuesto que
las moléculas sean tan pequeñas, la distancia media entre ellas es grande en comparación con el tamaño de una de las moléculas.
De aquí que supongamos que el alcance de las fuerzas moleculares es comparable al tamaño molecular.
6. - Los choques son elásticos y de duración despreciable.
En los choques entre las moléculas con las paredes del recipiente
se conserva el ímpetu y (suponemos) la energía cinética. Debido a
que el tiempo de choque es despreciable comparado con el tiempo que transcurre entre el choque de moléculas, la energía cinética
que se convierte en energía potencial durante el choque, queda disponible de nuevo como energía cinética, después de un tiempo
tan corto, que podemos ignorar este cambio por completo.
CARACTERÍSTICAS QUE DEFINEN LA PELIGROSIDAD DE LOS GASES
DEBIDO A SUS PROPIEDADES.
Los gases tienen unas propiedades físicas y químicas, las primeras
conducen a que los gases sean comprensibles, que ocupen todo el volumen del recinto en donde se encuentren, etc. En cuanto a las
propiedades químicas, conducen a la existencia de los siguientes tipos
de gases:
· Gases inertes: No arden, no mantienen la combustión y en su seno no es posible la vida, argón, nitrógeno, etc.
· Gases comburentes: Son indispensables para mantener la
combustión, oxígeno, protóxido de nitrógeno, etc.
· Gases combustibles: Arden fácilmente en presencia del aire o de otro oxidante, hidrógeno, acetileno.
· Gases corrosivos: Capaces de atacar a los materiales y destruir
los tejidos cutáneos, cloro.
· Gases tóxicos: Producen interacciones en el organismo vivo,
pudiendo provocar la muerte a determinadas concentraciones, monóxido de carbono.
Estas propiedades hacen que la utilización de los gases por el hombre le
suponga un riesgo si no se toman las medidas adecuadas, máxime teniendo en cuenta que muchos de los gases tienen más de una de las
citadas propiedades.
DEBIDO AL USO.
Para la utilización de los gases es necesario transportarlos desde el lugar
de obtención o fabricación al de utilización o consumo. Al igual que en
cualquier tipo de mercancía prima el principio económico de transportar la máxima cantidad en el mínimo volumen. Para poder llevarlo a efecto,
y en función de las características del gas de que se trate, se procede a comprimirlos, licuarlos e incluso disolverlos a presión en un medio
acuoso si la inestabilidad del mismo así lo requiere.
Estas operaciones suponen añadir nuevos riesgos a los derivados de sus propiedades, como son por ejemplo la presión, el frío que muchas veces
es necesario para licuarlos, el gran volumen de gas que se produciría al vaporizarse desde el estado líquido, etc.
Todo ello conlleva que los gases sean considerados como mercancías
peligrosas, y de hecho así son considerados en el Reglamento Nacional de Transporte de Mercancía Peligrosas por Carretera, en el que quedan
incluidos en la Clase 2, "Gases comprimidos, licuados y disueltos a
presión", en que el citado Reglamento clasifica las sustancias.
CLASIFICACIÓN DE LOS GASES
Establecidas las anteriores premisas, es necesario clasificar los distintos tipos de gases que se emplean:
◦ Gas comprimido: Gas o mezcla de gases cuya temperatura crítica
es menor o igual a - 10º C.
◦ Gas licuado: Gas o mezcla de gases cuya temperatura crítica es mayor o igual a - 10º C.
◦ Gas inflamable: Gas o mezcla de gases cuyo límite de
inflamabilidad inferior es menor o igual al 13%, o que tenga un campo
de inflamabilidad mayor de 12%.
◦ Gas tóxico: Aquel cuyo límite de máxima concentración tolerable durante 8 horas/día y 40 horas/semana, (T.L.V.), es inferior a 50 ppm.
◦ Gas corrosivo: Aquel que produce una corrosión de más de 6
mm/año, en un acero A33 UNE 36077-73, a una temperatura de 55ºC.
◦ Gas oxidante: Aquel capaz de soportar la combustión con un
oxipotencial superior al del aire.
◦ Gas criogénico: Aquel cuya temperatura de ebullición a la presión
atmosférica, es inferior a 40ºC.
A las anteriores definiciones hay que añadir otras que hacen referencia a la utilización propiamente dicha de los gases, y que según el anterior
Reglamento de Aparatos a Presión, son las siguientes:
◦ Gas industrial: Los principales gases producidos y comercializados por la industria.
◦ Mezclas de gases industriales: Aquellas mezclas de gases que
por su volumen de comercialización y su aplicación, tienen el mismo tratamiento que los gases industriales.
◦ Mezclas de calibración: Mezcla de gases, generalmente de
precisión, utilizados para la calibración de analizadores, para trabajos
específicos de investigación u otras aplicaciones concretas, que requieren cuidado en su fabricación y utilización.
DINÁMICA DE FLUIDOS
En física, la dinámica de fluidos es una sub-disciplina de la mecánica de fluidos que se ocupa de flujo de fluido, la ciencia natural de los fluidos
(líquidos y gases) en movimiento. Cuenta con diversas sub disciplinas, incluyendo la aerodinámica (el estudio del aire y otros gases en
movimiento) y la hidrodinámica (el estudio de los líquidos en movimiento). Dinámica de fluidos tiene una amplia gama de
aplicaciones, incluyendo el cálculo de fuerzas y momentos en los aviones, la determinación de la tasa de flujo de masa de petróleo a
través de oleoductos, la predicción de los patrones del clima, la
comprensión de las nebulosas en el espacio interestelar y, según informes modelar detonación fisión arma. Algunos de sus principios
incluso se utilizan en la ingeniería de tráfico, donde el tráfico es tratado como un fluido continuo. Dinámica de fluidos ofrece una estructura
sistemática que subyace a estas prácticas disciplinas que abarca las leyes empíricas y semi-empíricos derivados de la medición de flujo y se
utiliza para resolver problemas prácticos. La solución a un problema de dinámica de fluidos típicamente implica el cálculo de distintas
propiedades del fluido, tales como velocidad, presión, densidad y temperatura, como funciones del tiempo y el espacio. Históricamente, la
hidrodinámica significaba algo diferente de lo que es hoy. Antes del siglo
XX, la hidrodinámica era sinónimo de dinámica de fluidos. Esto todavía se refleja en los nombres de algunos temas de dinámica de fluidos,
como magneto hidrodinámica y estabilidad, tanto en hidrodinámicas
también aplicables, así como la aplicación a los, gases.
CLASIFICACIÓN DEL FLUJO
El movimiento de los fluidos puede clasificarse de muchas maneras,
según diferentes criterios y según sus diferentes características, este puede ser:
Flujo turbulento:
Este tipo de flujo es el que más se presenta en la práctica de ingeniería.
En este tipo de flujo las partículas del fluido se mueven en trayectorias erráticas, es decir, en trayectorias muy irregulares sin seguir un orden
establecido, ocasionando la transferencia de cantidad de movimiento de
una porción de fluido a otra, de modo similar a la transferencia de cantidad de movimiento molecular pero a una escala mayor.
En este tipo de flujo, las partículas del fluido pueden tener tamaños que
van desde muy pequeñas, del orden de unos cuantos millares de moléculas, hasta las muy grandes, del orden de millares de pies cúbicos
en un gran remolino dentro de un río o en una ráfaga de viento.
Cuando se compara un flujo turbulento con uno que no lo es, en igualdad de condiciones, se puede encontrar que en la turbulencia se
desarrollan mayores esfuerzos cortantes en los fluidos, al igual que las pérdidas de energía mecánica, que a su vez varían con la primera
potencia de la velocidad.
La ecuación para el flujo turbulento se puede escribir de una forma
análoga a la ley de Newton de la viscosidad:
Donde:
n : viscosidad aparente, es factor que depende del movimiento del fluido
y de su densidad.
En situaciones reales, tanto la viscosidad como la turbulencia
contribuyen al esfuerzo cortante:
En donde se necesita recurrir a la experimentación para determinar este tipo de escurrimiento.
FLUJO TURBULENTO
Factores que hacen que un flujo se torne turbulento:
La alta rugosidad superficial de la superficie de contacto con el
flujo, sobre todo cerca del borde de ataque y a altas velocidades, irrumpe en la zona laminar de flujo y lo vuelve turbulento.
Alta turbulencia en el flujo de entrada. En particular para pruebas
en túneles de viento, hace que los resultados nunca sean iguales entre dos túneles diferentes.
Gradientes de presión adversos como los que se generan en
cuerpos gruesos, penetran por atrás el flujo y a medida que se desplazan hacia delante lo "arrancan".
Calentamiento de la superficie por el fluido, asociado y derivado
del concepto de entropía, si la superficie de contacto está muy
caliente, transmitirá esa energía al fluido y si esta transferencia es lo suficientemente grande se pasará a flujo turbulento.
Flujo laminar:
Se caracteriza porque el movimiento de las partículas del fluido se
produce siguiendo trayectorias bastante regulares, separadas y perfectamente definidas dando la impresión de que se tratara de
laminas o capas más o menos paralelas entre sí, las cuales se deslizan suavemente unas sobre otras, sin que exista mezcla macroscópica o
intercambio transversal entre ellas.
La ley de Newton de la viscosidad es la que rige el flujo laminar:
Esta ley establece la relación existente entre el esfuerzo cortante y la
rapidez de deformación angular. La acción de la viscosidad puede
amortiguar cualquier tendencia turbulenta que pueda ocurrir en el flujo
laminar. En situaciones que involucren combinaciones de baja viscosidad, alta velocidad o grandes caudales, el flujo laminar no es
estable, lo que hace que se transforme en flujo turbulento.
FLUJO LAMINAR
Flujo incompresible: Es aquel en los cuales los cambios de densidad de un punto a otro son despreciables, mientras se examinan puntos
dentro del campo de flujo, es decir:
Lo anterior no exige que la densidad sea constante en todos los puntos. Si la densidad es constante, obviamente el flujo es incompresible, pero
seria una condición más restrictiva.
Flujo compresible: Es aquel en los cuales los cambios de densidad de
un punto a otro no son despreciables.
Flujo permanente: Llamado también flujo estacionario.
Este tipo de flujo se caracteriza porque las condiciones de velocidad de escurrimiento en cualquier punto no cambian con el tiempo, o sea que
permanecen constantes con el tiempo o bien, si las variaciones en ellas son tan pequeñas con respecto a los valores medios. Así mismo en
cualquier punto de un flujo permanente, no existen cambios en la densidad, presión o temperatura con el tiempo, es decir:
Dado al movimiento errático de las partículas de un fluido, siempre
existe pequeñas fluctuaciones en las propiedades de un fluido en un punto, cuando se tiene flujo turbulento. Para tener en cuenta estas
fluctuaciones se debe generalizar la definición de flujo permanente según el parámetro de interés, así:
Donde:
N: es el parámetro velocidad, densidad, temperatura, etc.
El flujo permanente es mas simple de analizar que el no permanente,
por la complejidad que le adiciona el tiempo como variable independiente.
Flujo no permanente:
Llamado también flujo no estacionario. En este tipo de flujo en general
las propiedades de un fluido y las características mecánicas del mismo
serán diferentes de un punto a otro dentro de su campo, además si las características en un punto determinado varían de un instante a otro se
dice que es un flujo no permanente, es decir:
Donde:
N: parámetro a analizar.
El flujo puede ser permanente o no, de acuerdo con el observador.
Flujo uniforme:
Este tipo de flujos son poco comunes y ocurren cuando el vector
velocidad en todos los puntos del escurrimiento es idéntico tanto en magnitud como en dirección para un instante dado o expresado
matemáticamente:
Donde el tiempo se mantiene constante y s es un desplazamiento en cualquier dirección.
Flujo no uniforme:
Es el caso contrario al flujo uniforme, este tipo de flujo se encuentra cerca de fronteras sólidas por efecto de la viscosidad.
Flujo unidimensional:
Es un flujo en el que el vector de velocidad sólo depende de una variable
espacial, es decir que se desprecian los cambios de velocidad
transversales a la dirección principal del escurrimiento. Dichos flujos se dan en tuberías largas y rectas o entre placas paralelas.
Flujo bidimensional:
Es un flujo en el que el vector velocidad sólo depende de dos variables
espaciales. En este tipo de flujo se supone que todas las partículas fluyen sobre planos paralelos a lo largo de trayectorias que resultan
idénticas si se comparan los planos entre si, no existiendo, por tanto, cambio alguno en dirección perpendicular a los planos.
Flujo tridimensional:
El vector velocidad depende de tres coordenadas espaciales, es el caso
más general en que las componentes de la velocidad en tres direcciones
mutuamente perpendiculares son función de las coordenadas espaciales x, y, z, y del tiempo t.
Este es uno de los flujos más complicados de manejar desde el punto de
vista matemático y sólo se pueden expresar fácilmente aquellos escurrimientos con fronteras de geometría sencilla.
Flujo rotacional:
Es aquel en el cual el campo de flujo el vector rot v adquiere en algunos
de sus puntos valores distintos de cero, para cualquier instante.
Flujo irrotacional:
Al contrario que el flujo rotacional, este tipo de flujo se caracteriza
porque dentro de un campo de flujo el vector rot v es igual a cero para cualquier punto e instante.
En el flujo irrotacional se exceptúa la presencia de singularidades
vorticosas, las cuales son causadas por los efectos de viscosidad del fluido en movimiento.
Flujo ideal:
Es aquel flujo incompresible y carente de fricción. La hipótesis de un
flujo ideal es de gran utilidad al analizar problemas que tengan grandes
gastos de fluido, como en el movimiento de un aeroplano o de un submarino. Un fluido que no presente fricción resulta no viscoso y los
procesos en que se tenga en cuenta su escurrimiento son reversibles
FLUIDO NO- NEWTONIANO
Un fluido no newtoniano es aquel fluido cuya viscosidad varía con la
temperatura y la tensión cortante que se le aplica. Como resultado, un fluido no-newtoniano no tiene un valor de viscosidad definido y
constante, a diferencia de un fluido newtoniano.
Aunque el concepto de viscosidad se usa habitualmente para caracterizar un material, puede resultar inadecuado para describir el
comportamiento mecánico de algunas sustancias, en concreto, los
fluidos no newtonianos. Estos fluidos se pueden caracterizar mejor mediante otras propiedades reológicas, propiedades que tienen que ver
con la relación entre el esfuerzo y los tensores de tensiones bajo diferentes condiciones de flujo, tales como condiciones de esfuerzo
cortante oscilatorio.
Tipo de fluido
Comportamiento
Características Ejemplos
Plásticos
Plástico perfecto
La aplicación de una deformación
no conlleva un esfuerzo de
resistencia en
sentido contrario
Metales dúctiles una
vez superado el límite elástico
Plástico de Bingham
Relación lineal, o
no lineal en algunos casos,
entre el esfuerzo cortante y el
gradiente de deformación una
vez se ha
superado un
Barro, algunos coloides
determinado valor del esfuerzo
cortante
Pseudoplásti
co
Fluidos que se comportan como
seudoplásticos a partir de un
determinado valor del esfuerzo
cortante
Dilatante
Fluidos que se
comportan como
dilatantes a partir de un determinado
valor del esfuerzo cortante
Fluidos que
siguen la ley de potencias
Seudoplástic
o
La viscosidad aparente se
reduce con el
gradiente del esfuerzo cortante
Algunos
coloides, arcilla, leche,
gelatina, sangre.
Dilatante
La viscosidad aparente se
incrementa con el gradiente del
esfuerzo cortante
Soluciones concentradas
de azúcar en agua, suspensiones
de almidón de maíz o
de arroz.
Fluidos viscoelásticos
Material de Maxwell
Combinación lineal
en serie de efectos elásticos y
viscosos
Metales, materiales compuestos
Fluido Oldroyd-B
Combinación lineal de
comportamiento como fluido
newtoniano y como material de
Maxwell
Betún, masa
panadera, nailon, plastilina
Material de
Kelvin
Combinación lineal en paralelo de
efectos elásticos y
viscosos
Plástico
Estos materiales
siempre vuelven a
un estado de reposo predefin
ido
Fluidos cuya
viscosidad depende del
tiempo
Reopéctico
La viscosidad
aparente se incrementa con la
duración del esfuerzo aplica
do
Algunos lubricantes
Tixotrópico
La viscosidad aparente decrece
con la duración de esfuerzo aplicado
Algunas variedades de mieles, kétchup,
algunas pinturas antigoteo.
EL AIRE COMPRIMIDO
El aire comprimido que se emplea en la industria procede del exterior. Se comprime hasta alcanzar una presión de unos 6 bares de presión,
con respecto a la atmosférica (presión relativa). Presión absoluta = P. atmosférica + P. relativa
Presión absoluta, relativa y atmosférica
Los manómetros indican el valor de presión relativa que estamos
utilizando.
Para su estudio se considera como un gas perfecto.
Las ventajas que podemos destacar del aire comprimido son:
- Es abundante (disponible de manera ilimitada).
- Transportable (fácilmente transportable, además los conductos de
retorno son innecesarios).
- Se puede almacenar (permite el almacenamiento en depósitos).
- Resistente a las variaciones de temperatura.
- Es seguro, anti deflagrante (no existe peligro de explosión ni incendio).
- Limpio (lo que es importante para industrias como las químicas,
alimentarias, textiles, etc.).
- Los elementos que constituyen un sistema neumático, son simples y de fácil comprensión).
- La velocidad de trabajo es alta.
- Tanto la velocidad como las fuerzas son regulables de una manera
continua.
- Aguanta bien las sobrecargas (no existen riesgos de sobrecarga, ya que cuando ésta existe, el elemento de trabajo simplemente para sin
daño alguno).
Las mayores desventajas que posee frente a otros tipos de fuente de energía, son:
- Necesita de preparación antes de su utilización (eliminación de
impurezas y humedad).
- Debido a la compresibilidad del aire, no permite velocidades de los elementos de trabajo regular y constante.
- Los esfuerzos de trabajo son limitados (de 20 a 30000 N).
- Es ruidoso, debido a los escapes de aire después de su utilización.
- Es costoso. Es una energía cara, que en cierto punto es compensada
por el buen rendimiento y la facilidad de implantación.
La composición aproximada en volumen es:
N2=> 78,084%; O2=> 20,9476%; CO2 => 0,0314%; Ne => 0,00181%; He => 0,000524%; CH4 => 0,0002%; SH4 => de 0 a
0,0001%; H2 => 0,00005% y una serie de componentes minoritarios (Kr, Xe, O3) => 0,0002%.
Fundamentos físicos
Las relaciones matemáticas utilizadas para presiones del aire inferior a los 12 bares, son las correspondientes a las de los gases perfectos.
La ley de los gases perfectos relaciona tres magnitudes, presión (P), volumen (V) y temperatura (T), mediante la siguiente fórmula:
P * V =m * R * T
Dónde:
P = presión (N/m2).
V = volumen especifico (m3/kg).
m = masa (kg).
R = constante del aire (R = 286,9 J/kg*ºk).
T = temperatura (ºk)
Las tres magnitudes pueden variar.
- Si mantenemos constante la temperatura tenemos:
P * V = cte.
Luego en dos estados distintos tendremos:
P1 * V1 = P2 * V2
P1 / P2 = V2 /V1
De manera que cuando modificamos la presión de un recipiente que
contiene aire comprimido, se ve modificado el volumen y a la inversa si modificamos su volumen se ve modificada la presión a la que se
encuentra, a esta ley se la conoce como ley de Boyle - Mariotte.
Ley de Boyle – Mariotte
- Si ahora mantenemos la presión constante tenemos.
V/T = cte.
Luego en dos estados distintos tendremos:
V1/T1 = V2/T2
Ahora cuando modificamos el volumen se ve modificada la temperatura y a la inversa una variación de la temperatura hace que varíe el
volumen, a esta ley se la conoce como ley de Gay-Lussac.
- Si ahora mantenemos el volumen constante tenemos.
P/T = cte.
Luego en dos estados distintos tendremos:
P1/T1 = P2/T2
En este caso cuando modificamos la presión se ve modificada la temperatura y a la inversa una variación de la temperatura hace que
varíe la presión, y esta es la ley de Charles.
Fluidos hidráulicos
Cuando el fluido que utilizamos no es el aire, sino un líquido que no se puede comprimir, agua, aceite, u otro. Los fundamentos físicos de los
gases se cumplen considerando el volumen constante.
Una consecuencia directa de estos fundamentos es el Principio de
Pascal, que dice así: Cuando se aplica presión a un fluido encerrado en un recipiente, esta presión se transmite instantáneamente y por igual en
todas direcciones del fluido.
Principio de Pascal
Como aplicación podemos ver como dos pistones unidos mediante un
fluido encerrado, si le aplicamos una fuerza (F1) a uno de ellos, se
transmite la presión hasta el otro, y produce una fuerza (F2) en el segundo. Las ecuaciones que rigen este principio son:
P = F1/S1 y P = F2/S2
Donde:
P = presión, F = fuerza, S = superficie.
Por lo que podemos poner
F1/S1 = F2/S2
otra forma de expresarlo es:
F1*S2 = F2 * S1
Nos dice que en un pistón de superficie pequeña cuando aplicamos fuerza, esta se transmite al pistón de superficie grande amplificada o a
la inversa.
El fluido que normalmente se utiliza es aceite y los sistemas se llaman oleohidráulicos.
Las ventajas de la oleohidráulica son:
- Permite trabajar con elevados niveles de fuerza o momentos de giro.
- El aceite empleado en el sistema es fácilmente recuperable.
- La velocidad de actuación es fácilmente controlable.
- Las instalaciones son compactas.
- Protección simple contra sobrecargas.
- Pueden realizarse cambios rápidos de sentido.
Desventajas de la oleohidráulica
- El fluido es más caro.
- Se producen perdidas de carga.
- Es necesario personal especializado para la manutención.
- El fluido es muy sensible a la contaminación.
Símbolos básicos.
La norma UNE-101 149 86, se encarga de representar los símbolos que
se deben utilizar en los esquemas neumáticos e hidráulicos.
La norma establece las reglas de representación de las válvulas así como su designación.
Los símbolos más utilizados son los siguientes:
Conexiones
Símbolo Descripción
Unión de tuberías.
Cruce de tuberías.
Fuente de
presión,
hidráulica, neumática.
Escape sin rosca.
Escape con
rosca.
Retorno a tanque.
Unidad operacional.
Unión
mecánica,
varilla, leva, etc.
Medición y mantenimiento
Símbolo Descripción
Manómetro.
Termómetro.
Indicador óptico. Indicador
neumático.
Filtro.
Filtro con drenador de condensado, vaciado manual.
Lubricador.
Unidad de mantenimiento,
filtro, regulador, lubricador. Gráfico simplificado.
Bombas, compresores y motores
Símbolo Descripción
Bomba hidráulica de flujo unidireccional.
Compresor para aire comprimido.
Depósito hidráulico.
Depósito neumático.
Motor neumático 1 sentido de giro.
Motor neumático 2 sentidos de
giro.
Cilindro basculante 2 sentidos de giro.
Motor hidráulico 1 sentido de giro.
Motor hidráulico 2 sentidos de giro.
Mecanismos (actuadores)
Símbolo Descripción
Cilindro de simple efecto, retorno por esfuerzos externos.
Cilindro de simple efecto, retorno
por muelle.
Cilindro de doble efecto, vástago
simple.
Cilindro de doble efecto, doble vástago.
Pinza de apertura angular de simple efecto.
Pinza de apertura paralela de simple efecto.
Pinza de apertura angular de doble efecto.
Pinza de apertura paralela de
doble efecto.
Accionamientos
Símbolo Descripción
Mando manual en general, pulsador.
Botón pulsador, seta, control manual.
Mando con bloqueo, control manual.
Mando por palanca, control manual.
Muelle, control mecánico.
Rodillo palpador, control mecánico.
Presurizado neumático.
Presurizado hidráulico.
Válvulas direccionales
Símbolo Descripción
Válvula 3/2 en posición normalmente cerrada.
Válvula 4/2.
Válvula 4/2.
Válvula 5/2.
Válvula 5/3 en posición normalmente cerrada.
Válvula 5/3 en posición de escape.
Válvulas de control
Símbolo Descripción
Válvula de
bloqueo (antirretorno).
Válvula O (OR). Selector.
Válvula de escape
rápido, Válvula antirretorno.
Válvula Y (AND).
Válvula estranguladora
unidireccional. Válvula antirretorno de
regulación regulable en un sentido.
Eyector de vacío. Válvula de
soplado de vacío.
Un ejemplo de circuito completo con los símbolos normalizados es el siguiente.
Circuito neumático
Contiene una toma de presión, unidad de mantenimiento, escape con rosca, válvula 3/2 activa de forma manual con bloqueo y retorno por
muelle, cilindro de simple efecto con retorno por muelle y todos ellos
unidos por tuberías.
Elementos básicos de un circuito neumático.
Los circuitos oleohidráulicos necesitan de un tanque donde retornar el fluido. Con el objeto de simplificar el estudio nos ceñiremos a los
elementos neumáticos.
Los elementos básicos de un circuito neumático son:
· El generador de aire comprimido, es el dispositivo que comprime el aire de la atmósfera hasta que alcanza la presión de funcionamiento de
la instalación. Generalmente se asocia con un tanque donde se almacena el aire para su posterior utilización.
· Las tuberías y los conductos, a través de los que se canaliza el aire para que llegue a todos los elementos.
· Los actuadores, como cilindros y motores, que son los encargados de
transformar la presión del aire en trabajo útil.
· Los elementos de mando y control, como las válvulas distribuidoras, se encargan de permitir o no el paso del aire según las condiciones
preestablecidas.
Producción y distribución del aire comprimido.
Para la producción se utilizan los compresores. Estos se pueden
clasificar en dos tipos, de émbolo o rotativos. · Compresores de émbolo, son los más utilizados debido a su
flexibilidad de funcionamiento.
Compresor de émbolo
El funcionamiento de este tipo de compresores es muy parecido al del motor de un automóvil. Un eje, mediante una biela y una
manivela produce el movimiento alternativo de un pistón. Al bajar el pistón se introduce el aire. Cuando ha bajado totalmente se cierra la
válvula de admisión y comienza a subir el pistón y con ello la compresión del aire. Cuando este aire se ha comprimido hasta el
máximo, la válvula de escape se abre y sale el aire a presión.
Generalmente con una sola etapa se obtiene poca presión por lo que
suelen concatenarse varias etapas para obtener mayores presiones.
· Compresores rotativos:
Consiguen aumentar la presión mediante el giro de un rotor. El aire se aspira y se comprime en la cámara de compresión gracias a la
disminución del volumen que ocupa el aire. Los hay de paletas, de tornillo y el turbocompresor.
Compresor de paletas:
Son muy silenciosos y proporcionan un nivel de caudal
prácticamente constante.
Compresor de paletas
La compresión se efectúa como consecuencia de la disminución del volumen provocada por el giro de una excéntrica provista de paletas
radiales extensibles que ajustan sobre el cuerpo del compresor.
Compresor de husillo o Roots:
Son caros aunque pueden suministrar aire a mayor presión que los anteriores.
Emplea un doble husillo de forma que toma el aire de la zona de aspiración y lo comprime al reducirse el volumen en la cámara
creada entre ellos y el cuerpo del compresor.
Compresor de tornillo:
Son caros, silenciosos y tienen un desgaste muy bajo.
Se basa en el giro de dos tornillos helicoidales que comprimen el aire que ha entrado en su interior.
Turbocompresor:
Proporciona una presión reducida pero un caudal muy elevado. No suelen utilizarse en aplicaciones neumáticas industriales.
Las álabes recogen el aire de entrada y lo impulsan hacia la salida aumentando su presión.
La mayor parte de los compresores suministran un caudal discontinuo de aire, de manera que se debe almacenar en un
depósito. El depósito a demás sirve para evitar que los compresores estén en funcionamiento constantemente, incluso
cuando no se necesita gran caudal de aire, también ayudan a enfriar el aire. Los depósitos generalmente disponen de manómetro que
indica la presión interior, una válvula de seguridad que se dispara en caso de sobrepresiones y una espita para el desagüe de las
condensaciones que se producen en el interior del depósito.
Compresor con su depósito
Para transportar el aire es necesario utilizar conductores. Los
conductores utilizados son tuberías metálicas o de polietileno de presión. El diámetro de las tuberías depende de las necesidades de caudal que
requiere la instalación, teniendo en cuenta la caída de presión producida por las pérdidas y la longitud de las tuberías.
Tubo de polietileno de presión
Generalmente entre el depósito y el circuito se suele incluir una unidad
de mantenimiento que cuenta con un regulador de presión, un filtro y un lubricador de aire.
Foto de la unidad de mantenimiento
Elementos de trabajo: actuadores.
Los actuadores se pueden clasificar en dos tipos lineales y rotativos.
Entre los actuadores lineales destacan los cilindros.
Los cilindros se emplean cuando se desea un movimiento rectilíneo alternativo. Pueden utilizarse para desplazar objetos, para mover
brazos de robots, etc. Los más conocidos son los de simple efecto y los de doble efecto.
Cilindro de simple efecto: se trata de un tubo cilíndrico cerrado
dentro del cual hay un émbolo unido a un vástago que se desplaza unido a él. Por un extremo hay un orificio para entrar o salir el aire y
en el otro está albergado un muelle que facilita el retorno del vástago.
Este tipo de cilindro trabaja en un solo sentido, cuando el aire entra en él. El retroceso y desalojo del aire se produce por la fuerza del
melle que está albergado en el interior del cilindro.
La fuerza de empuje que realiza hacia fuera el vástago corresponde con la fórmula.
Fuerza = Presión del aire * Superficie del émbolo - Fuerza del muelle
Cilindro de simple efecto retorno por muelle
Foto de un cilindro de simple efecto retorno por muelle
Cilindro de doble efecto:
se trata de un tubo cilíndrico cerrado con un diseño muy parecido al
cilindro de simple efecto, pero sin el muelle de retorno, el retorno se
hace por medio de otra entrada de aire.
Este tipo de cilindro trabaja en los dos sentidos, cuando el aire entra en él produce fuerza y desaloja el aire que está en el otro compartimento.
El retroceso y desalojo del aire se produce cuando el aire entra por el otro orificio.
Cilindro de doble efecto
La fuerza de empuje que realiza hacia fuera el vástago corresponde con la fórmula.
Fuerza = Presión del aire * Superficie del émbolo
La fuerza de empuje de retroceso que realiza hacia dentro el vástago corresponde con la fórmula.
Fuerza = Presión del aire * (Superficie del émbolo - Superficie del
vástago)
De manera que la fuerza que podemos obtener de retorno es menor que la de empuje hacia fuera. Los actuadores rotativos se utilizan para hacer
girar objetos o máquinas herramientas, motor de una taladradora, atornillar y destornillar, etc. También se utilizan los cilindros basculantes
para producir movimientos circulares alternativos.
Motor de paletas: genera movimiento rotativo continuo. El aire entra por una parte y hace que giren las paletas, la herramienta se encuentra
sujeta sobre el eje de giro. Se trata del motor neumático más utilizado,
puede dar una potencia de hasta 20 CV y velocidades desde 3000 a
25000 rpm.
Motor de paletas de dos sentidos de giro
Cilindro basculante: genera movimiento alternativo en una dirección u otra. Se trata de un cilindro con dos entradas de aire que hacen mover
una paleta que contiene un eje de giro al cual está sujeto el objeto que queremos mover, por ejemplo un limpia parabrisas.
Elementos de mando: válvulas.
Con el objeto de controlar la circulación del aire en una dirección u otra
se necesitan elementos de mando y control. Algunos de estos se describen a continuación:
Válvula 3/2: Una de sus principales aplicaciones es permitir la circulación de aire hasta un cilindro de simple efecto, así como su
evacuación cuando deja de estar activado.
A continuación se ve su constitución interna. Se trata de una válvula activa por un pulsador y retorno por un muelle. En estado de reposo,
permite que el aire pase del terminal 2 hasta el 3 y que no pueda entrar por el 1. Cuando la activamos, el aire puede pasar del terminal 1 al 2 y
no puede pasar por el 3.
Válvula 3/2 normalmente cerrada
Válvula 5/2: Una de sus principales aplicaciones es controlar los
cilindros de doble efecto.
A continuación se ve su constitución interna. Se trata de una válvula activa por un pulsador y retorno por muelle. En estado de reposo,
permite la circulación de aire entre los terminales 4 y 5, y entre 1 y 2, el terminal 3 está bloqueado. Cuando la activamos, permite la circulación
de aire entre los terminales 1 y 4, y entre 2 y 3, ahora el terminal 5 se encuentra bloqueado.
Foto de una válvula 5/2 activa manual, retorno por muelle
El modelo más utilizado de este tipo de válvula es el activo y retorno con aire.
Válvula OR (O): Se trata de una válvula que implementa la función
OR, esto es, cuando penetra el aire por cualquiera de sus entradas hace
que este salga por la salida. Se utiliza para activar cilindros desde dos lugares distintos.
Símbolo de la válvula OR
Válvula AND (Y): Se trata de una válvula que implementa la función
AND, esto es, sólo permite pasar el aire a la salida cuando hay aire con presión por las dos entradas a la vez. Se utiliza para hacer circuitos de
seguridad, el cilindro sólo se activará cuando existe presión en las dos entradas.
Válvula antirretorno: Se encarga de permitir el paso del aire libremente cuando circular desde el terminal 2 al 1. Mientras que no
permite circular el aire desde el terminal 1 al 2.
Válvula estranguladora unidireccional: Se encarga de permitir el
paso del aire libremente cuando circular desde el terminal 2 al 1.
Mientras que estrangula el aire cuando circula desde el terminal 1 al 2. Se utiliza para hacer que los cilindros salgan o entren más lentamente.
Diseño de circuitos neumáticos.
Cuando se representa un circuito neumático la colocación de cada
elemento debe ocupar una posición en el esquema según realice una tarea u otra. El esquema se divide en varios niveles que nombrados de
arriba a bajo son:
· Actuadores. · Elementos de control.
· Funciones lógicas. · Emisores de señal, señales de control.
· Toma de presión y unidad de mantenimiento.
Un mismo elemento, puede hacer varias funciones y no existir todos los
niveles.
Niveles de los esquemas neumáticos
Por otra parte, cada elemento debe tener una numeración así como
cada una de sus conexiones con arreglo a la siguiente norma:
Designación de componentes Números
Alimentación de energía 0.
Elementos de trabajo 1.0, 2.0, etc.
Elementos de control o mando .1
Elementos ubicados entre el elemento de
mando y el elemento de trabajo
.01, .02,
etc.
Elementos que inciden en el movimiento de
avance del cilindro .2, .4, etc.
Elementos que inciden en el movimiento de
retroceso del cilindro .3, .5, etc.
Designación de conexiones Letras Números
Conexiones de trabajo A, B, C
... 2, 4, 6 ...
Conexión de presión, alimentación de
energía P 1
Escapes, retornos R, S, T
... 3, 5, 7 ...
Descarga L
Conexiones de mando X, Y, Z ...
10,12,14 ...
Por ejemplo: La representación completa de las válvulas puede ser:
Válvula 3/2 pilotada por presión.
Válvula 5/2 pilotada por presión.