circuitos básicos de neumatica
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Introducción a la NeumaticaTRANSCRIPT
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA
UNIDAD AZCAPOTZALCO
INTRODUCCIÓN A SISTEMAS AUTOMATICOS
ING. RICO GONZALEZ EDUARDO
PRACTICA: CIRCUITOS BÁSICOS|
ALUMNOS:
DE LA LUZ OLIVA VICTOR
RIVERA DIAZ JUAN JESUS
7MM1
13/ENERO/2015
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INDICE
1.0 INTRODUCCION …………………………………………………………………..3
1.1 Antecedentes …………………………………………………………………………3
1.2 La Neumática ………………………………...………………………………………4
1.3 Sistema Neumático ………………………….………………………………………7
2.0 DESARROLLO ………………………………….….……………………………….11
CIRCUITO 1……………………………………………………………….……………..12
CIRCUITO 2…………………………………………………………...……………..….13
CIRCUITO 3………………………………………………………………………….…..14
3.0 CONCLUSIONES ………………………………………………………….……….17
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1.0 INTRODUCCIÓN
1.1 Antecedentes
El aire es uno de los medios de energía más antiguo que conoce el hombre,
principalmente por los efectos que produce. Inicialmente se utilizó en forma natural
para impulsar barcos, molinos de viento, etc. Con el descubrimiento de la
compresión del aire, se dio un gran paso para su utilización del aire comprimido, fue
la fabricación de una catapulta, por el griego Ktesibios, hace más de dos mil años.
Aunque los conocimientos básicos de la neumática son de lo más antiguos de la
humanidad, fue hasta el siglo XIX cuando se inició la investigación sistemática de
su comportamiento y de sus reglas. Utilizándose principalmente en la minería,
industria de la construcción, ferrocarriles, etc. , sin embargo, se puede hablar de
una verdadera aplicación industrial de la neumática en los procesos productivos y
fabricación, aproximadamente desde 1950, cuando la industria se vio en la
necesidad de automatizar sus procesos de trabajo.
Se puede considerar a la automatización como el avance más importante en la
evaluación de la industria en el siglo XX, obteniéndose entre otro, los siguientes
beneficios:
Reducción de accidentes en procesos difíciles y complicados.
Reducción de costos directos de mano de obra.
Menos rechazos y consecuentemente ahorro de material.
Uniformidad en la producción
Mayor calidad en los productos
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1.2 La Neumática
La expresión Pneuma viene del griego y significa, la respiración, el viento y en
filosofía el alma. De la derivación de Pneuma, se obtuvo entre otras cosas el
concepto neumática, el cual trata de los movimientos y el proceso del aire.
Importancia industrial
A pesar de que en un inicio, la neumática no tuvo mucha aceptación, debido
principalmente a la falta de conocimiento y de personal capacitado para su
aplicación, en la actualidad no se concibe una industria moderna sin la aplicación
del aire, por ejemplo en :
Las maquinas herramienta
La aviación
La industria química
La industria automotriz, etc.
1.3 Sistema neumático
(a) Aire de la atmosfera por el compresor.
(b) Compresor, el cual puede ser de diferente tipo y capacidad.
(c) Acondicionamiento del aire, el aire aspirado contiene humedad e impurezas
que necesitan ser eliminadas por medio de secadores, filtros, etc.
(d) Válvulas, son los elementos de señalización y mando.
(e) Actuadores, elementos de trabajo (cilíndricos, motores, etc.)
(f) Herramientas o máquinas, accionadas por los elementos de trabajo
(actuadores).
Aire de la
atmosfera
Compresor
Acondicionamiento
Válvulas
Actuadores
Herramientas
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
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1.3.1 Compresión del aire
Para comprimir el aire se utilizan máquinas llamadas compresores, las cuales
aspiran el aire de la atmosfera y al comprimirlo elevan la presión al valor de trabajo
requerido. Los compresores pueden ser de varios tipos, siendo los más utilizados:
1. Compresor de émbolo: Este tipo de compresores trabajan según el principio de
desplazamiento. La compresión del aire se realiza por la admisión en un
contenedor hermético (cilindro), donde se reduce su volumen.
2. Turbocompresores: Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, el
aire aspirado por un lado es comprimido como consecuencia de la aceleración
de su masa. Son muy apropiados para grandes caudales.
3. Compresores rotativos: Este compresor está provisto de un rotor excéntrico y
de un cierto número de aletas que se deslizan en el interior de unas ranuras y
forman las células con la pared del cráter. Cuando el motor gira, las aletas son
comprimidas por la fuerza centrífuga contra la pared del cráter.
Proceso de compresión
a) Compresor: máquina térmica que produce aire comprimido y que utiliza un
elemento llamado compresor o cabeza del compresor que se encarga de
elevar la presión del aire al valor del trabajo deseado. Los compresores son
máquinas cuya finalidad es aportar energía a los fluidos compresibles para
hacerlos fluir aumentando al tiempo su presión.
b) Enfriador posterior: la compresión del aire se desarrolla un calor, esta debe
desaparecer. En compresores de baja capacidad las propias aletas se
encargan de disipar el calor, porque son aletas de refrigeración. En
compresores mayores hay que colocar un ventilador adicional para así
evacuar el calor. Si la compresión es muy grande, más de 30 KW de potencia,
Compresor Enfriador
posterior
Separador de
condensados
Recipiente
Secador
Red de tubería
(a) (b) (c) (d) (e) (f)
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los compresores tendrían que tener un sistema de refrigeración por
circulación en agua en un circuito cerrado o abierto. Tal vez la desventaja de
este enfriador es su costo, pero la ventaja es que a la larga el compresor dura
y rinde más.
c) Separador de condensados: Elimina las condiciones de agua producidas al
enfriarse el aire. El separador de condensados puede ser parte integrante del
enfriador o bien, ser una unidad independiente, en cualquier caso constituye
un aparato a presión.
d) Recipiente: El aire comprimido es quizás la única forma de energía fácilmente
almacenable, suelen utilizarse para este propósito tanques o depósitos de
muy variados tamaños. Todas las plantas de producción de aire comprimido
tienen normalmente uno o más depósitos de aire. Sus dimensiones se
establecen según la capacidad del compresor, sistema de regulación,
presión de trabajo y variaciones estimadas en el consumo del aire.
e) Secador: Los secados de aire comprimido por enfriamiento hacen enfriar el
vapor de agua para obtener agua para luego poder separarla. Para esto el
aire tiene que pasar por diferentes procedimientos:
1. El aire comprimido se seca pasando por el intercambiador que es
un evaporizador
2. Se separa el agua
3. El aire enfriado pasa por los el grupo frigorífico, otro evaporizador
y se enfría a un más.
4. Se separa el agua que quedaba
El aire comprimido pasa atreves de unas sustancias que lo secan.
f) Red de tubería: La red de distribución de aire comprimido es el sistema de
tubos que permite transportar la energía de presión neumática hasta el punto
de utilización. Se puede agrupar los diferentes tendidos de red en dos
grandes bloques: la red abierta y la red cerrada. Esta última es la más
usada ya que el aire puede pasar uniformemente por diferentes secciones,
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también puede ser mucho más compleja ya que se puede interconectar; de
esta forma se puede controlar más el aire comprimido.
En las redes de distribución en el aire comprimido no solo es importante el
correcto dimensionado sino también la correcta instalación de las mismas.
1.4 CIRCUITO NEUMATICO
Un circuito neumático es un conjunto de actuadores, válvulas y conductos que
combinados de una forma determinada son capaces de cumplir una misión
específica.
1.4.1 LOS CUATRO ELEMENTOS DE UN SISTEMA NEUMÁTICO
1º Elementos generadores de energía: Comprimen el aire aumentando su
presión por encima de 1 at (la atmosférica a nivel del mar) y reduciendo su
volumen, por lo que se les llama compresores. Pueden emplear motores
eléctricos o de combustión interna; además llevan un depósito (para acumular el
aire), manómetro (mide la presión relativa) y termómetro (mide la temperatura
del aire comprimido en el depósito). Se caracterizan por su caudal (Q) y su
relación de compresión (Rc), que deben ser adecuadas al consumo de aire que
requiere el circuito.
compresor
depósito
Clasificación de los compresores:
De émbolo: Rc de 6 a 15, Q altos. Baratos y ruidosos. Funcionamiento parecido al motor de cuatro tiempos. De una y dos etapas.
Rotativos: Q muy constantes pero menores que los anteriores. Caros y silencios. Comprimen el aire mediante el giro del motor. De paletas y de tornillo
manómetro termómetro
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2º Elementos de tratamiento de aire: El aire comprimido debe estar exento de
humedad, partículas de polvo y conviene que tenga un cierto contenido de aceite
lubricante para de este modo proteger a las válvulas y actuadores por los que
circula. Además la presión de trabajo debe estar regulada -es frecuente en
procesos industriales emplear unas 6 atmósferas-. La unidad de mantenimiento
de aire consta, por tanto de filtro (elimina partículas sólidas y agua por
centrifugado), regulador de presión (mantiene constante la presión de trabajo: 6
at) y lubricador (aporta aceite pulverizado por efecto Venturi).
filtro
regulador de
presión
lubricador
unidad de mantenimiento
3º. Elementos de mando y control: Conducen de forma adecuada el aire. Son las
tuberías y válvulas.
Las tuberías suelen ser de acero en grandes instalaciones, aunque también de
plástico flexible en determinados tramos. El cálculo del diámetro de las tuberías
se realiza mediante tablas y gráficos, teniendo en cuenta fundamentalmente el
caudal, las pérdidas de presión; estas últimas no deben sobrepasar las 0,1 at
desde el depósito al consumidor. Es frecuente que la red principal sea un circuito
cerrado con el fin de garantizar alimentaciones uniformes.
Respecto de las válvulas, conviene entender la simbología de las de control de
caudal; se las nombra con dos números; por ejemplo válvula 3/2 quiere decir que
tiene 3 orificios o vías y 2 posiciones. Se dibujan tantos cuadros como posiciones
tiene y en cada uno de ellos se representa mediante flechas el estado o forma
de comunicarse dichos orificios. Veamos algunos de los ejemplos más utilizados:
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válvula 2/2
Normalmente cerrada y retorno por muelle.
Frecuentemente se acciona por pulsador, pedal o
palanca como llave de paso.
válvula 3/2
Normalmente cerrada y retorno por muelle.
Frecuentemente se acciona por pulsador, pedal
o palanca como llave de arranque.
válvula 5/2
Frecuentemente gobierna el movimiento de los
cilindros de simple efecto, pilotada por aire en
ambos lados.
otras válvulas
Físicamente están formadas por un “cuerpo” donde se ubican los conductos internos
y orificios de salida y un “elemento móvil” que puede ser de asiento o corredera que
nos va a dar las distintas posiciones de la válvula. Todas llevan algún tipo de
accionamiento:
Manual: general, pulsador seta, palanca y pedal (todos con o sin
enclavamiento)
Mecánico: palpador, muelle, rodillo y rodillo abatible unidireccional.
Neumático: por presión de aire.
Eléctrico: por un electroimán.
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º Elementos actuadores: Transforman la energía de presión del aire en energía
mecánica. Pueden ser cilindros, de movimiento alternativo, o motores, de
movimiento rotativo.
motor con un sentido de
giro
Cilindro de simple efecto
Salida vástago: Fs = P.S - Fm - Fr Fm =
K.x
Entrada vástago: Fe = K.x - Fr
motor con doble sentido
de giro
Cilindro de doble efecto
Salida vástago: Fs = P.Ss - Fr Ss =
D2/4
Entrada vástago: Fe = P.Se - Fr Se
= (D2-d2)/4
Volumen desplazado por ciclo y P de trabajo: V =
(2D2-d2)L/4
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2.0 DESARROLLO:
1. Realizar en papel los circuitos propuestos por el profesor en clase y solicitar
su revisión para VoBo.
2. En el laboratorio pedir el material necesario para poder armar los circuitos
ya revisados.
3. Realizar los circuitos físicamente, probar su funcionamiento y solicitar la
revisión al profesor o al encargado del laboratorio para su VoBo.
4. Observar el funcionamiento de cada componente, y comprobar que lo dicho
en clase es correcto.
MATERIAL:
1 válvula 5/2 con pilotaje en ambos lados.
1 válvula 3/2 NA en posición de reposo.
1 válvula 3/2 con pilotaje en ambos lados.
3 válvulas 3/2 NC con botón pulsador y reposicionamiento de muelle.
2 válvulas 3/2 con rodillo abatible y reposicionamiento de muelle.
3 válvulas unidireccional, regulador de caudal.
1 válvula selectora
1 cilindro de doble efecto
1 unidad de mantenimiento
Mangueras
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CIRCUITO1. Realizar el diagrama de control neumático para un cilindro de doble efecto el cual es
puesto en marcha por medio de un botón pulsador y el regreso es en forma automática a través
del límite de carrera.
DIAGRAMA DEL CIRCUITO 1 CIRCUITO FISICO
FIRMA DEL CIRCUITO
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CIRCUITO 2: CICLO UNICO
Diagrama del circuito 2
CIRCUITO FISICO FIRMA DEL CIRCUITO
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CIRCUITO 3: CICLO AUTOMATIZADO
CIRCUITO 3
CIRCUITO FISICO FIRMA DEL CIRCUITO
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3.0 CONCLUSIONES
De La Luz Oliva Víctor
En esta práctica se demostró que existen varias formas de realizar una misma
función en un circuito neumático. Se tiene que considerar el material disponible, el
costo de este y el objetivo del circuito, esto con el fin de optimizar alguna producción
en el futuro o para la resolución de problemas en el campo laboral.
En la práctica también se pudo comprobar la teoría vista en el salón de clase
relacionada con el funcionamiento de las válvulas, y de los diferentes elementos
neumáticos. Una vez más se comprobó la nomenclatura y constitución de las
válvulas y se aprendió a conectar un circuito neumático.
Rivera Díaz Juan Jesús
Al realizar los circuitos se comprobó si estos estaban diseñados correctamente.
Puedo decir que si debido a que cada circuito realizo lo indicado.
Se comprobó todo lo indicado por el profesor en la clase, cada circuito realizo todo
lo estudiado en las clases anteriores.
Algo muy importante fue el aprendizaje sobre la forma de trabajar, los cuidados del
equipo y sobre todo el mantenimiento de estos para un buen uso.
Finalmente esta fue una práctica donde se aplicaron los conceptos elementales de
la neumática, en base a esta práctica se podrán realizar prácticas más complejas.