fundamentos físicos del ordeño mecánico

8/10/2019 Fundamentos Fsicos Del Ordeo Mecnico

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Tema 2.

FUNDAMENTOS FSICOS

DEL ORDEO MECNICO.

La mquina de ordeo extrae la leche de las vacas de forma similar acomo lo hacen las cras, es decir, mediante una succin o vaco

Mecanismo de extraccin de la leche

La extraccin de leche/masaje se realiza 60 veces por minuto


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OBJETIVO DE LA MQUINA:OBJETIVO DE LA MQUINA:

Imitar los movimientos de lacra al mamar

Esto se consigue con un manguitode caucho o silicona, flexible,embutido en una copa rgida.

Dentro del manguito se aplica unvaco constante.

Entre el manguito y la copa queda

un espacio (cmara de pulsacin),donde, alternativamente, se aplicavaco o presin atmosfrica

Por lo tanto, para conseguir que funcione una mquina de ordeo hayque contar con:

a) Una fuente productora de vaco,b) Un dispositivo para mantener un vaco constante

en el interior del man uitoc) Un sistema de pulsacin.


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Esquema de una mquina de ordeo con los principales componentes

1) Bomba de vaco 7) Conduccin de leche2) Interceptor 8) Receptor3) Receptor 9) Depsito sanitario4) Conduccin principal de aire 10) Unidad de ordeo5) Vacumetro 11) Bomba de leche6) Pulsador

Presin

Las molculas de los gases, por ejemplo el aire, estn movindose constantemente entodas las direcciones. Si consideramos un recipiente cerrado y lleno de aire, sus molculasestn golpeando constantemente las paredes y ejercen una fuerza por unidad de superficie,que se llama presin absoluta.

Cuantas ms molculas de aire hay en el recipiente,mayor es su masa y la presin aumenta.

Si se bombea aire fuera del recipiente, habr menor

nmero de molculas y la presin disminuye.

Aumenta la temperatura Mayor presin


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La presin que en un determinado punto ejerce la capa de aireque rodea la tierra se conoce como presin atmosfrica.

PEXT

P

PEXT

Se considera que la presin atmosfrica normal al nivel del mar es de 76 cm de Hg 101,3 kPa. (en la prctica se toman 100 kPa).

PEXT: presin atmosfrica

H: altura columna Hg, en cm

Si Pext: 101,3 kPa, H: 76 cm Hg

El Pascal (Pa) se define como la presin que ejerce una fuerza de un Newton en unmetro cuadrado (N/m2).

Por razones prcticas, en ordeo se utiliza el kilopascal (kPa), igual a 1000 Pa.

La norma UNE 68050 de "Instalaciones de ordeo.Construccin y funcionamiento" recomienda que para

todo lo relacionado con las instalaciones de ordeo seutilicen las siguientes presiones atmosfricas de referencia

Alti tud (m) Presi n atmosfric a de referen cia (kPa)

< 300 100

de 300 a 700 95

de 700 a 1200 90

de 1200 a 1700 85

de 1700 a 2200 80


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Se define como "vaco" toda presin inferior a la atmosfrica reinante en unadeterminada situacin.

PEXT

P

PEXTLa disminucin de la presininterior del recipiente

(o incremento del v aco)

Depresin = vaco

Medida de vaco diferencial:diferencia entre la resin

PINTes proporcional al nmero de

molculas qu e se han extrado

V (kPa) = P (kPa) - p (kPa)

atmosfrica y la del recipiente PINT < PEXT

Pint : Presin absoluta en elinterior del recipiente

V: Nivel de vaco del recipiente

p = P - V

Caso 2 (altitud 300 -700 m)

p = presin interior recipiente

P = presin atmosfrica

V = vaco interior recipiente

MEDIDA EN UNIDADES DE:

SITUACION

P = 100 kPa;

V = 50 kPa;

p = 100 - 50 = 50 kPa

P = 95 kPa;

V = 50 kPa;

p = 95 - 50 = 45 kPa

PRESION (kPa) VACIO (kPa)

100 0 Nivel del mar

75 25

50 50 Mitad de escala

25 75

0 100 Vaco absoluto


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ECUACIN GENERAL DE LOS GASES

En un gas ideal las propiedades fsicas de volumen, presin y temperaturaestn relacionadas entre si, por la ecuacin general de los gases, que se

puede expresar: "para una masa dada de gas, el producto de su presin porsu volumen, dividido por la temperatura absoluta es una constante".

cteT

VxP

P = presin absoluta

V = volumen

T = temperatura absoluta (t C + 273)

Cuando se pasa de una situacin inicial a otra, la ecuacin se puede expresar de laforma siguiente:

P1x V1 P2 x V2----------- = ----------

T1 = T2

P1 x V1 = P2 x V2

aire expandido: aire a presinInferior a la atmosfrica

aire libre: aire a presin atmosfrica


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Bomba de Vaco

P2 x V2V1 =

P2

102 x 1V1 = = 2,08 L

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El rendimiento (caudal de aire libre) de una bomba es menor cuantoms altitud tiene el lugar en que est trabajando .

Suponiendo una bomba situada a una altitud de 500 m (presin atmosfrica dereferencia de 95 kPa), si se aplica la ecuacin general de los gases se obtiene unaproporcin de 2,2:1, es decir se tiene un rendimiento aproximadamente un 10%inferior al que se obtendra si trabajase a nivel del mar.

V = vaco de trabajo = 50 kPa

P1 = 95 - 51 = 44 kPa

P2= 97 kPa

V2 = 1 L

97 x 1V1 = --------- = 2,2 L

44


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El nivel de vaco de trabajo tiene importancia pues cuantoms bajo es, mayor es el caudal ti l de la bomba.

Si consideramos una instalacin de ordeo a nivel del mar y con un nivel de vacode 44 kPa, aplicando la ecuacin general de los gases obtenemos una proporcinde 1,85 L, es decir un 7% ms de rendimiento que cuando se trabaja a un vaco de

.

V = vaco de trabajo = 44 kPa

P1 = 100 - 45 = 55 kPa

P2 = 102 kPa

V2 = 1 L

102 x 1V1= ---------- = 1,85 L

55

SISTEMAS DE VACIO

A .- Sistema esttico

B.- Sistema dinmico sin regulacin

C.- Sistema dinmico con regulacin


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SISTEMAS DE VACIO

D.- Sistema dinmico con regulacin y control de las revolucionesde la bomba

C1 = c

C1 = Caudal de la bombaque cambia segn lasnecesidades de la

Dispositivo encargado de mantener

Regulador

Sistema tradicional

El regulador tiene un orificio conectado con el exterior (presin atmosfrica),en el que se ajusta una vlvula con un peso (un muelle o una combinacin depeso y membranas), cuyo movimiento puede cerrar la entrada de aire odejarla abierta, parcial o totalmente. Por otra parte, el regulador estconectado directamente a la conduccin principal de aire.


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Principio de la regulacinPrincipio de la regulacin

Cmo funciona el regulador?Cmo funciona el regulador?

Pa: Presin atmosfrica

Pi: Presin Interior

M: Masa cont rapeso

En el equilibr io

Pa = Pi + M


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Pa x S = M + Pi x S

=

M = S x (Pa - Pi)

Peso Nivel de vaco

l vaco se regula variando el peso

M(P-p)=V=-------

SS = rea del orific io de entrada

REGUL DOR DE CONTR PESO

Carcasa del regulador

Peso

Vlvula

Entrada de aire

Tubera de vaco


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REGUL DOR DE MUELLE

Muelle

Vlvula

Entrada de aire

SERVOREGUL DOR


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Vaco ms bajo

ac o m s a o


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ac o m s a o

Vaco ms alto

Conducciones de aire

En el sistema de vaco hay una corriente constante de aire expandido desdetodas las entradas hasta la bomba de vaco. Durante este recorrido el aire,como cualquier otro fluido, est sujeto a una serie de fenmenos fsicos talescomo, prdidas de energa por rozamiento, aumento de su velocidad en losestrechamientos, cambios de la presin, etc.

s rec amen os, co os, p ezas en , me ros peque os pro ucen ca asde vaco.

Las fugas en la conduccin de aire son en primer lugar absorbidas por elregulador, si son muy altas, superiores a la reserva real, el nivel de vacocae por debajo del vaco de trabajo.


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En una conduccin la cada de vaco vara segn la siguiente expresin:

C2 x LV vara segn --------

D5

=

C = caudal de aire que pasa por la instalacin

D = dimetro de la conduccin

L = longitud de la conduccin

Es decir, cuanto MAYOR SEA LA LONGITUD de la conduccin de aireMAYOR DIFERENCIA DE VACO habr entre los extremos de sta.

Por otra parte, si se REDUCE A LA MITAD EL CAUDAL DE AIRE quepasa por una conduccin (por ejemplo, al realizar una anillo), la CADA DEVACO EN ESE TRAMO SE DIVIDE POR CUATRO.

Si se DUPLICA EL DIMETRO INTERNO de la conduccin con el mismocaudal de aire, LA CADA DE VACO SE DIVIDE POR 32.

FUGAS Y CAIDAS DE VACO

Entradas de aire constantes no previstas en la instalacin


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Las fugas son indeseables y hacen que la instalacin tenga menor

rendimiento (menor reserva real). Si son superiores a la reserva real,hacen caer el vaco.

os me ros peque os e as con ucc ones e a re y ec e, as comolas restricciones, hacen que el vaco vaya disminuyendo

El mecanismo de la pulsacin se realiza en el pulsador que es un dispositivo queproduce cambios cclicos de presin atmosfrica y vaco, transmitindolos a lacmara de pulsacin a travs del tubo largo de pulsacin, distribuidor del colectory tubo corto de pulsacin.

Sistema de pulsacin

Fase de ordeo Fase de masaje


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PULSACIN

Se imposib ilita el ordeo completo del animal

El riesgo de lesiones en el pezn es muy alto

El ordeo es doloroso

Se necesita restablecer el riego sanguneo en el pezn


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Ciclo de pulsacin

Se llama ciclo de pulsacin a una secuencia completa de los movimientos

del manguito de ordeo. Este ciclo se puede obtener grficamente medianteun registrador de vaco colocado a la entrada de la cmara de pulsacin.

Si se analiza la grfica se pueden definir las cuatro fases siguientes:

aa) Aumento de vaco------------ x 100 (%)

+ b + c + d

FASES

b

b) Vaco mximo (ordeo)----------- x 100 (%)a + b + c + d

porcentaje del ciclo total est definida enla norma UNE 68050 por los puntos deinterseccin del grfico con los niveles devaco correspondiente a 4 kPa por debajodel vaco normal de trabajo y por encimade la presin atmosfrica.


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c

c) Fase de disminucin de vaco ----------------- x 100 (%)a + b + c + d

dd) Fase de vaco mnimo (masaje) ---------------- x 100 (%)

a + b + c + d

Las caractersticas del funcionamiento del pulsador vienen definidas por losparmetros siguientes:

FRECUENCIA DE PULSACIN: nmero de ciclos de pulsacin por minuto.

RELACIN DE PULSACIN: porcentaje de los tiempos de aumento de vaco, ,

en la cmara de pulsacin, es decir:

a + b

-------------------- x 100 ( )

a + b + c + d

PULSACIN SIMULTANEA: los movimientos cclicos de todos los manguitosde ordeo de un ue o de ezoneras se roducen al mismo tiem o.

PULSACIN ALTERNADA: los movimientos cclicos de la mitad de los manguitosde ordeo de un juego de pezoneras se alternan con la otra mitad.

COJEO: diferencia, en unidades de porcentaje, entre las relaciones de pulsacinde los dos lados de un pulsador con pulsacin alternada


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Blue= Air Red= Milk Violet= Air+Milk

Circulacin de aire y leche en una instalacin


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Circulacin de la leche por las conducciones

fundamentos físicos del ordeño mecánico

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