HIDRAULICA Y NEUMATICA

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Definicin de Hidrulica

La palabra "Hidrulica" procede del vocablo griego "hydor" que en castellano significa agua; trataba todas las leyes en relacin con el medio agua.

Hoy, al trmino "hidrulica", se le atribuye el significado de transmisin y control de fuerzas y movimientos por medio de lquidos.

Es decir, se utilizan lquidos para la transmisin de energa. En la mayora de los casos se trata de aceite mineral pero tambin puede pueden ser lquidos sintticos, agua o una emulsin aceite agua.

PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

DEFINICION DE FLUIDO Los fluidos son sustancias capaces de fluir> y que se adaptan a

la forma de los recipientes que los contienen. Cuando estn en equilibrio, los fluidos no pueden soportar fuerzas tangenciales o cortantes. Todos los fluidos son compresibles en cierto grado y ofrecen poca resistencia a los cambios de forma.

Los fluidos pueden dividirse en lquidos y gaseosos. Las diferencias esenciales entre lquidos y gases son:

(a) los lquidos son prcticamente incompresibles y los gases son compresibles

(b) los lquidos ocupan un volumen definido y tienen superficies libres mientras que una masa dada de gas se expansiona hasta ocupar todas las partes del recipiente que lo contenga.

PESO ESPECFICO. Es el peso de una sustancia por unidad de volumen. Se

acostumbra a designar el peso especfico por la letra griega (gama).

= W / VW = Peso de la sustanciaV = Volumen

Se acostumbra a dar el peso especfico en Kg/m ; Gr/dmEl peso especfico de una sustancia cambia con la temperatura. El mercurio, por ejemplo, posee un peso especfico de 13,376 Kg/m a -10C y 12,745,5 a 70C.

Densidad

Es la masa de un cuerpo por unidad de volumen. La densidad es la masa por unidad de volumen. Se acostumbra a designarla

con la letra griega (ro).Densidad = Masa / Volumen

= m / V

Densidad relativa, eso significa la relacin entre la densidad de un cuerpo y la densidad del agua a 4 C, que se toma como unidad.

La densidad relativa del mercurio es 13,6, esto significa que el mercurio es 13,6 veces ms pesado que el agua (comparando su peso o masa con el peso o masa del agua).

Ejemplos

tC Relativo

Agua dulce 4 1

Agua de mar 4 1,02-1,03

Gasolina 15 0,70-0,75

Mercurio 0 13,6

Viscosidad Se define como viscosidad, al rozamiento

interno en un fluido. A causa de la viscosidad, es necesaria una

fuerza para que una capa del lquido se deslice sobre la otra, cuando hay una capa de lquido entre ambas.

La viscosidad de un lquido decrece con la temperatura.

Una definicin clsica de viscosidad es la de resistencia del fluido a fluir.

Viscosidad Dinmica Absoluta Representa la viscosidad real de un lquido y se

obtiene mediante un sistema de depresin de precisin, se mide el tiempo necesario para llenar de abajo hacia arriba una cavidad unida a un tubo capilar, pero situada por encima de l, de forma que el fluido analizado pase primero por el tubo (por aspiracin), para entrar a continuacin en la cavidad.

Viscosidad Cinemtica Absoluta Se define como el tiempo que demora en pasar

el lquido de arriba abajo (por su propia masa).

Esta viscosidad se obtiene por derramamiento : despus de haber llenado por aspiracin la cavidad (continuacin del ensayo de viscosidad dinmica), se mide el tiempo necesario para el paso del fluido a travs del tubo capilar.

Existen varios instrumentos para determinar la viscosidad cinemtica , entre ellos estn

los usados por : SAYBOLT REDWOD ENGLER

SAYBOLT

ndice de Viscosidad Se define como un coeficiente que permite juzgar el

comportamiento de la viscosidad de un fluido, est en funcin de la elevacin o disminucin de la temperatura a que esta sometido el fluido.

En el lenguaje comn la denominacin S.A.E. (Society of Automovile Engines ), seguida de un nmero se utiliza corrientemente para designar el ndice de viscosidad de un aceite . Cuanto mayor sea el ndice de viscosidad, tanto menor ser la variacin de la viscosidad de ste con las variaciones de temperatura.

Determinacin del ndice Para poder determinar el ndice de viscosidad de los aceites se dijo lo sgte: - El coeficiente 0 a un aceite de naturaleza asfltica (de viscosidad muy inestable bajo la

influencia de la temperatura) ; - El coeficiente 100 a un aceite de naturaleza parafnica (de viscosidad bastante estable

bajo la influencia de la temperatura) ; Se ha de destacar que estos dos fluidos "patrn" tienen una viscosidad idntica a 98,8

C .Por el contrario a 37,8 C la viscosidad de estos aceites es completamente diferente, como se puede observar en la figura.

La determinacin se realiza por comparacin entre los productos de naturaleza parafina y asfltica, teniendo en cuenta la siguiente formula :

I.V. : 100 x L - U / L - H L : viscosidad a 100 F ( 37.8 C ) aceite asfalto ;

H : viscosidad a 100 F ( 37.8 C ) aceite parafino ; U : viscosidad a 100 F ( 37.8 C ) aceite analizado ;

Ley de la continuidad Establece que el caudal es constante a lo largo de un

circuito. Supongamos una tubera de la forma de la figura

Q(punto 1) = q(caudal punto 2)

Teorema de Bernoulli Dice que la energa total de un fluido permanece constante

en cualquier punto del circuito hidrulico. La energa total del aceite en un punto de la instalacin es la

suma de tres energas: Eh = m *g* h donde, Eh = Energa potencial. m = Masa. g = Gravedad. h = Altura. No es tenida en cuenta en hidrulica, salvo en mquinas o

instalaciones de ms de 10 m de altura (alguna prensa).

Energa de presin (Ep) Es la energa que contiene un cuerpo cuando est

comprimido a una presin y que es capaz de entregar cuando se libera:

Ep = P (presin) * V (volumen) Energa cintica (Ec) Ec = 1/2 m (masa) * V2 (velocidad) En los circuitos hidrulicos la velocidad del aceite no

debe pasar de 7 m/seg.

PASCAL

Una caracterstica de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre cualquier partcula del fluido es la misma en todas las direcciones. Si las fuerzas fueran desiguales, la partcula se desplazara en la direccin de la fuerza resultante. De esto se deduce que la fuerza por unidad de superficie que el fluido ejerce sobre las paredes del recipiente que lo contiene es perpendicular a la pared en cada punto sea cual sea su forma. Si la presin no fuese perpendicular el fluido se movera a lo largo de la pared.

El principio de Pascal afirma que la presin aplicada sobre el fluido contenido

en un recipiente se transmite por igual en todas las direcciones y a todas partes del recipiente, siempre que se puedan despreciar las diferencias del peso debidas al peso del fluido.

Este principio tiene aplicaciones muy importantes en hidrulica, y fue

formulado por primera vez en una forma ms amplia que la de Arqumedes por Pascal en 1647.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOBSICO DE UN CIRCUITO HIDRULICO

Fase 1: En la fase 1 o ciclo de admisin la vlvula antirretorno de salida est cerrada por la presin debida a la carga y la vlvula de entrada se abre para permitir que el lquido (aceite hidrulico) del tanque llene la cmara de bombeo

Fase 2: En la fase 2, el pistn dela bomba es empujado hacia abajo. La vlvula antirretorno de entrada est cerrada por la presin y la vlvula de salida se abre. Se bombea un poco de lquido hacia el pistn mayor para elevarlo

Para hacer descender la carga se abre una tercera vlvula de aguja, que abre un pasaje debajo del pistn mayor hacia el tanque . La carga empuja entonces al pistn hacia abajo y obliga al lquido a entrar en el tanque

Principios de neumtica

La densidad de los cuerpos cambia con la presin y la temperatura. Los gases son ms sensibles a los cambios de densidad que los slidos y lquidos.

Al no existir un cambio de masa y si lo puede hacer el volumen ocupado por dicha masa, acontecer que al haber un aumento de volumen hay una disminucin de la densidad, al haber una disminucin del volumen existir un aumento de la densidad. Este volumen puede cambiar con la presin y la temperatura.

PRESIN COMO CONCEPTO

Se entiende por presin a la fuerza aplicada por unidad de rea en la cual se aplica esa fuerza (matemticamente). Tambin podemos decir que la presin es la resistencia a comprimir por una fuerza externa. Su frmula es:

P = FA

Presin en un slido Si un cuerpo slido de peso W se encuentra apoyado

sobre una superficie horizontal y A es su rea de contacto, la presin del cuerpo sobre la superficie A est dada por:

P = W

ALa fuerza es considerada normal (perpendicular) a la superficie de rea A. De esta forma si el slido pesa 400 Kg y el rea de apoyo es de 100 cm2 se obtendr que la presin que el slido ejerce sobre el rea es de:

P = 400100

P = 4 Kgcm2

A

EJEMPLO

Presin en un lquido La presin en un lquido es la debida al peso de este lquido encerrado en un

estanque. Apliquemos el concepto de presin en un slido al siguiente ejemplo: Un estanque, como el de la figura, contiene un fluido de densidad conocido. Cul es

la presin que el lquido ejerce sobre el fondo del estanque?

A

Para dar respuesta, considrese un cilindro de lquido de rea A y alto h, se tendr entonces que:

P = W (peso)A (rea)

Donde, W = Volumen del cilindro * peso especfico P = Volumen del cilindro * peso especfico

rea Pero, peso especfico = densidad * Fuerza de gravedad (9,8 m/seg2) P = Volumen del cilindro * densidad * Fuerza de gravedad

rea Y, por ltimo, volumen del cilindro = rea * altura P = rea * altura * densidad * Fuerza de gravedad

rea

La ecuacin es finalmente: P = altura * densidad * Fuerza de gravedad P = h * * g O bien: P = altura * peso especfico P = h *

A

De este resultado se desprende que la presin depende de la altura del lquido medida hasta la superficie libre. El ejemplo de la figura muestra dos manmetros a diferentes alturas por ser la altura directamente proporcional a la presin podemos afirmar que la presin medida en el primero ser mayor a la medida en el segundo.

Presin en un gas "La presin que ejerce un gas sobre las paredes

de un recipiente que lo contiene se distribuye sobre toda la superficie en forma igual" (ley de Pascal).

GAS

Presin en un gas Las molculas de los gases estn chocando continuamente sobre

las paredes del recipiente, ejerciendo sobre ellas una fuerza por unidad de rea producto del movimiento cintico molecular.

Si se calienta el gas, las molculas de aire adquieren mayor movimiento (ms energa cintica de las molculas) aumentando as la presin. Ms cantidad de molculas y con mayor intensidadchocan sobre la misma rea.

GAS

Presin en un gas Si reducimos el volumen del recipiente y pensamos que

la temperatura no variar, la energa cintica de las molculas se mantendr al igual que la fuerza con que golpean sobre la superficie, pero el rea al ser menos provocar un aumento de la presin (segn la frmula).

P = FA

GAS

PRESIN ATMOSFRICA O BAROMTRICA

PRESIN ATMOSFRICA O BAROMTRICA

Definicin: La masa de aire que rodea a la tierra es atrada a sta por la

fuerza de gravedad lo que hace que sobre todos los cuerpos y superficies terrestre pese una columna de aire. El peso de esta columna de aire que acta en cierta rea es llamada presin atmosfrica.

Se ha determinado que la presin atmosfrica es igual al valor de una columna de mercurio de 760 mm (760 mm Hg), experimento realizado a nivel del mar.

El tubo con mercurio de la FIGURA no se vaca gracias a la presin que ejerce el peso del aire sobre el recipiente de mercurio. O sea, que la presin que ejerce el aire es igual al peso del mercurio que permanece en el tubo.

Por ser iguales y contrarias la fuerza producida por el mercurio y la presin atmosfrica se anulan produciendo el equilibrio de fuerzas y el movimiento de bajada de la columna de mercurio cesa.

Como la presin atmosfrica depende de la fuerza de gravedad podemos decir que al ir subiendo sobre el nivel del mar, esta presin disminuye hasta anularse en la estratosfera, donde no hay aire.

En la siguiente tabla se indica la presin atmosfrica a diferentes alturas en kg/cm Altitud en

metrosPresin en

kg/cmAltitud en

metrosPresin en

kg/cm

0 1,033 1000 0,915100 1,021 2000 0,810200 1,008 3000 0,715300 0,996 4000 0,629400 0,985 5000 0,552500 0,973 6000 0,481600 0,960 7000 0,419700 0,948 8000 0,363800 0,936 9000 0,313900 0,925 10000 0,270

PRESIN MANOMTRICA Y ABSOLUTA

La presin manomtrica es aquella que toma como cero la presin atmosfrica

Los valores superiores a cero son considerados como presin y los bajo a cero son llamados valores negativos o de vaco.

Cuando se obtiene una lectura de cero es la presin atmosfrica la leda.

La presin absoluta, en cambio, no tiene valores negativos o de vaco. El cero es el mismo que el cero de la presin atmosfrica, o sea, el cero absoluto.

Al observar la escala de la FIGURA podemos decir que:

Presin absoluta = presin atmosfrica + presin manomtrica El signo negativo nos dir si se trata de vaco (segn la presin

manomtrica.) O sea, Presin absoluta = 760 + 100 (mm Hg)

= 860 (mm Hg)

PRESIONES EN FLUIDOS EN MOVIMIENTO

Cuando los fluidos se encuentran en movimiento surgen los conceptos de presin esttica y presin dinmica.

En la FIGURA 1 no tenemos circulacin de aire. Los manmetros se equilibran gracias a la presin atmosfrica.

Si tenemos un tubo de ventilacin abiertos en ambos extremos y hacemos circular aire a travs de este, por medio de un ventilador, obtendremos cierto comportamiento de los dos tubos en U (manmetros) conectados al flujo de aire.

En la FIGURA 2 circula aire a baja velocidad lo que provoca el desnivel de los manmetros, pero mientras A indica vaco, B indica presin.

Si aumentamos la velocidad del aire (ver FIGURA 3) los desniveles aumentan ms.

De esto podemos concluir que la presin vara entre un fluido enDe esto podemos concluir que la presin vara entre un fluido en reposo (caso 1) reposo (caso 1) y uno en movimiento (caso 2 o 3) y que, adems, esta variacin dy uno en movimiento (caso 2 o 3) y que, adems, esta variacin depende de la epende de la velocidad del fluido.velocidad del fluido.

La presin en A se llama presin esttica y la medida en B es llamada presin dinmica.

La velocidad que adquiere el fluido dentro del tubo no es igual en cualquier punto. Junto a las paredes del tubo la velocidad del fluido es prcticamente 0 (cero) en cambio en el centro del tubo es mximo.

En la FIGURA 4 podemos observar la diferencia de velocidades, producto de las turbulencias producidas en el flujo.

Por lo dicho anteriormente podemos concluir que la presin esttica y dinmica, medidas en el centro es mayor a la presin esttica y dinmicas medidas ms cerca del tubo.

ESTATICA DINAMICA

TIPOS DE FLUJOS

Flujo es la forma de circulacin que tienen los fluidos.

Puede ser: Flujo laminar. Flujo de transicin. Flujo turbulento.

Flujo laminar Una circulacin es laminar cuando el trayecto recorrido

por el fluido no se ve perturbado por ninguna turbulencia importante. En una circulacin de este tipo, las partculas que constituyen el fluido circulan paralelamente entre s.

Flujo turbulento Una circulacin es turbulenta cuando el

fluido tiende a separarse. En una circulacin de este tipo el fluido se agita.

Flujo de transicin:

Es una circulacin intermedia (entre laminar y turbulenta)

CADA DE PRESIN

Las prdidas de presiones traen como consecuencias una prdida de energa lo que se traduce en un bajo rendimiento de la red de aire comprimido.

La mayor parte de los equipos y herramientas neumticas estn construidos para obtener su mximo rendimiento a una presin de trabajo comprendida entre 6 y 7 bar.

La presin desarrollada por el compresor es normalmente de 7 bar, pero esta no es la presin que recibirn las herramientas y equipos neumticos en los lugares de aplicacin o puntos de consumo, ya que entre el compresor y los lugares de consumo existen por lo menos un depsito de aire, unidades de depuracin, tuberas y sus curvas, filtros, etc. que impiden el aprovechamiento total de la energa contenida en el aire a la salida del compresor.

Los fabricantes de elementos neumticos deben procurar que la prdida de presin se mantenga dentro de un lmite. Se recomienda que la cada de presin total de una instalacin (redde aire comprimido) se establezca en un mximo de 0,6 bar Esto significa si del compresor obtenemos una presin de 7 bar, debemos sensar en los lugares de consumo una presin de 6,4 bar. Tabla de referencia

Refrigerador posterior de agua 0.09 barRefrigerador posterior de aire 0.09 bar

Secador Frigorfico 0.20 barSecador por absorcin 0.30 bar

Separador cermico 0.10 barRed de tuberas 0.14 bar

Filtros en general 0.14 bar

MANMETROS

Es un instrumento que se utiliza para medir valores, ya sea, de presin (+) o de vaco (-) teniendo en cuenta que el cero de su escala coincide con la presin atmosfrica.

Las unidades ms utilizadas son el Kg./ cm2; lb /pulg2 o PSI. Adems existen otras unidades como pulgadas o milmetro de columna de agua (H2O), es decir, la altura de una columna de agua que da la misma presin o fuerza por unidad de aire; pulgada o milmetro de mercurio ("Hg o mm Hg); presin de vaco en pulgadas o milmetros de vaco con respecto al dato de presin atmosfrica; el kilopondio por centmetro cuadadro(Kg/cm2)

Tipos de manmetros: Manmetros de tipo hmedo.

Manmetro de Bourdon.Manmetro de diafragma

MANMETRO DE TIPO HMEDO Tubo en "U" Para efectuar la medicin se constata que las dos columnas de

fluido se encuentren coincidiendo con el cero de la escala. En la FIGURA 1 (caso b) podemos apreciar una diferencia de altura en la escala provocada por la presin que desplaza el lquido. La lectura obtenida ser la altura de la columna expresada en milmetros (mm) o en pulgadas (") dependiendo de la graduacin de la escala.

PUEDE CONTENER AGUA O MERCURIO, EL MERCURIO SE

UTILIZA PARA MAYORES PRESIONES.

El manmetro de cubeta es muy similar al de tubo en U, se usa generalmente con mercurio, para presiones altas.

MANMETRO BOURDON

El tubo de Bourdon de la FIGURA es uno de los primeros manmetros mecnicos y el de mejor resultado. Puede medir desde 0,35 Kg/cm2 hasta 700 Kg/cm2 con una precisin de hasta +2,5 % de la desviacin total. Son sensibles ante los golpes y a las pulsaciones de presin. Una forma de impedir pulsaciones es a travs de vlvulas de estrangulamiento.

La presin se encarga de extender el muelle tubular.(rojo) el cual transmite el movimiento por medios mecnicos a la aguja.

El tubo de Bourdon En la FIGURA podemos observar la forma que tiene el

tubo de actuar cuando recibe una presin. En caso que esta seal sea de depresin el tubo se contrae entonces el movimiento ser contrario al indicado por la figura.

MANMETRO DE DIAFRAGMA

Son adecuados para presiones bajas de mx. 1 Kg/cm2. Adems, son bastantes sensibles.

TRATAMIENTO DEL AIRE ASPIRADO

El aire aspirado por un compresor, contiene una cantidad de agua en funcin a la temperatura ambiente y de la humedad relativa.

Tambin puede contener vapores qumicos, que pueden ser cidos, que daan al compresor y equipos purificadores de aire (contaminantes).

La calidad del aire se clasifica de acuerdo a normas. Para deshumificar el aire podemos elegir diferentes formas de secado. Conseguir la esterilizacin del aire es muy difcil pero necesaria, por ejemplo, en hospitales o en la industria alimenticia.

TRATAMIENTO DEL AIRE A LA SALIDADEL COMPRESOR

Una de los principales problemas en instalaciones neumticas es el de obtener un aire de buena calidad. Se entiende como aire de buena calidad a aquel, que aparte de estar libre de impurezas, que este libre de vapores de agua o que no produzca condensacin de esta en las caeras. Los medios para disminuir la cantidad de agua presente en el aire a la salida del compresor son:

Refrigerador posterior.Secador.

La correcta disposicin de los equipos de secaje mencionados es importante para lograr la mayor eficiencia de ellos.

REFRIGERADOR POSTERIOR

Son intercambiadores de calor que estn ubicados a la salida del compresor. No existe ningn elemento entre ellos. Tienen como funcin disminuir el contenido de humedad en el aire comprimido. Puede condensar ente el 50 y 80 % de toda la humedad que aspira el compresor. Al bajar la temperatura del aire comprimido se obtiene la condensacin de los vapores de agua presente en ste.

SECADORES Los secadores se pueden dividir en dos tipos: Frigorfico.

De adsorcin. Se pueden ubicar antes o despus del depsito. Tienen como funcin disminuir el porcentaje de vapor de agua

que contiene el aire comprimido, de manera que a travs de un proceso de enfriamiento logre alcanzar una determinada temperatura lmite (punto de roco) en donde no se presenta condensacin alguna.

No siempre se utiliza un secador en una instalacin neumtica. Se utiliza en instalaciones en donde sea indispensable un aire totalmente seco, como por ejemplo, en donde exista gran cantidad de instrumentos, industrias qumicas y petroqumicas.

Descripcin de las unidades preparadoras de aire.

COMPRESORES NEUMATICOS

El compresor es el elemento que se encarga de abastecer la demanda de aire existente en el circuito neumtico, a la presin deseada y al caudal necesario para el buen funcionamiento del elemento neumtico. La entrega de aire se debe ajustar a los requerimientos exigidos en ese momento, con lo cual la entrega de aire comprimido debe regularse, esto se realiza a travs de sistemas de regulacin de capacidad.

REGULACIN DE LA CAPACIDAD

Es necesario que cada compresor posea un sistema de regulacin de manera de ajustar el suministro de aire producido por los compresores a los requerimientos solicitados por los consumos. El tipo de control a elegir va a depender de las caractersticas del compresor, de la unidad de accionamiento y del sistema o red de distribucin. El control puede ser manual o automtico.

TIPOS DE REGULACIONES: Regulacin en compresores alternativos.

Regulacin en compresores dinmicos.

Los compresores son mquinas que aspiran aire ambiente (a presin atmosfrica) y lo comprimen hasta lograr una presin superior.

Existen dos tipos bsicos de compresores: Compresores de desplazamiento positivo.

Compresores dinmicos.

En la FIGURA se muestra un esquema en el cual se aprecia los variados tipos de compresores existentes.

Cada compresor posee un sistema de refrigeracin que permita un mayor rendimiento, en algunos casos la refrigeracin es por etapas (refrigeracin intermedia) siempre y cuando el compresor sea de dos o ms etapas, lo que permite reducir an ms las prdidas de potencia y adems incrementa la densidad del aire.

Otro factor a considerar en un compresor es la lubricacin, ya que una lubricacin adecuada permitir un rendimiento mayor de la mquina y tambin una mayor fiabilidad y una disminucin en los costos de mantencin.

Cada compresor posee distintas caractersticas que se tienen que tomar en cuenta a la hora de elegir un compresor, en la eleccin de un compresor se tomar en cuenta la capacidad de aire que necesitar el interesado y adems una serie de otros factores, ya sea tcnicos y econmicos.

COMPRESORES DE DESPLAZAMIENTO

POSITIVO

En los compresores de desplazamiento positivo, el aumento de presin se produce, cuando el volumen ocupado por el aire (o un gas) se reduce. Las mquinas de este tipo pueden, por otra parte subdividirse en alternativas y rotativas. Dependiendo de su diseo aparecen otros tipos.

COMPRESORES ROTATIVOS

Paletas.Anillo lquido.Roots.Tornillo.

COMPRESORES DE PALETAS

Este tipo de compresor lleva un rotor cilndrico dentro de una carcasa cilndrica o estator. El rotor lleva un nmero de paletas radiales metidas en unas ranuras dispuestas para tal efecto. Cuando el rotor gira accionado por el motor, las paletas se desplazan contra las paredes del estator, debido a la fuerza centrfuga. El volumen del aire aspirado por el compresor va entrando en la cmara comprendida entre dos paletas consecutivas, zona de mayor excentricidad al girar el rotor, el volumen entre las paletas va disminuyendo y el aire se comprime hasta llegar a la lumbrera de descarga.

Una de las principales desventajas de los compresores de paletas, las impone la friccin en la punta de las paletas, los esfuerzos de flexin y los lmites en la longitud de ellas.

COMPRESOR DE ANILLO LQUIDO Estos tipos de compresores no son muy utilizados,

ya que generan presiones muy bajas, pero debido a su hermeticidad son aplicados como bombas de vaco. Adems se caracterizan por trabajar libres de aceite.

En la FIGURA se muestra este tipo de compresor con todos sus elementos que lo componen. Esta compuesto por un rotor, en el que se montan una serie de labes fijos y una carcasa o cilindro, de tal forma que la cmara entre labes y cilindro, vara cclicamente por cada revolucin del rotor. El cilindro est parcialmente lleno de lquido. Durante su funcionamiento, el lquido sale proyectado contra el cilindro, merced a la accin ejercida por los labes. La fuerza centrfuga, hace que el lquido forme un anillo slido sobre el cilindro, cuya pared interior vara en su distancia desde el rotor, en la misma medida en que lo hace la pared del cilindro. De esta manera, el volumen entre labes, vara cclicamente, de forma similar a como ocurre en un compresor de paletas.

COMPRESOR ROOTS

Estos compresores tienen su aplicacin para bajas presiones.

Esta formado por un estator dentro del cual giran dos rotores de perfiles idnticos en forma de 8 a velocidad angular constante, en sentido inverso el uno del otro. La rotacin de los rotores esta sincronizada por un juego de engranajes exteriores, lubricados por bao de aceite.

Cabe destacar, que los rotores no rozan entre s, ni con el estator. Estos compresores transportan del lado de aspiracin al de compresin el volumen de aire aspirado, sin comprimirlo en este recorrido.

Este tipo de compresores son exentos de aceite, debido a que no existe friccin entre los rotores.

COMPRESOR DE TORNILLO

Este tipo de compresores puede funcionar a velocidades elevadas, ya que no existen vlvulas de aspiracin/impulsin ni fuerzas mecnicas que puedan generar desequilibrios. El compresor de tornillo consta de un rotor macho y de un rotor hembra. El rotor macho posee 4 lbulos y gira a un 50 % ms rpido que el rotor hembra que tiene seis acanaladuras.

La compresin del aire ocurre entre los lbulos y las acanaladuras. La entrada y salida del aire, hace abrir y cerrar automticamente por los extremos de los rotores al girar stos.

Pistn (simple y doble efecto).Diafragma.

COMPRESORES ALTERNATIVOS

COMPRESOR DE PISTN Este tipo de compresores son uno de los ms utilizados en la actualidad. Para lograr el ingreso y evacuacin del aire en el momento adecuado se

utilizan vlvulas de aspiracin y vlvulas de impulsin. La vlvulas de aspiracin, permiten el paso del aire atmosfrico al

interior del cilindro ya que en el movimiento de descenso del pistn se crea una depresin o vaco.

COMPRESORES DE DIAFRAGMA Son del tipo exentos de aceite

que utilizan una membrana flexible o diafragma, en lugar de pistn.

El diafragma puede activarse mecnica o hidrulicamente. En la FIGURA se observa un compresor de este tipo, en donde el accionamiento es mecnico, esto se realiza a travs de una excntrica enchavetada al eje de accionamiento del compresor y por medio de una biela se transmite movimiento alternativo al diafragma.

COMPRESORES DINMICOS

LOS COMPRESORES DINMICOS MS UTILIZADOS SON:

Compresor centrfugo.Compresor axial.

COMPRESOR CENTRFUGO En los compresores centrfugos el desplazamiento del fluido es

esencialmente radial. El compresor consta de uno o ms impulsores y de un nmero de difusores, en los que el fluido se desacelera. El fluido aspirado por el centro de una rueda giratoria, ojo del impulsor, es impulsado por los alabes de sta y debido a la fuerza centrfuga, hacia los canales del difusor. Despus de que la energa cintica se ha convertido en presin, el fluido es conducido hacia el centro del prximo impulsor y as sucesivamente.

IMPULSORES DE UN COMPRESOR CENTRFUGO

Los impulsores se clasifican segn la direccin de curvatura de sus labes. Las aletas o labes estn curvados hacia delante , en sentido radial o hacia atrs

COMPRESOR CENTRFUGO

En los compresores de eje mltiple con refrigeracin intermedia,las turbinas estn en forma independiente, pero interconectadasentre s de acuerdo con el progreso de la compresin. Esta disposicin permite dimensionar la la etapa de acuerdo con su funcin, adems de permitir la refrigeracin entre cada una y lasiguiente mejorando de esta manera su rendimiento.

Compresores de eje mltiple

Las velocidades de funcionamiento de este tipo de compresor, estn comprendidas entre 20.000-100.000 r.p.m. , debido a las elevadas velocidades con que se construyen los compresores dinmicos de tamao medio, se utilizan cojinetes amortiguadores, en lugar de los rodillos, que son los que incorporan los compresores de desplazamiento.

COMPRESOR AXIAL Este tipo de compresor se caracteriza por entregar un caudal muy

grande (500.000 m/h ), pero como contrapartida su presin mxima llega a los 4 bar. Como su nombre lo indica, posee un flujo axial en la direccin del eje. El gas pasa axialmente a lo largo del compresor, a travs de hileras alternadas de paletas, estacionarias y rotativas, que comunican cierta velocidad al gas o energa, que despus se transforma en presin. La capacidad mnima en este tipo de compresores, viene a ser del orden de los 15 m/s.

Los compresores axiales son ms adecuados, para aquellas plantas que precisen grandes y constantes caudales de aire. Una aplicacin muy frecuente es el soplado de los altos hornos. Normalmente se utilizan para capacidades alrededor de los 65 m/s, y para presiones efectivas.

CILINDROS O ACTUADORES

Que es un cilindro?

El cilindro es el elemento productor del trabajo. Se encarga de transformar la energa esttica del aire comprimido, en trabajo mecnico, producido por su carrera de avance y retroceso, mediante la induccin de la sobre presin. El aire a presin tiende a expandirse para equilibrarse con la atmsfera.

Qu deberamos esperar de un buen cilindro?

1. - Que exista en el tamao que se necesita.

2. - Que su rozamiento interno sea lo ms bajo posible.

3. - Que su montaje o instalacin sea simple y rpido.

4. - Que su vida til sea lo ms larga posible.

5. - Que exista una variedad importante de diseo para poder adaptarlo a nuestra necesidad.

6. - Que pueda resistir los esfuerzo de traccin y compresin, as como la temperatura, sin deformarse.

Los cilindros se pueden clasificar en: Cilindros de Simple efecto. Cilindros de Doble efecto. Cilindros de Construccin especial.

CILINDROS DE SIMPLE EFECTO

El cilindro de simple efecto slo puede producir trabajo en una sola direccin del movimiento.

Normalmente la carrera de retorno se efecta por medio de un muelle helicoidal o una fuerza externa.

Cuando se utilicen cilindros de simple efecto, debe tenerse en cuenta la limitacin de la fuerza disponible del cilindro durante la carrera de retorno producida por el muelle, ya que la misma disminuye a lo largo de dicha carrera.

Se clasifican en: Cilindro de mbolo.

Cilindro de membrana.

Cilindro de mbolo. Son los ms usados en la neumtica. Entra el aire en la cmara del cilindro (P). El vstago del

cilindro sale. Al poner en escape el cilindro, los muelles y empujan mbolo y al vstago del cilindro a su posicin inicial.

Cilindro de mbolo El tubo del cilindro se fabrica generalmente de tubo de

acero estirado (aluminio o latn de cobre) sin soldadura. A las superficies interiores de deslizamiento se les da un acabado de precisin o un rectificado (bruido).

Tambin existen tubos no metlicos para aplicaciones ligeras, con materiales tales como: nylon, policarbonato, PVC rgido. Estos tienen bajo costo y se pueden usar en ambientes corrosivos. Su problema es la temperatura. Con temperatura elevada tendremos problemas de sellado.

Los cilindros de simple efecto pueden aplicarse en diferentes funciones

Amortiguacin del cilindro: Los cilindros son de accin rpida si sta no se

limita por estrangulamiento. El pistn tender a acelerar durante la carrera

disipando toda su energa (pistn y carga) en la tapa (extremo) al chocar con sta. Para evitarlo, se debe provocar el frenado hacia el final de la carrera; lo que generalmente se denomina amortiguacin.

Amortiguacin Mecnica:

La amortiguacin mecnica es muy sencilla. Esta consiste en la colocacin de un tope de algn material que sea capaz de absorber la energa cintica, tanto del pistn, como tambin de la carga que ste soporta. La FIGURA 3 muestra una forma simplificada de lo hablado

Amortiguacin Neumtica: Otra forma de amortiguar es a travs de cmaras de amortiguacin las

que pueden ir en una o ambas tapas del cilindro. Normalmente la longitud de amortiguacin es del orden de 2 3 cm. Conviene limitar dicha longitud a un mnimo prctico para no alargar demasiado el cilindro.

Una limitante de este tipo de amortiguacin es su casi ineficiencia a velocidades superiores a los 4,5 o 5,5 m/seg. A memos que el tramo amortiguado se alargase fuera de los lmites prcticos.

Un sistema bsico de amortiguacin es el expuesto en la FIGURA 4. En la etapa 1 el aire sale del cilindro por el conducto R, todava el cilindro no sufre la amortiguacin. En 2 comienza la amortiguacin cuando el pistn, por medio del diseo de su cabeza, obstruye el paso del aire que sale por R y este no tiene otra alternativa ms que salir por el orificio S, que es de mucho menor dimetro, producindose as la amortiguacin. De la inclinacin "a" depender la desaceleracin inicial, ya que le aire, cuando comienza la desaceleracin, encuentra como restriccin el paso "c" hasta que este sea ms pequeo que S. Cuando "c" es ms pequeo que S el aire le ser ms fcil por S siguiendo con la desaceleracin del pistn. Un ngulo recto provocar una desaceleracin inicial grande. La distancia "b" determina el tiempo de desaceleracin.

Otro tipo de amortiguacin es el que muestra la FIGURA 5 y se basa en lo anteriormente explicado. A este tipo se le conoce como neumtica como amortiguacin por vlvula de corredera. Al acercarse el mbolo al final de su carrera, la placa 2 asienta contra la cmara y cierra la salida principal. El aire de escapesale por los estrangulamientos (de color rojo). Algunos son regulables.

CILINDROS DE MENBRANA

Con este tipo de cilindros se puede obtener carreras cortas, que van desde algunos milmetros hasta un mximo de 50 mm. aprox. La carrera de retorno es realizada por un resorte llamadoantagonista o en casos en que la carrera del cilindro sea muy corta es la misma membrana la encargada del retroceso del vstago.

Tambin existen cilindros de membrana arrollante con una estructura similar al a anterior. Con este cilindro se pueden conseguir mayores carreras a las normales (50 a 80 mm.)

Es importante tener presente que durante el desarme se debe tener especial cuidado con la membrana, ya que, cualquier corte o fisura producen una rpida avera por las altas cargas que debe soportar la membrana.

CILINDROS DE DOBLE EFECTO

Siempre lo encontramos en forma de cilindro de mboloy posee dos tomas para el aire comprimido situadas a ambos lados del mbolo. El cilindro de doble efecto puede producir trabajo en los dos sentidos del movimiento.

Un cilindro de doble efecto se puede apreciar en la FIGURA

LA AMORTIGUACION DE ESTE TIPO DE CILINDROS ES LA MISMA QUE LOS DE SIMPLE EFECTO.

CILINDROS DE CONSTRUCCIN ESPECIAL

Cilindros sin vstago. La FIGURA muestra un cilindro de este tipo. Se trata de una camisa de material

antimagntico con un pistn que define dos cmaras hermticas. Este pistn presenta cavidades anulares transversales que alojan imanes permanentes. Esta situacin se repite en un mun exterior que abraza la camisa.

Montados como indica la figura, realizan entre s un acoplamiento magntico que obliga al mun exterior a seguir los movimientos del pistn interior.

La fuerza de arrastre axial depende de la intensidad de los imanes y del rea expuesta.

Es ms confiable que el cilindro de cables.

Cilindro de cable. El croquis de la FIGURA habla por si mismo de su

funcionamiento. El punto ms dbil de esta construccin es el sellado del cable.

Es siempre ms fcil y ms seguro sellar un vstago rgido y de superficie regular. Debido a su diseo admite carreras largas.

El cilindro de vstago pasante permite una mayor versatilidad en el aprovechamiento del movimiento.

Como caracterstica especial podemos decir que es el nico cilindro en donde la fuerza y velocidad de avance es igual a la de retroceso

CILINDROS DE IMPACTO

Estos cilindros poseen una alta velocidad de avance. Poseen una precmara en donde se acumula aire hasta alcanzar una cierta presin que es mayor a la de la cmara anterior (conectada a presin atmosfrica).

La velocidad de avance se consigue en un slo sentido. Se usan especialmente para remachar, estampar, etc.

CILINDROS DE ROTACION El propsito principal de estos cilindros es

entregar un movimiento circular. Son tambin llamados cilindros de rotacin limitada. Cubren generalmente ngulos de 90 hasta aproximadamente 360 y presentan en algunos casos posibilidades de regulacin.

En la FIGURA se muestra un croquis donde se aprecia el principio de funcionamiento de un actuador de giro limitado que aprovecha el movimiento lineal producidos por los pistones asociados a una cremallera que engrana con una rueda dentada.

Esta rueda dentada transforma en rotacin el movimiento lineal de los pistones.

La amplitud del giro depende de la longitud de las cremalleras.

CILINDROS TANDEM Se ponen dos cilindros de doble efecto colocados en serie de tal modo que se

suman las fuerzas producidas por ambos. Los cilindros Tndem son empleados cuando se necesita obtener fuerzas

superiores a la que se podra obtener con un dimetro determinado, o sea, con un mismo dimetro obtenemos fuerzas mayores.

El vstago del cilindro posterior va conectado mecnicamente al vstago del otro cilindro.

FIJACIONES

Existe una gran variedad de montajes para los cilindros. Su eleccin depender de la aplicacin que tenga ste. A continuacin se muestran las diferentes formas de montajes

DETECTORES DE POSICIN

Actualmente la forma ms usada para conocer la posicin del cilindro es, a travs, de interruptores para deteccin sin contacto en donde el disparo de seal es provocada por un campo magntico. El transmisor de seal elctrico consta de un contacto incorporado en el interior de un bloque de resina sinttica.

Al acercarse un campo magntico, este se cierra (imn permanente en el mbolo del cilindro) emitiendo, por tanto, una seal elctrica

DEPOSITOS O ACUMULADORES

Los depsitos son recipientes a presin destinados a almacenar el aire comprimido suministrado por el compresor. Este suele ubicarse lo ms cerca del compresor para que el tubo de descargapueda ser corto y eliminar los efectos de pulsacin.

Las funciones que desempea el depsito son las siguientes:

Amortiguar las pulsaciones del caudal de aire que provienen del compresor.

Satisfacer las demandas de caudal sin provocar cadas de presin.

Adoptar el caudal de salida del compresor al consumo de aire en la red.

Como intercamiador de calor.

Los accesorios que se incorporan al depsito son:

La vlvula de seguridad que permite la evacuacin total del caudal del compresor con sobrecarga que no excede del 10 %.

Manmetro que indica la presin del depsito.

Purga por evacuar la condensacin producido en el depsito.

Agujero de limpieza.

FILTROS