NEUMÁTICA E HIDRÁULICA 4ºESO · PDF fileNeumática y la...

TECNOLOGA 4ESO TEMA: NEUMTICA E HIDRULICA
NEUMTICA ENEUMTICA EHIDRULICAHIDRULICA
4ESO4ESO
ELABORADO POR: Pedro LandnEste obra cuyo autor es Pedro Landn ha sido publicada bajo una licencia deCreative Commons Reconocimiento-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional.
TEMA: NEUMTICA E HIDRULICA pelandintecno.blogspot.com PGINA 1 DE 24
http://www.pelandintecno.blogspot.com/http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/http://pelandintecno.blogspot.com.es/

I. INTRODUCCIN
Ya desde la antigedad, elhombre ha sabido aprovecharlas capacidades energticas delos fluidos a presin. Algunosejemplos de las primerasaplicaciones de dichos fluidosson el fuelle de mano paraavivar el fuego en fundicioneso airear minas de extraccinde minerales, instrumentosmusicales de viento, obras deriego en la antigua Mesopotamia, colectores de aguas negrasen Babilonia...etc..
Dos son las cienciasque estudian losfluidos en equilibrio yen movimiento, yasean gaseosos(Neumtica) olquidos (Hidrulica).Por tanto, podremosdefinir las
tecnologas neumtica e hidrulica como aquellastecnologas destinadas a aprovechar las capacidadesenergticas de los fluidos a presin para obtener untrabajo til y convertir los procesos manuales enautomticos o semiautomticos.
Presentar una lista de las aplicaciones actuales de laneumtica e hidrulica es un esfuerzo en vano, por lointerminable que sta podra resultar. En una apurada sntesis,la neumtica puede estar presente en cualquier procesoindustrial manual o semiautomtico que requiera incrementarsu produccin, aumentar la calidad del producto y mejorar sucalidad. La progresiva sustitucin de la energa humana porlas energas neumtica, hidrulica o elctrica responde sobretodo a un intento de minimizar los costes de produccin yconseguir la automatizacin de los diferentes procesosindustriales.
Actualmente los sistemas neumticos e hidrulicos seencuentran difundidos por todos los mbitos: riego decampos, instalaciones de agua potable y de desechos, envehculos de transporte, etc. Sin embargo, es en la industriadonde nos interesa conocer cual ha sido su implantacin. Loscircuitos neumticos e hidrulicos, son cada da msempleados en maquinaria de construccin (excavadoras,gras...), medios de transporte, en sistemas de fabricacin,ensamblaje y manipulacin, sistemas robot izados o industriasde procesos continuos...
En esta unidad estudiaremos qu son los circuitos neumticose hidrulicos, los elementos que los componen, cmofuncionan y alguna de sus aplicaciones. Tanto la neumticacomo la Hidrulica trabajan segn los mismos principios,presentando elementos comunes. Por tal motivo, para suestudio normalmente se comienza con el estudio de laneumtica, y a partir de sta con el de la hidrulica.
II. PRINCIPIOS BSICOS
Para comenzar con el estudio de ambas ciencias (laNeumtica y la Hidrulica, vamos a estudiar algunas de lasmagnitudes ms importantes que les afecta a los fluidos, ascomo alguna de sus propiedades.
1.PRESINSe define PRESIN como el cociente entre el valor de lafuerza aplicada sobre una superficie y el rea de sta.
)A(Superficie)F(Fuerza
)P(esinPr
En el Sistema Internacional (SI), la presin se mide enPascales. No obstante, por ser una unidad muy pequea, esms prctico el emplear otras unidades (bares, mm de Hg,atmsferas...) cuyas equivalencias se muestran acontinuacin:
ms
Kg
ms
mKg
m
)N(Newton)Pa(Pascal
2222111
1
1 atmsfera = 1,033 Kp/cm2= 1,01325 bares
1 atmsfera = 1,01325 Kg/cm2 = 1,01325105 Pascales
http://www.pelandintecno.blogspot.com/

Nota: 1Kilopondio fuerza (Kp) = 9,81 N 10 N
Para facilitar los clculos, en la prctica podemos asumir lassiguientes equivalencias:
1 atm 1 Kp/cm 2 1 bar 10 5 Pa
A la hora de expresar la presin de un gas o lquido sedistinguen tres tipos de presin:
Presin atmosfrica (Patm) : Presin ejercida porel aire que rodea la Tierra. Se mide con un barmetro.Presin absoluta:(Pabs): Presin total en un puntoreferenciada al vaco (Presin del vaco = 0).Presin manomtrica, relativa o de trabajo (Pr):es la diferencia de presiones entre la presin absolutay la presinatmosfrica. Esla usada enhidrulica yneumtica;midindose conun manmetro.Normalmente,en neumtica sese comprime elaire hastaalcanzar unapresin de unos6 bares con respecto a la atmosfrica (presin relativa=6 bar).
EJERCICIO RESUELTOCalcula a presin absoluta en un depsito de aire comprimidocuya presin manomtrica es de 8 bares:
Patmosfrica 1,0 bares Prelativa = 8 bares
Pabsoluta = Patmosfrica + Prelativa
Por tanto: 1,0 +8 =9 bares
2.FLUIDOS
Un fluido es una materia en el que las fuerzas entre laspartculas que los componen son de tal magnitud que lespermite fluir y ocupar total (los gases) o parcialmente (loslquidos) el recipiente que los contiene; es decir adoptan laforma de los recipientes que los contienen.
2.1 AIRE. ECUACIN GENERAL DE LOS GASESLa Neumtica emplea normalmente aire comprimidocomo fluido de trabajo. El empleo de aire presenta unaserie de ventajas, tales como:
Muy abundante (disponible de manera ilimitada) ygratuito.Fcil de transportar y fcil de almacenar en depsitos.
No contamina ( puede liberarse directamente a laatmsfera, por lo que no se precisa circuito deretorno).Es seguro, ya que no existe peligro de explosin niincendio. Altas velocidades de trabajo.Fcil regulacin de la velocidad y fuerzas.
El aire est compuesto bsicamente de un nitrgeno (78%),oxgeno (21%) y otros gases. A su vez, contiene cantidadesvariables de CO2, vapor de agua y partculas en suspensin.Por ser un gas:
Presenta alta compresibilidadPresenta baja viscosidadOcupa todo el recipiente que lo contiene
El comportamiento del aire, puede asemejarse en granmedida a la de un gas ideal. La ley de los gases perfectosrelaciona tres magnitudes, presin (P), volumen (V) ytemperatura (T), mediante la siguiente frmula:
P V = n R Tdonde:
P: Presin (N/m2)V: Volumen (m3)n : N de moles
R: Constante universal de losgases (8,314 J mol-1K-1).T: Temperatura (K)
En un sistema cerrado, que evoluciona de un estado inicial 1a un estado final 2, las transformaciones ms importantes sonlas transformaciones isotermas (misma temperatura), lasisobricas (misma presin) e isocoras (mismo volunmen).
En neumtica, normalmente se consideran generalmente lastransformaciones que ocurren sin variacin de temperatura(isotrmicascas).Slo veremos las primeras, i.e. Los procesosisotermos
PROCESOS ISOTERMOS (a la misma temperatura, T1=T2:): segn la Boyle-Mariotte, cuando se aumenta lapresin de un gas encerrado, manteniendo la temperaturaconstante, el volumen disminuye, mientras que si la presindisminuye el volumen aumenta.
221122
22
11
11
VPVP
nTVP
nT
VP
EJERCICIO RESUELTOUn gas que inicialmente ocupaba 5 L, se comprime atemperatura constante hasta ocupar un volumen final de 1 L. Siinicialmente se encontraba a una presin de 2 bares, a qupresin se encontrar tras modificar su volumen?
V1 = 5L P1 = 2 bares V2 = 1L
bar10L1
L5bar2V
VPP
12
112
http://www.pelandintecno.blogspot.com/

2.2 LQUIDOS. TEOREMA DE PASCAL. PRENSAHIDRULICA.
El fluido que normalmente se utiliza en hidrulica esaceite mineral, por lo que los circuitos que emplean dichofluido de trabajo reciben el nombre de oleohidrulicos.
La gran diferencia entre trabajar con aire a trabajar conlquidos, es que los lquidos son prcticamenteincompresibles (no se pueden comprimir), y que poseenuna mayor viscosidad (producen prdidas de carga).
La estructura de los fluidos hace que en ellos setransmitan presiones. Este comportamiento fuedescubierto por el fsico francs Blaise Pascal, quienestableci el siguiente principio:
La presin ejercida en unpunto de un fluido setransmite ntegramente atodos los puntos del fluido
De esta manera, un gas trata de expandirse hasta que lapresin sea la misma en todos sus puntos. En un sistemaabierto ser hasta igualarse a la presin atmosfrica. Porejemplo, un globo de aire se vaca al abrir la boquilla hastaigualar la presin con la atmosfrica. En caso de no sujetarseel globo con la mano, ste sale disparado. Este es un ejemplode que el aire a presin puede generar movimiento.
Una aplicacin prctica del Principio de Pascal es la PrensaHidrulica formada por dos pistones unidos mediante unlquido encerrado.
Fig 1: Esquema de la prensa hidrulica
En un sistema en equilibrio, segn el principio de Pascal, laspresiones son iguales en todo el fluido; por lo que siaplicamos una fuerza (F1) sobre uno de los pistones, lapresin se transmite hasta el otro, produciendo una fuerza(F2) en el segundo.
P1 =2
2
1
1SF
SF = P2
Como S1 < S2, entonces F1 < F2 . Dicho de otro modo,cuando en el pistn de superficie pequea aplicamos unafuerza, sta se transmite al pistn de superficie grandeamplificada, o viceversa. Por tanto, aplicando una pequeafuerza en la superficie S1, podemos obtener gra

NEUMÁTICA E HIDRÁULICA 4ºESO · PDF fileNeumática y la...

Documents

Transcript of NEUMÁTICA E HIDRÁULICA 4ºESO · PDF fileNeumática y la...