NEUMÁTICA NEUMÁTICA (introducción)(introducción)

Trabajo realizado por los alumnos de la Trabajo realizado por los alumnos de la

clase de 2º Bachillerato “A” :clase de 2º Bachillerato “A” :

Pablo Ortega Monge Roberto Roldán Crespo Alberto López Pablo Ortega Monge Roberto Roldán Crespo Alberto López SernaSerna

ÍNDICEÍNDICE- Introducción a la neumática- Introducción a la neumática

- Propiedades y campos de aplicación de la neumática - Propiedades y campos de aplicación de la neumática

- Conceptos básicos sobre mecánica de fluidos - Conceptos básicos sobre mecánica de fluidos

- Características del aire comprimido - Características del aire comprimido

- - Producción y distribución del aire comprimido Producción y distribución del aire comprimido

- - Tipos de compresores. Caudal. Presión. Accionamiento Tipos de compresores. Caudal. Presión. Accionamiento

- Regulación- Regulación

- - Acumulador de aire comprimidoAcumulador de aire comprimido

Introducción: Introducción: Conceptos básicos Conceptos básicos sobre neumáticasobre neumática La La NeumáticaNeumática es la rama de la técnica que se dedica al estudio y aplicaciones es la rama de la técnica que se dedica al estudio y aplicaciones

prácticas del aire comprimido. El aire comprimido es aire tomado de la atmósfera y prácticas del aire comprimido. El aire comprimido es aire tomado de la atmósfera y confinado a presión en un espacio reducido. La técnica de los automatismos confinado a presión en un espacio reducido. La técnica de los automatismos neumáticos ha evolucionado mucho en los últimos años, sobre todo en el neumáticos ha evolucionado mucho en los últimos años, sobre todo en el perfeccionamiento tecnológico, gracias a la aplicación de nuevos materiales y a la perfeccionamiento tecnológico, gracias a la aplicación de nuevos materiales y a la depuración de los diseños actuales. depuración de los diseños actuales.

Propiedades y Propiedades y aplicaciones aplicaciones NeumáticasNeumáticas

- Rentabilidad de los equipos neumáticos- Rentabilidad de los equipos neumáticos : : Ejemplo: Traslado de paquetes, accionamiento de palancas, transporte de piezas etc.Ejemplo: Traslado de paquetes, accionamiento de palancas, transporte de piezas etc.

- Industrias alimenticias farmacéuticas y químicas - Industrias alimenticias farmacéuticas y químicas

- Ingeniería química, civil e industrial - Ingeniería química, civil e industrial

- La meteorología- La meteorología

- Las construcciones navales y la oceanografía.- Las construcciones navales y la oceanografía.

Esquema Esquema NeumáticoNeumático

Fundamentos Fundamentos físicosfísicos

- - La superficie del La superficie del globo terrestreglobo terrestre está rodeada de una está rodeada de una envoltura aérea. Esta es una mezcla indispensable envoltura aérea. Esta es una mezcla indispensable para la vida y tiene la siguiente composición:para la vida y tiene la siguiente composición:

- Nitrógeno aprox. 78% en volumen- Nitrógeno aprox. 78% en volumen - Oxígeno aprox. 21% en volumen - Oxígeno aprox. 21% en volumen

Además contiene trazas, de bióxido de carbono, Además contiene trazas, de bióxido de carbono, argón, hidrógeno, neón, helio, criptón y xenón. argón, hidrógeno, neón, helio, criptón y xenón.

Conceptos básicos Conceptos básicos sobre sobre

mecánica de mecánica de fluidosfluidosLa Mecánica de fluidosLa Mecánica de fluidos es la parte de la física que se ocupa de la acción de los 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 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 la ingeniería que utilizan fluidos. La mecánica de fluidos es fundamental en la aeronáutica, la ingeniería química, civil e industrial, la meteorología, las aeronáutica, la ingeniería química, civil e industrial, la meteorología, las construcciones navales y la oceanografía.construcciones navales y la oceanografía.

La mecánica de fluidos puede subdividirse en dos campos: La mecánica de fluidos puede subdividirse en dos campos: - La - La estáticaestática de fluidos, o hidrostática, que se ocupa de los fluidos en reposo. de fluidos, o hidrostática, que se ocupa de los fluidos en reposo.- La - La dinámicadinámica de fluidos, que trata de los fluidos en movimiento de fluidos, que trata de los fluidos en movimiento

- Propiedades del - Propiedades del aire comprimidoaire comprimido

• AbundanciaAbundancia: está disponible para su compresión en todo el mundo y en cantidades : está disponible para su compresión en todo el mundo y en cantidades ilimitadas.ilimitadas.

• TransporteTransporte: el aire comprimido puede ser fácilmente transportado por tuberías, : el aire comprimido puede ser fácilmente transportado por tuberías, incluso a grandes distancias. No es necesario disponer tuberías de retorno.incluso a grandes distancias. No es necesario disponer tuberías de retorno.

• AlmacenableAlmacenable:: el aire comprimido puede almacenarse en depósitos y tomarse de el aire comprimido puede almacenarse en depósitos y tomarse de éstos. Además, se puede transportar en recipientes (botellas).éstos. Además, se puede transportar en recipientes (botellas).

• TemperaturaTemperatura: el aire comprimido es insensible a las variaciones de temperatura, : el aire comprimido es insensible a las variaciones de temperatura, garantiza un trabajo seguro incluso a temperaturas extremas.garantiza un trabajo seguro incluso a temperaturas extremas.

• AntideflagranteAntideflagrante: no existe ningún riesgo de explosión ni incendio; por lo tanto, no es : no existe ningún riesgo de explosión ni incendio; por lo tanto, no es necesario disponer instalaciones antideflagrantes, que son caras.necesario disponer instalaciones antideflagrantes, que son caras.

• Limpio:Limpio: el aire comprimido es limpio. Esto es muy importante por ejemplo, en las el aire comprimido es limpio. Esto es muy importante por ejemplo, en las industrias alimenticias, de la madera, textiles y del cuero.industrias alimenticias, de la madera, textiles y del cuero.

• VelocidadVelocidad: es un medio de trabajo muy rápido y, por eso, permite obtener : es un medio de trabajo muy rápido y, por eso, permite obtener velocidades de trabajo muy elevadas.velocidades de trabajo muy elevadas.

Otras propiedades Otras propiedades (1)(1)

Ley de Boyle – Mariotte :Ley de Boyle – Mariotte :

Compresión del aireCompresión del aire

Otras propiedades Otras propiedades (2)(2)

- Expansión del volumen al producirse un aumento de la Expansión del volumen al producirse un aumento de la temperatura.temperatura.

Producción y distribución Producción y distribución del aire comprimidodel aire comprimido

Producción de aire Producción de aire comprimidocomprimido

- Las impurezas en forma de partículas de suciedad u óxido, residuos de aceite - Las impurezas en forma de partículas de suciedad u óxido, residuos de aceite lubricante y humedad dan origen muchas veces a averías en las instalaciones lubricante y humedad dan origen muchas veces a averías en las instalaciones neumáticas y a la destrucción de los elementos neumáticos .neumáticas y a la destrucción de los elementos neumáticos .

- Hay que dedicar especial atención a la humedad que contiene el aire comprimido - Hay que dedicar especial atención a la humedad que contiene el aire comprimido

- El agua (humedad) llega al interior de la red con el. aire que aspira el compresor- El agua (humedad) llega al interior de la red con el. aire que aspira el compresor depende humedad relativa del aire.depende humedad relativa del aire.

GeneradoresGeneradores Para producir aire comprimido se utilizan Para producir aire comprimido se utilizan generadoresgeneradores que elevan la presión del que elevan la presión del

aire al valor de trabajo deseado.aire al valor de trabajo deseado.

- Proceso :- Proceso :1º- Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una estación central. 1º- Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una estación central. 2º- El aire comprimido sale de la estación compresora2º- El aire comprimido sale de la estación compresora3º- Llegada a las instalaciones a través de tuberías.3º- Llegada a las instalaciones a través de tuberías.

DistribuciónDistribución• Cada máquina y mecanismo necesita una determinada cantidad de aire, siendo Cada máquina y mecanismo necesita una determinada cantidad de aire, siendo

abastecido por un compresor, a través de una red de tuberías.abastecido por un compresor, a través de una red de tuberías.

• El El diámetro de las tuberíasdiámetro de las tuberías debe elegirse de manera que si el consumo aumenta, debe elegirse de manera que si el consumo aumenta, la pérdida de presión entre él depósito y el consumidor no sobrepase 10 kPa (0,1 la pérdida de presión entre él depósito y el consumidor no sobrepase 10 kPa (0,1 bar). bar).

• Planificación de instalaciones nuevas debe preverse una futura ampliación de la Planificación de instalaciones nuevas debe preverse una futura ampliación de la demanda de aire.demanda de aire.

• El montaje posterior de una red supone costes elevados.El montaje posterior de una red supone costes elevados.

Tipos de Tipos de CompresoresCompresores

Tipos de Tipos de CompresoresCompresores

Compresores de Compresores de émbolo(1)émbolo(1)

- Compresor de émbolo oscilante:- Compresor de émbolo oscilante: Es el tipo de compresor más difundido actualmente. Es apropiado para comprimir a Es el tipo de compresor más difundido actualmente. Es apropiado para comprimir a

baja, media o alta presión. Su campo de trabajo se extiende desde unos 1 .100 kPa (1 baja, media o alta presión. Su campo de trabajo se extiende desde unos 1 .100 kPa (1 bar) a varios miles de kPa (bar)bar) a varios miles de kPa (bar)

Compresor de émbolo oscilanteCompresor de émbolo oscilante Compresor de dos etapas con refrigeración intermediaCompresor de dos etapas con refrigeración intermedia

Compresores de Compresores de émbolo(2)émbolo(2)

- Compresor de émbolo rotativo:- Compresor de émbolo rotativo:- Compresor de membrana : - Compresor de membrana : forma parte del grupo de compresores de émbolo forma parte del grupo de compresores de émbolo

oscilante. Una membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo; el aire no oscilante. Una membrana separa el émbolo de la cámara de trabajo; el aire no entra en contacto con las piezas móviles. Por tanto, en todo caso, el aire entra en contacto con las piezas móviles. Por tanto, en todo caso, el aire comprimido estará exento de aceite.comprimido estará exento de aceite.

Compresor de membranaCompresor de membrana

Compresores de Compresores de émbolo(3)émbolo(3)

- Compresor de émbolo rotativo:- Compresor de émbolo rotativo: Consiste en un émbolo que está animado de un movimiento rotatorio. El aire es Consiste en un émbolo que está animado de un movimiento rotatorio. El aire es

comprimido por la continua reducción del volumen en un recinto hermético.comprimido por la continua reducción del volumen en un recinto hermético.- Compresor rotativo multicelular- Compresor rotativo multicelular

Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de ranuras de Un rotor excéntrico gira en el interior de un cárter cilíndrico provisto de ranuras de entrada y de salida. Las ventajas de este compresor residen en sus dimensiones entrada y de salida. Las ventajas de este compresor residen en sus dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal prácticamente uniforme y sin reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal prácticamente uniforme y sin sacudidassacudidas

Compresores de Compresores de émbolo(3)émbolo(3)

- Compresor de émbolo rotativo:- Compresor de émbolo rotativo:

- Compresor de tornillo helicoidal, de dos ejes- Compresor de tornillo helicoidal, de dos ejes

Dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cóncavo y convexo Dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cóncavo y convexo impulsan hacia el otro lado el aire aspirado axialmente impulsan hacia el otro lado el aire aspirado axialmente

Compresor de tornillo helicoidalCompresor de tornillo helicoidal

Compresores de Compresores de émbolo(3)émbolo(3)- Compresor de émbolo rotativo: - Compresor de émbolo rotativo:

- Compresor Roots- Compresor Roots En estos compresores, el aire es llevado de un lado a otro sin que el volumen sea En estos compresores, el aire es llevado de un lado a otro sin que el volumen sea

modificado. En el lado de impulsión, la estanqueidad se asegura mediante los modificado. En el lado de impulsión, la estanqueidad se asegura mediante los bordes de los émbolos rotativos.bordes de los émbolos rotativos.

Compresor RootsCompresor Roots

TurbocompresoresTurbocompresores Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, y son muy apropiados Trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, y son muy apropiados

para grandes caudales. Se fabrican de tipo axial y radial. El aire se pone en para grandes caudales. Se fabrican de tipo axial y radial. El aire se pone en circulación por medio de una o varias ruedas de turbina. Esta energía cinética se circulación por medio de una o varias ruedas de turbina. Esta energía cinética se convierte en una energía elástica de compresiónconvierte en una energía elástica de compresión

Compresor axial Compresor radialCompresor axial Compresor radial

Caudal Caudal

Por caudal se entiende la cantidad de Por caudal se entiende la cantidad de aire que suministra el compresor.aire que suministra el compresor.

Existen dos conceptos :Existen dos conceptos : 1. El caudal teórico 1. El caudal teórico 2. El caudal efectivo o real 2. El caudal efectivo o real

En el compresor de émbolo oscilante, En el compresor de émbolo oscilante, el el caudal teóricocaudal teórico es igual al producto es igual al producto de cilindrada (velocidad de rotación). de cilindrada (velocidad de rotación). El El caudal efectivocaudal efectivo depende de la depende de la construcción del compresor y de la construcción del compresor y de la presión. En este caso, el rendimiento presión. En este caso, el rendimiento volumétrico es muy importante.volumétrico es muy importante.

PresiónPresión Se distinguen dos conceptos:Se distinguen dos conceptos:

- La - La presión de servicio: presión de servicio: que es la suministrada por el compresor o acumulador y existe en que es la suministrada por el compresor o acumulador y existe en las tuberías que alimentan a los consumidores.las tuberías que alimentan a los consumidores.

- La - La presión de trabajo:presión de trabajo: que es la necesaria en el puesto de trabajo considerado. que es la necesaria en el puesto de trabajo considerado. Por eso, los datos de servicio de los elementos se refieren a esta presión. Por eso, los datos de servicio de los elementos se refieren a esta presión.

# Importante:# Importante: Para garantizar un funcionamiento fiable es necesario que la presión tenga un valor Para garantizar un funcionamiento fiable es necesario que la presión tenga un valor

constante.constante.

AccionamientoAccionamiento Los compresores se accionan, según las Los compresores se accionan, según las

exigencias, por medio de un motor eléctrico o de exigencias, por medio de un motor eléctrico o de explosión interna. En la industria, en la mayoría de explosión interna. En la industria, en la mayoría de los casos los compresores se arrastran por medio los casos los compresores se arrastran por medio de un motor eléctrico.de un motor eléctrico.

       

RegulaciónRegulación Regulación de Regulación de

marcha en marcha en vacíovacío

RegulaciónRegulaciónde carga de carga

parcialparcial

Regulación Regulación por por

intermitenciaintermitenciass

a) Regulación por a) Regulación por escape a la atmósferaescape a la atmósfera

a) Regulación de a) Regulación de velocidad de rotaciónvelocidad de rotación

b) Regulación por b) Regulación por aislamiento de la aislamiento de la aspiración aspiración

b) Regulación por b) Regulación por estrangulación de la estrangulación de la aspiraciónaspiración

c) Regulación por c) Regulación por apertura de la apertura de la aspiraciónaspiración

Acumulador de aire Acumulador de aire comprimidocomprimido

El acumulador o depósito sirve para estabilizar el suministro de aire El acumulador o depósito sirve para estabilizar el suministro de aire comprimido. Compensa las oscilaciones de presión en la red de tuberías a comprimido. Compensa las oscilaciones de presión en la red de tuberías a medida que se consume aire comprimidomedida que se consume aire comprimido..

- Propiedades de los - Propiedades de los Acumuladores de aireAcumuladores de aire

El tamaño de un acumulador de aire comprimido El tamaño de un acumulador de aire comprimido depende:depende:

· Del · Del caudalcaudal de suministro del compresor de suministro del compresor

· Del · Del consumoconsumo de aire de aire

· De la · De la red de tuberíasred de tuberías (volumen suplementario) (volumen suplementario)

· Del tipo de · Del tipo de regulacióregulación n

· De la diferencia de · De la diferencia de presiónpresión admisible en el interior admisible en el interior de la red.de la red.