Sistemas neumaticos

Sistemas neumticosSistemas neumticosLas ltimas dcadas han visto un gran desarrollo de los controla- dores neumticos de baja presin para sistemas de control industrial, que en la actualidad se usan ampliamente en los procesos industriales. Entre las razones para que estos controladores resulten atractivos estn que son a prueba de explosiones, son sencillos y son fciles de mantener.

Comparacin entre sistemas neumticos y sistemas hidrulicosEl fluido que suele encontrarse en los sistemas neumticos es el aire; en los sistemas hidrulicos es el aceite.El aire y los gases son compresibles, en tanto que el aceite no lo es.El aire carece de la propiedad lubricante y siempre contiene vapor de agua. El aceite funciona como un fluido hidrulico al igual que como lubricante. La presin de operacin normal de los sistemas neumticos es mucho ms baja que la de los sistemas hidrulicos, Entre otros.Resistencia y capacitancia de los sistemas de presinConsidrese el sistema a presin de la figura. El caudal del gas a travs de la restriccin es una funcin de la diferencia de presin del gas Pi - Po. Tal sistema de presin se caracteriza en trminos de una resistencia y una capacitancia. La resistencia R del flujo de gas se define del modo siguiente:

Donde d(P) es un cambio pequeo en la diferencia de presin del gas y dq es un cambio pequeo en el caudal. El clculo del valor de la resistencia R del flujo de gas puede llevar mucho tiempo. Sin embargo, experimentalmente se determina con facilidad a partir de una grfica de la diferencia de presin frente al caudal, calculando la pendiente de la curva en una condicin de operacin determinada, como se aprecia en la figura:

La capacitancia del recipiente a presin se define mediante

donde C=capacitancia, lb-ft2/lbf m=masa del gas en el recipiente, lb p=presin del gas, lbf/ft2 V=volumen del recipiente, ft3 (Rho)=densidad, lb/ft3 La capacitancia del sistema de presin depende del tipo de proceso de expansin implcito. La capacitancia se calcula mediante la ley de los gases ideales. Si el proceso de expansin del gas es politrpico y el cambio de estado del mismo est entre isotrmico y adiabtico, entonces

p=presin absoluta, lbf/ft2 V(-)=volumen ocupado por 1 mol de un gas, ft3/lb-molR=constante universal de los gases, ft-lbf/lb-mol R T=temperatura absoluta, R v=volumen especfico del gas, ft3/lb M=peso molecular del gas por mol, lb/lb-mol

Por tanto:Donde Rgas=constante de gas, ft-lbf/lb R. El valor de d/dp se obtiene a partir de las Ecuaciones(4-10) y (4-11):

De la Ecuacin (4-10) se tiene:

Sustituyendo la ecuacion (4-11) en esta ultima ecuacin se obtiene:

Finalmente la capacitancia C se obtiene como:

La capacitancia de un recipiente determinado es constante si la temperatura permanece constante. (En muchos casos prcticos, el exponente politrpico n es aproximadamente 1.0V1.2 para gases en recipientes metlicos sin aislamiento.)Amplificadores neumticos de tobera-aleta