Neumatica

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Neumatica

  1. 1. Circuitos Neumáticos y Hidráulicos <ul><li>¿Qué es la neumática y la hidráulica? </li></ul><ul><li>Componentes de los circuito neumático e hidráulica </li></ul><ul><li>Diseño de circuitos neumáticos e hidráulica </li></ul>Antonio Vives
  2. 2. Unidades fundamentales <ul><li>Las magnitudes que rigen esta técnica son la presión y el caudal: </li></ul><ul><ul><li>La presión es la fuerza ejercida perpendicularmente por un fluido por unidad de superficie. </li></ul></ul><ul><ul><li>P= F / S. </li></ul></ul><ul><ul><li>El caudal es la cantidad de fluido que atraviesa una sección por unidad de tiempo. </li></ul></ul><ul><ul><li>Q = V/ t. </li></ul></ul>M 3 /s M 3 /s Caudal m 3 m 3 Volumen 1bar=1,02Kp/cm 2 =1At=10 5 Pa Kp/m 2 N/m 2 Presión m 2 m 2 Superficie Kp Newton Fuerza Equivalencias ST SI
  3. 3. ¿Qué es la neumática y la hidráulica? <ul><li>La neumática es la técnica que tiene como objetivo el estudio y aplicación del aire comprimido para producir efectos mecánicos deseados. </li></ul><ul><li>En la hidráulica se emplea en lugar de un gas un fluido para conseguir los efectos mecánicos. </li></ul>Hay que usarla en el momento Se puede almacenar Se puede desarrollar gran fuerza La fuerza desarrollada es limitada Los procesos son lentos Los procesos son rápidos Hay que recoger el fluido Se puede verter a la atmósfera El fluido utilizado es incompresible El aire es compresible Se emplea un fluido especial Se emplea aire que es barato Inconvenientes Ventajas Inconvenientes Ventajas Hidráulica Neumática
  4. 4. Elementos de los circuitos neumáticos <ul><li>Compresor </li></ul><ul><li>Deposito (Calderín) </li></ul><ul><li>Filtro </li></ul><ul><li>Elementos de medida (manómetro) </li></ul><ul><li>Válvula de seguridad </li></ul><ul><li>Unidad de mantenimiento (Filtros y lubrificador) </li></ul><ul><li>Conductos </li></ul><ul><li>Válvulas reguladoras y de control </li></ul><ul><li>Elementos actuadores </li></ul>
  5. 5. Compresor <ul><li>Son los encargados de comprimir el aire que se toma de la atmósfera. </li></ul><ul><li>Existen diferentes tipos de compresores en función de la forma de comprimir el aire: </li></ul><ul><ul><li>De pistón (monofásico o bifásico) </li></ul></ul><ul><ul><li>De tornillo </li></ul></ul>
  6. 6. Depósito o calderín <ul><li>Es donde se almacenará el aire antes de ser usado </li></ul><ul><li>En muchas ocasiones antes de almacenar el aire pasa por elementos refrigeradores para bajar la temperatura del aire que en el proceso de compresión se ha calentado. </li></ul>
  7. 7. Válvula de seguridad y unidad de medida <ul><li>La válvula de seguridad se encuentra en el calderín y es la encargada de que no se supere la presión máxima para la cual esta tarado o preparado el calderín. </li></ul><ul><li>En el calderín también existe un manómetro que nos indica la presión del mismo. </li></ul>
  8. 8. Filtro regulador de presión y lubrificador <ul><li>Filtro: Tiene por objetivo eliminar las impurezas que pueda tener el aire </li></ul><ul><li>Regulador de presión: Su función es mantener la presión del aire a la salida sin que le afecten las variaciones en el calderín. </li></ul><ul><li>Lubirficador. Se encarga de mezclar el aire con aceite antes de ser usado y conseguir asi un mejor funcionamiento de la instalación </li></ul><ul><li>En ocasiones estos tres componentes se agrupan en uno llamado unidad de mantenimiento. </li></ul>
  9. 9. Válvulas reguladoras de control <ul><li>Son los elementos encargados de distribuir el aire por los diferentes circuitos. </li></ul><ul><li>Son los órganos de control del circuito neumático. </li></ul><ul><li>Se nombran en función del numero de posiciones que tienen y del los conductos por los que puede pasar el aire. </li></ul><ul><li>Su accionamiento puede ser manual, mecánico, eléctrico o por aire. </li></ul>
  10. 10. Cómo se nombran las válvulas 1º· Número de Vías, es decir de orificios que presenta la válvula En este ejemplo 3 VÍAS 2º· Número de Posiciones En este caso 2 POSICIONES 3º· Accionamiento En este caso por BOTÓN 4º· Retroceso En este caso por MUELLE 5º· Nombre: Válvula 3/2 Botón/Muelle 6º· En ocasiones también se indica la posición normal, es decir aquella en la que se encuentra la válvula cuando no la hemos accionado. En la de arriba, cuando está sin accionar, el aire no pasa, por lo que se llama Normalmente Cerrada, N/C. En la de abajo pasa lo contrario, por tanto es Normalmente Abierta, N/A. 1 3 2
  11. 11. Accionamiento de las válvulas
  12. 12. Válvulas lógicas <ul><li>Con las válvulas también se pueden realizar funciones lógicas. </li></ul><ul><ul><li>Función AND. Tiene que tener aire en las dos entradas para que haya en la salida </li></ul></ul><ul><ul><li>Función OR. Tiene que haber aire en una entrada o en la otra para que haya a la salida. </li></ul></ul>
  13. 13. Otras válvulas <ul><li>Existen válvulas para funciones especiales como: </li></ul><ul><ul><li>Válvulas direccionales </li></ul></ul><ul><ul><li>Válvulas reguladoras de flujo o caudal </li></ul></ul><ul><ul><li>Válvulas reguladoras unidireccionales </li></ul></ul><ul><ul><li>Válvulas reguladoras de presión </li></ul></ul>
  14. 14. Elementos actuadores <ul><li>Los elementos actuadores en los circuitos neumáticos pueden ser: </li></ul><ul><ul><li>Cilindros: </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Simple efecto </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Doble efecto </li></ul></ul></ul><ul><ul><li>Motores </li></ul></ul><ul><ul><ul><li>Unidireccionales </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Bidireccionales </li></ul></ul></ul>
  15. 15. Elementos actuadores <ul><li>Teniendo en cuenta que P=F/s la fuerza que podrá realizar un pistón de simple efecto al salir será la sección del émbolo por la presión del circuito menos la fuerza de oposición del muelle. En el retroceso lo que actúa es el muelle. </li></ul><ul><li>En el caso de los cilindros de doble efecto la fuerza se calculará igual F=P*s . Pero habrá que tener en cuenta que la sección del émbolo no es la misma en el lado del vástago que en el otro, por lo tanto la fuerza será diferente. En el lado que no hay vástago al tener más sección sobre la que se efectúa el empuje se podrá realizar mas fuerza. </li></ul>
  16. 16. Calculo del volumen de aire consumido por una instalación <ul><li>Teniendo en cuenta el volumen del cilindro podremos calcula el aire que cabe dentro de él a presión atmosférica (Pat=1At). </li></ul><ul><li>Si el aire entra después a una determinada presión cabra mucho mas aire. El aire que quepa será proporcional a la presión. </li></ul><ul><li>Pabs·Vcil=Pat·Vaire </li></ul><ul><li>Tener en cuenta que la Pabs=Pat+Pmanómetro </li></ul><ul><li>Ejemplo: </li></ul><ul><ul><li>Pistón doble efecto: </li></ul></ul><ul><ul><li>carrera=80mm; diámetro Embolo=50mm; diámetro Vástago 10mm </li></ul></ul><ul><ul><li>Presión de trabajo 5At </li></ul></ul><ul><ul><li>Vsalir= π ·2,5 2 ·8=157cm 3 ; Ventrar= π ·(2,5-0,5) 2 ·8=100,53cm 3 </li></ul></ul><ul><ul><li>Volumen de aire consumido en cada ciclo sera: V=(5+1)·257,53/1=1545,18cm 3 </li></ul></ul>
  17. 17. Circuitos neumáticos <ul><li>Accionamiento directo de un cilindro de simple efecto. </li></ul>
  18. 18. Circuitos neumáticos <ul><li>Accionamiento directo de un cilindro de doble efecto. </li></ul>
  19. 19. Circuitos neumáticos <ul><li>Accionamiento indirecto de un cilindro de simple efecto. </li></ul>
  20. 20. Circuitos neumáticos <ul><li>Accionamiento indirecto de un cilindro de doble efecto, pulsamos A y sale y pulsamos B para recoger el cilindro. </li></ul>
  21. 21. Circuitos neumáticos <ul><li>Accionamiento eléctrico de un cilindro de simple efecto </li></ul>
  22. 22. Circuitos neumáticos <ul><li>Accionamiento eléctrico de un cilindro de doble efecto. Pulsamos A1 y sale y pulsamos B1 y se recoge. </li></ul>
  23. 23. Circuitos neumáticos <ul><li>Accionamiento de un cilindro de simple efecto con dos pulsadores simultáneos </li></ul>
  24. 24. Circuitos neumáticos <ul><li>Accionamiento de un cilindro de simple efecto desde dos pulsadores alternativos </li></ul>
  25. 25. Diseño de circuitos neumáticos <ul><li>Para el diseño de circuitos neumáticos se emplea el diagrama fase-tiempo. En el se representa la evolución de los cilindros y los actuadores en cada uno de sus tiempos. </li></ul><ul><li>Ejemplo: pulsamos el botón de marcha y sale el cilindro y cuando llega fuera se recoge: a0 y a1 son finales de carrera neumáticos que indican el estado de pistón. </li></ul>
  26. 26. Diseño de circuitos neumáticos <ul><li>Accionamiento eléctrico </li></ul>
  27. 27. Diseño secuencia A+ B+ A- B- <ul><li>Para el diseño de este tipo de circuitos emplearemos el diagramas de fases y estados, apoyado por ana tabla de verdad que nos indica la evolución de los finales de carrera. </li></ul>1 0 0 1 B- 1 0 1 0 A- 0 1 1 0 B+ 0 1 0 1 A+ b1 b0 a1 a0
  28. 28. Diseño secuencia A+ B+ A- B- <ul><li>Mando neumático </li></ul>
  29. 29. Diseño secuencia A+ B+ A- B- <ul><li>Si deseamos un funcionamiento continuo del sistema tendremos que cambiar la válvula 3/2 de puesta en marcar por un marcha paro neumático. </li></ul>
  30. 30. Diseño secuencia A+ B+ A- B- <ul><li>Mando eléctrico </li></ul>
  31. 31. Diseño secuencia A+ B+ A- B- <ul><li>Si deseamos un funcionamiento continuo del sistema tendremos que cambiar el pulsado de marcha por un contacto accionado por un marcha-paro de un relé. </li></ul>
  32. 32. Diseño secuencia A+ B+ B- A- <ul><li>Para el diseño de este tipo de circuitos emplearemos el diagramas de fases y estados, apoyado por ana tabla de verdad que nos indica la evolución de los finales de carrera. </li></ul>0 1 1 0 A- 1 0 1 0 B- 0 1 1 0 B+ 0 1 0 1 A+ b1 b0 a1 a0
  33. 33. Diseño secuencia A+ B+ B- A- <ul><li>En este caso nos encontramos que el diseño no es tan fácil, ya que se va dar el caso de que cuando intentemos activar la válvula por un lado existirá presión en el otro. Esto ocurre cuando intentamos hacer (B-) y vemos que tenemos el aire de control de (B+). Eso se puede ver mirando la gráfica de fases y estados y/o la tabla de adjunta. Cuando existen dos filas iguales significa que se va a dar ese caso. </li></ul>0 1 1 0 A- 1 0 1 0 B- 0 1 1 0 B+ 0 1 0 1 A+ b1 b0 a1 a0
  34. 34. Diseño secuencia A+ B+ B- A- <ul><li>Esto se soluciona creando dos líneas de presión independientes. Una de ellas funciona para un parte de la secuencia (hasta B+) y cuando hay que eliminar el aire permanente de la tubería se cambia de grupo de presión (cuando B-) y con esa se alimenta el resto de la secuencia. </li></ul><ul><li>Si existieran mas repeticiones significaría que harían falta mas grupos de presión y tendríamos que ir creándolos según las necesidades. </li></ul>
  35. 35. Diseño secuencia A+ B+ B- A- <ul><li>Mando neumático </li></ul>
  36. 36. Diseño secuencia A+ B+ B- A- <ul><li>En el caso del mando eléctrico lo que se hace es crear con uno o varios reles diferentes circuitos de alimentación para las diferentes electroválvulas. </li></ul>Puesta a 1 de k: activar K Puesta a 0 de k: desactivar K a0 b1 0 1 1 0 A- 1 0 1 0 B- 0 1 1 0 B+ 0 1 0 1 A+ b1 b0 a1 a0 1 1 0 0 k
  37. 37. Diseño secuencia A+ B+ B- A- <ul><li>Mando eléctrico </li></ul>
  38. 38. Circuitos Hidráulicos <ul><li>En los circuitos hidráulicos en lugar de emplear aire para conseguir un trabajo se emplea un fluido especial (Aceite hidráulico). Este fluido no es compresible y al tiempo que lubrifica transmite la potencia. </li></ul><ul><li>El concepto del circuito hidráulico cambia un poco con respecto al neumático, ya que el elemento que mueve el fluido es una bomba y no el compresor y además cuando acaba todo el ciclo hay que recoger el fluido en un depósito. </li></ul>Bomba Filtros Distribuidores Actuadores
  39. 39. Fuerza hidráulica <ul><li>Por el principio de Pascal: La presión en cualquier punto de un líquido cerrado es igual en todos sus puntos. </li></ul>Como la presión es la misma en todo el líquido La fuerza solo depende de la superficie
  40. 40. Caudal y potencia hidráulica <ul><li>El caudal de las bombas es el que hacer que se muevan los actuadores . </li></ul><ul><ul><ul><ul><li>Q=V/t ; Q=superficie x velocidad </li></ul></ul></ul></ul><ul><li>La potencia hidráulica será la fuerza que es capaz de desarrollar por la velocidad a la que se mueve. </li></ul><ul><ul><ul><ul><li>P=F·v ; P=presión x caudal </li></ul></ul></ul></ul><ul><li>Resistencia hidráulica es aquella que oponen la tuberías y los elementos hidráulicos al paso del aceite. </li></ul><ul><ul><ul><ul><li>R=0,062· μ ·l/d 4 </li></ul></ul></ul></ul>Μ = Viscosidad L=Longitud d=diámetro tubería
  41. 41. Bombas hidráulicas Bomba bolas o rodillos Bomba lódulos dobles Bomba engranajes Bomba lódulos tripbles
  42. 42. Válvulas hidráulicas y actuadores <ul><li>El funcionamiento de las válvulas, los distribuidores y los actuadores son como los de neumática, pero preparados para soportar la presión ejercida por los fluidos hidráulicos, y con acceso a los escapes que serán retorno a tanque para recoger el aceite. </li></ul>
  43. 43. Ejemplos circuitos hidráulicos
  44. 44. Ya podemos empezar

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