Conceptos básicos de: Instrumentación, Hidráulica, Neumática y Electricidad Filial Minas Uruguay Cervecería Patricia Minas, 24 de septiembre de 2002 Instrumentación Básica Filial Minas Uruguay Cervecería Patricia Presión ¿Qué es la presión? Es la acción de una fuerza por unidad de superficie (P=F/S) ¿Que es la presión arterial? Cuando late o palpita su corazón, bombea sangre hacia sus arterias creando presión en ellas. Esta presión (presión arterial) hace que la sangre circule por todas las partes del organismo. En condiciones normales, su corazón late de 60 a 80 veces por minuto. Con cada latido manda una ola de sangre a sus arterias. Esto hace que la presión se eleve en las arterias. Por otra parte su presión baja cuando su corazón descansa entre latidos. Mantenimiento Autónomo Presión Unidades de Presión mmHg – Milímetros de Mercurio Atm. - Atmósferas Kgf/cm2 – Kilogramo fuerza / centímetro cuadrado Psi – Libra fuerza / pulgada cuadrada Bar – 1.000.000 Dinas / centímetro cuadrado hPa - Hectopascal Presión atm. = 1 atm 1 atm = 760 mmHg = 1,033 kg/cm2 = 1.013 hPa = 14,7 psi = 1,013 bar Mantenimiento Autónomo Presión Instrumentos de medición: Manómetros Instrumentos de control de presión: Presostato Presostatos Manómetros Presión absoluta = Presión Manométrica + Presión atm. Mantenimiento Autónomo Temperatura Introducción: El concepto de temperatura está muy relacionado con el diario vivir. Tenemos un concepto intuitivo de algo más caliente o más frío. Se hace necesario establecer una escala que permita clasificar las temperaturas por orden creciente. Para ello basta encontrar un fenómeno físico que sea una función de las temperaturas utilizables. Entre los fenómenos físicos más conocidos que se han empleado hacer termómetros podemos citar: •Dilatación y contracción: de sólidos, líquidos o gases. Con ello se han construido desde los clásicos termómetros de columna líquida, hasta los termómetros bimetálicos. •Variación de Resistencia Eléctrica: la variación de resistencia eléctrica con la temperatura se usa en termómetros en base a termistores y termómetros de resistencia eléctrica (resistencia de Platino, PT100). •Potencial termoeléctrico: si la unión de dos metales diferentes se somete a un gradiente de temperatura, se genera una fuerza electromotriz (fem). Este es el llamado efecto Seebeck y es la base en que se sustentan las termocuplas. Mantenimiento Autónomo Temperatura Unidades de medición: ºC – Grado celsius ºF – Fahrenheit ºK – Grados Kelvin ºC = ºK – 273 (0 ºC = 273 ºK; 100 ºC = 373 ºK) °F=1.8 °C + 32 (0 ºC = 32 ºF; 100 ºC = 212 ºF) Mantenimiento Autónomo Hidráulica Básica Filial Minas Uruguay Cervecería Patricia Definición Se conoce como una bomba hidráulica a aquella máquina planeada para impulsar un fluido o generar una presión sobre el mismo. Tipos de bombas más utilizadas: • Bombas Centrífugas • Bombas Tornillo • Bombas de Diafragma • Bombas a Engranajes Mantenimiento Autónomo Bombas Centrífugas El fluido entra al impulsor por su centro en forma axial y es tomado por los alabes que están en movimiento circular obligando al mismo a tomar una velocidad de rotación. Surge así sobre el fluido una fuerza centrífuga. Turbina Mantenimiento Autónomo Bombas Centrífugas Partes constructivas: • Turbina o rodetes • Sello (Empaquetadura o mecánico) • Eje • Rodamientos • Carcasa en espiral Mantenimiento Autónomo Bombas Centrífugas Selección de una bomba: La selección de una bomba se efectúa de acuerdo a sus condiciones nominales de trabajo utilizando la curva de la bomba suministrada por el fabricante. Mantenimiento Autónomo Bombas Tornillo Estas bombas pertenecen a la categoría de las bombas rotativas de desplazamiento positivo. Partes principales: Rotor: parte giratoria (tornillo) Estator: parte fija Mantenimiento Autónomo Bombas de Diafragma Este tipo de bomba consta básicamente en un cuerpo principal, un diafragma, un elemento impulsor y como mínimo dos válvulas de sentido. Mantenimiento Autónomo Bombas de Engranajes Este tipo de bomba consta básicamente de una carcasa dentro de la cual se alojan dos engranajes que rotan en sentido contrario. Mantenimiento Autónomo Neumática Básica Filial Minas Uruguay Cervecería Patricia Definición Los elementos que permiten transformar la energía de presión del aire comprimido en energía mecánica se denominan actuadores mecánicos. Tipos: • Actuadores de acción lineal • Actuadores de acción rotativa Todos los actuadores responden al mismo principio: el aire comprimido tiende constantemente a expandirse para equilibrarse con la atmósfera Mantenimiento Autónomo Filtrado del Aire Comprimido En un ambiente normal se pueden encontrar alrededor de 150.000.000 de partículas por m3 de aire. El rol fundamental de cualquier filtro es el de “protector”. Los filtros se dividen en dos grandes grupos: •Estándares •Especiales Mantenimiento Autónomo Filtrado del Aire Comprimido El aire comprimido debe ser filtrado, lubricado, y a veces deshumidificado antes de su empleo en cilindros, válvulas, motores y dispositivos de precisión similar. Todos los compresores aspiran aire húmedo y sus filtros de aspiración no pueden modificar esto ni eliminar totalmente las partículas salidas del aire atmosférico. Al aire comprimido conteniendo sólidos, y vapor de agua, debe agregársele el aceite de lubricación del compresor, que atravesando los aros se incorpora a la salida provocando serios daños en los componentes de los circuitos. Mantenimiento Autónomo Filtrado del Aire Comprimido La unidad de la figura 2-1 denominada “Unidad de Mantenimiento” esta constituida por un filtro, regulador con manómetro y lubricador. El conjunto esta montado de tal forma que el filtro protege los elementos siguientes. Mantenimiento Autónomo Filtrado del Aire Comprimido El filtro llamado ciclónico tiene dos acciones: El aire al entrar pasa a través de bafles que le confiere una circulación rotativa, de esta forma las grandes partículas sólidas y el líquido se deposita en las paredes del vaso por la acción centrífuga. Luego el aire atraviesa el elemento filtrante, de malla metálica, papel, o metal sinterizado. Este filtro de 20 o 40 micrones retiene las partículas sólidas. (Fig. 2-1 b). Esta acción de filtrado se denomina "mecánica" ya que, afecta únicamente a la contaminación mecánica del aire, y no por ejemplo a su contenido de humedad. Mantenimiento Autónomo Reguladora de presión El Regulador o Válvula reductora y reguladora de presión es una necesidad de todo circuito neumático, para establecer una presión segura para ciertos componentes o para fijar un valor exacto de empuje de un cilindro. En todo circuito es deseable el regulador para mantener constante la presión de trabajo independientemente de las variaciones que experimente la línea de alimentación. Mantenimiento Autónomo Lubricador El lubricador es un elemento muy importante ya que los cilindros y válvulas requieren ser lubricados para su correcto funcionamiento y larga vida útil. En la figura, el flujo de aire a través de una ligera restricción llamada '' Venturi '', provoca una pequeña caída de presión usualmente 1 psi entre la entrada y la salida. Mantenimiento Autónomo Actuadores Neumáticos Mantenimiento Autónomo Actuadores Neumáticos Mantenimiento Autónomo Actuadores Neumáticos Mantenimiento Autónomo Electricidad Básica Filial Minas Uruguay Cervecería Patricia Que es la electricidad? Electricidad: el movimiento de electrones a través de un cuerpo Toda la materia está hecha de átomos. Los átomos están formados por otras partículas más pequeñas llamadas protones, neutrones y electrones; de todas ellas el más pequeño es el electrón Los metales cuentan con una gran cantidad de electrones libres, lo cual los hace buenos conductores de la electricidad. Mantenimiento Autónomo Que es el magnetismo? Un imán es un material que cuenta con la propiedad de atraer ciertos metales, hierro, níquel, cobalto...etc Los imanes cuentan con los llamados polos magnéticos los cuales son el polo norte (+) y polo sur (-). Mantenimiento Autónomo Que es el magnetismo? Mantenimiento Autónomo Relación entre electricidad y magnetismo Cuando una corriente pasa a través de un conductor se crea un campo magnético. Mantenimiento Autónomo Magnitudes eléctricas Intensidad de Corriente: I = Carga (q) / tiempo (t) = Amperios (A) Diferencia de potencia = DV La energía potencial es la que tiene todo cuerpo al estar en algún lugar sobre la superficie terrestre y esta energía aumenta conforme nos alejamos de la superficie terrestre y disminuye cuando nos acercamos a la superficie terrestre. Cuando soltamos un cuerpo desde una altura cualquiera, el cuerpo cae al suelo; es decir, los cuerpos se mueven de un lugar de mayor energía potencial a uno de menor energía potencial. Llamamos diferencia de potencial a la resta de las energías potenciales de donde estaba el cuerpo a la que quedó. A la diferencia de potencial eléctrica, se le llama voltaje y su unidades son volt. (V) Mantenimiento Autónomo Magnitudes eléctricas Resistencia eléctrica. Cuando un cuerpo impide el paso de la corriente eléctrica a través de él, decimos que es un aislante, además cuando conseguimos hacer pasar corriente a través de él esta corriente debe vencer ciertas características del material. Al conjunto de propiedades físicas del material que impiden el paso de la corriente eléctrica a través de él, lo llamamos resistencia eléctrica. Si tienes un metro de un conductor que tiene una resistencia de 2 ohms, en 2 metros tenderemos una resistencia de 4 ohms. En un área transversal de 1 cm2 pasan más electrones que en una de 0.5 cm2. Cuando el área transversal es grande, la resistencia disminuye. Mantenimiento Autónomo Magnitudes eléctricas Resistencia eléctrica Cuando un conductor es calentado, por lo general, la resistencia eléctrica aumenta. Esto se debe a que los electrones libres del material cuentan con más energía térmica, la cual para vencerla se necesita mucha energía eléctrica. Para finalizar, podemos decir que una resistencia de 1 ohm permite el paso de una corriente de 1 amperio cuando se aplica entre las terminales del conductor una diferencia de potencial (energía) de un volt, lo cual se puede resumir en la fórmula siguiente: ohm = Volt / Ampere Mantenimiento Autónomo Corriente continua y corriente alterna Motor eléctrico: Es un aparato que transforma la energía eléctrica a energía mecánica. La cual la lleva a cabo gracias a un imán permanente y a otro creado por la corriente eléctrica. Partes de un motor eléctrico: a) Rotor: debido a que rota. b) Estator: productor del campo permanente. c) Conmutador: invierte el sentido de la corriente. d) Escobilla: contacto entre el conmutador y el circuito eléctrico. Mantenimiento Autónomo Corriente continua y corriente alterna Un motor eléctrico Aprovecha la energía eléctrica para producir energía mecánica Un generador eléctrico Aprovecha la energía mecánica para producir energía eléctrica. Mantenimiento Autónomo Corriente continua y corriente alterna Diferencia entre un motor y un generador eléctrico. Corriente alterna: es la corriente eléctrica generada por un generador eléctrico el cual puede cambiar la dirección de la corriente eléctrica que produce, al modificar el giro de su bobina. La corriente directa: es la corriente eléctrica generada por un generador eléctrico el cual conserva una misma dirección del movimiento de su bobina. Mantenimiento Autónomo Circuito básico general Conexión en serie Conexión en paralelo Mantenimiento Autónomo Tipos de Motores Eléctricos Mantenimiento Autónomo Motores de Corriente Continua Mantenimiento Autónomo Motores de Corriente Continua Mantenimiento Autónomo Motores de Corriente Continua Mantenimiento Autónomo Motores de Corriente Alterna Mantenimiento Autónomo
