UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA Mecánica de fluidos Potencia fluida, tabla de simbología ERIK JAIR CORONADO GUTIERREZ MATRICULA: 1751807 HORA: N1 INTRODUCCION Tanto en ciencia como en tecnología, el uso de aire y gases para generar presión se conoce como neumática. La neumática es la tecnología que emplea un gas (normalmente aire comprimido) como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos y/o máquinas. Mientras que en la hidráulica son los fluidos (líquidos) los que se utilizan para la transmisión de potencia en la neumática es el aire comprimido. Los sistemas de aire comprimido se utilizan para convertir la energía del aire comprimido en energía mecánica. Los procesos consisten en incrementar la presión de aire y a través de la energía acumulada sobre los elementos del circuito neumático (por ejemplo, los cilindros) efectuar un trabajo útil. Por lo general el gas utilizado es el aire comprimido, pero para aplicaciones especiales puede usarse el nitrógeno u otros gases inertes. Los circuitos neumáticos básicos están formados por una serie de elementos que tienen la función de la creación de aire comprimido, su distribución y control para efectuar un trabajo útil por medio de unos actuadores llamados cilindros. Muchos sistemas de llenado en la industria alimentaria funcionan con la ayuda de neumáticos. Esto permite que botellas, sacos, contenedores y otros recipientes se llenen de forma limpia y rápida con líquidos o sólidos. Las herramientas de aire comprimido, como las pistolas de pintura y pulverización de pintura, pero también las herramientas de grapado, clavado y remachado, como muchas otras herramientas, se pueden utilizar con aire comprimido. Muchos talleres de reparación de automóviles utilizan equipos como amoladoras neumáticas, pistolas de soplado, gatos para automóviles, destornilladores y taladros. EL CIRCUITO NEUMÁTICO. En electricidad es necesario utilizar un circuito eléctrico para usar la energía de la corriente eléctrica. En neumática es necesario emplear circuitos neumáticos para aprovechar la energía del aire comprimido. Los sistemas o circuitos neumáticos, tienen una manera sencilla de funcionar. Están formados por un conjunto de compuestos que les permiten procesar el aire reduciendo el volumen del aire y aumentando la presión, para posteriormente transportarlo a través de mangueras neumáticas, controlando sus condiciones a través de diversas válvulas, hasta llegar al actuador. Todo circuito neumático está compuesto por una serie de elementos básicos: 1. El compresor, es el dispositivo que comprime el aire de la atmósfera hasta que alcanza la presión de funcionamiento de la instalación. 2. El acumulador, es un tanque o depósito donde se almacena el aire para su posterior utilización. 3. Dispositivos de mantenimiento que se encargan de acondicionar al aire comprimido, protegiendo el circuito para que la instalación neumática pueda funcionar sin averías durante mucho tiempo. 4. Las tuberías y los conductos, a través de los que se canaliza el aire para que llegue a los distintos elementos del circuito. 5. Los elementos de mando y control, son válvulas que se encargan de controlar el funcionamiento del circuito neumático, permitiendo, interrumpiendo o desviando el paso del aire comprimido según las condiciones de funcionamiento del circuito. 6. Los actuadores, como cilindros y motores neumáticos, que son los encargados de utilizar el aire comprimido, transformando la presión del aire en trabajo útil. Elementos básicos Compresor neumático. Es el dispositivo encargado de generar el aire comprimido. Los compresores son motores eléctricos o de combustión que aspiran el aire de la atmósfera y lo comprimen hasta alcanzar la presión de funcionamiento requerida por la instalación. Según el tipo de movimiento del motor, los compresores neumáticos se dividen en dos categorías: alternativos o rotativos ¿Cuál es el uso de los compresores? Los compresores neumáticos tienen diversas aplicaciones que van desde el uso doméstico, hasta el uso en grandes industrias. Hablando del uso doméstico, los compresores neumáticos pueden servir para realizar tareas como pintar, barnizar, inflar las ruedas de un auto, utilizar una pistola de clavos o usar el aire comprimido para limpiar superficies. En el caso del uso a nivel industrial, los compresores neumáticos son una de las herramientas más versátiles que cualquier industria puede tener, siendo algunas sus tareas principales hacer funcionar las diferentes herramientas neumáticas, sistemas de elevación o refrigeración, pintura y barnizado industrial, entre otras funciones. ¿Cuáles son los diferentes tipos de compresores? A la hora de comprar un compresor neumático, la mayoría de las personas no conocen todos los tipos de compresores que existen en el mercado y para qué se utiliza cada uno de ellos. Por esta razón te vamos a explicar detalladamente cada uno de ellos, cómo funcionan y cuáles son sus principales características. Compresor de pistón En este tipo de compresor el aire es aspirado al interior de un cilindro, debido a la acción de un pistón accionado por una biela y un cigüeñal. Dicho pistón, al realizar el movimiento contrario, comprime el aire en el interior del mencionado cilindro, liberándose a la siguiente etapa cuando la presión requerida es alcanzada. Los compresores de pistón pueden trabajar con lubricante o exento de aceite. En el caso del compresor exento, la cámara de aspiración y compresión queda aislada de cualquier contacto con el lubricante del compresor, de esta forma trabaja en seco y así evita que el aire comprimido sea contaminado por los lubricantes de la máquina. Compresores de tornillo En los compresores de tornillo, el aire queda atrapado y sellado entre los perfiles de dos tornillos. A medida que los dos tornillos o rotores empiezan a girar y engranar, el aire es empujado a lo largo de ellos hacia un espacio cada vez más pequeño. Este proceso provoca el aumento de la presión para permitir que el volumen de aire encaje en los depósitos de la cámara de compresión. Este tipo de compresor generalmente se refrigera con aceite, sin embargo, hay modelos que se refrigeran con agua o aire. Dado que el enfriamiento tiene lugar dentro del compresor, las piezas de trabajo nunca experimentan temperaturas de operación extremas. Compresores de paletas Los compresores de paleta son un tipo de compresor rotativo. Este tiene una carcasa fija en la que se coloca un disco de rotor que tiene ranuras utilizadas para sujetar las paletas deslizantes. A medida que el rotor gira, el disco también lo hace, permitiendo que las paletas se muevan. Cuando las paletas se alejan del centro, queda atrapada una gran cantidad de aire en su interior, con el movimiento de rotación, las paletas deslizantes convergen por consecuencia de su forma y el aire atrapado en ellas es comprimido. Compresor de scroll La compresión del aire se realiza por reducción de volumen. Este tipo de compresor está formado por un conjunto de dos rotores con forma de espiral. Uno de los rotores está fijo en la carcasa mientras que el otro es móvil y es accionado por el motor. Los rotores están montados en un desfase de 180º, permitiendo que el movimiento cree cámaras de aire cada vez más pequeñas. Compresor de émbolos rotativos Este tipo de compresor utiliza unos rotores de émbolos rotativos para comprimir el aire. Su funcionamiento se basa en el giro de los dos rotores que se encuentran en el interior de la carcasa, los rotores giran sincronizadamente y en sentido contrario, formando una cámara entre ellos en la cual entra el aire. Los rotores se limitan a desplazar el aire, aumentando la presión en función de la contrapresión con la que se encuentran en la salida del compresor. Dicha contrapresión se da por las pérdidas ocasionadas por el rozamiento y las necesidades de presión del sistema con el cual trabaja. Depósito o acumulador. La mayoría de los compresores incluyen un depósito o tanque que actúa como acumulador. El aire comprimido generado por el compresor se almacena en el depósito, para evitar que el compresor tenga que estar siempre trabajando. El compresor sólo se vuelve a poner en marcha cuando la presión en el depósito sea baja (ahorrando así la gasolina o electricidad necesarias para mover el motor del compresor). Los depósitos cuentan con varios dispositivos asociados: Presostato: se trata de un sensor de presión que conecta o desconecta el motor del compresor. Si la presión del depósito desciende, el presostato activa el compresor para mantener la presión en el depósito. Válvula de seguridad: En caso de avería del compresor, se podría inyectar aire comprimido al depósito de forma continuada, provocando un peligroso aumento de la presión en el depósito. Para evitar esta situación, el depósito añade una válvula que deja escapar aire al exterior en caso de que la presión sea muy alta. Regulador: es una válvula ajustable que permite controlar la presión que se envía al circuito, dejando salir más o menos aire. Cuenta con un manómetro para conocer la presión entregada. Unidad de mantenimiento. Antes ser inyectado en el circuito, el aire es acondicionado por la unidad de mantenimiento para proteger las válvulas y actuadores hacia los que el aire se dirige. Esta preparación del aire la ejecutan los 3 elementos de los que consta la unidad: a) Filtro: elimina la humedad y partículas de polvo contenidas en el aire. Incluye una llave de purga para desalojar los líquidos condensados. b) Regulador de presión (con manómetro): mantiene la presión constante, para evitar fluctuaciones que pongan en riesgo el funcionamiento de la instalación. c) Lubricador: inyecta aceite lubricante en el aire comprimido para evitar oxidaciones y corrosión en los elementos neumáticos, y para engrasar las partes móviles del circuito. Red de distribución del aire. Es el conjunto de conductos que distribuyen el aire comprimido a toda la instalación. Las conducciones principales suelen ser tuberías metálicas, mientas que para las derivaciones finales hacia los actuadores se usan tubos plásticos de polietileno o mangueras de goma. Actuadores neumáticos Los actuadores neumáticos son los elementos del circuito neumático que utilizan la energía del aire comprimido para desarrollar algún trabajo útil (fuerzas o desplazamientos). Los actuadores neumáticos más comunes son los cilindros neumáticos Cilindros neumáticos. Transforman la energía potencial del aire comprimido (presión) en energía mecánica lineal (movimientos de avance y retroceso). Son actuadores compuestos por un tubo cilíndrico hueco. La presión del aire comprimido introducido en el interior del cilindro desplaza un émbolo móvil, que está conectado a un eje (vástago). Hay dos tipos fundamentales: Cilindros de simple efecto. Cilindros de doble efecto. Cilindros de doble efecto Estos cilindros presentan dos entradas de aire comprimido, que hacen que el émbolo pueda ser empujado por el aire en los dos sentidos (avance y retroceso). El vástago del cilindro de doble efecto ejecuta movimientos alternos, cambiando de sentido cuando se aplica aire comprimido en uno de los dos lados. La amortiguación en las dos posiciones finales evita que el émbolo choque con fuerza en los extremos. La amortiguación puede ajustarse mediante dos tornillos. El émbolo del cilindro está provisto de un imán permanente, cuyo campo magnético se aprovecha para activar detectores de posición. Cilindros de simple efecto En este tipo de cilindro neumático el desplazamiento del émbolo, generado por el aire comprimido, se desarrolla en un solo sentido, es decir, solo en avance. Eso implica que el trabajo también se realiza únicamente en un sentido. El retroceso se logra generalmente con un muelle o resorte ubicado al interior del cilindro, rodeando el vástago; aunque hay casos donde el retroceso simplemente se produce por efecto de la gravedad (cuando está posicionado verticalmente). Hasta ahora se ha visto cómo generar el aire comprimido con un compresor, y cómo utilizarlo para producir trabajo mediante cilindros. Sin embargo, también se necesita saber cómo controlar el funcionamiento de un circuito neumático (abrir o cerrar el circuito, dirigir el aire por diferentes conductos, ajustar presiones, etc.). De ello se encargan unos elementos neumáticos adicionales: las válvulas. Las válvulas son dispositivos que controlan el paso del aire comprimido. Válvulas Las válvulas distribuidoras permiten activar o parar un circuito neumático. Su función es dirigir adecuadamente el aire comprimido para que tenga lugar el avance y el retroceso de los cilindros. Por tanto, las válvulas se pueden ver como los interruptores o conmutadores de los circuitos neumáticos. La función de las válvulas es permitir, orientar o detener el flujo de aire para distribuir el aire hacia los elementos de trabajo son conocidas también como válvulas distribuidoras. Constituyen los órganos de mando de un circuito. También son utilizadas en sus tamaños más pequeños como emisoras o captoras de señales para el mando de las válvulas principales del sistema, y aún en funciones de tratamiento de señales. Dos de las características principales que posibilitan su clasificación son el número de vías y el número de posiciones, definidos a continuación. vias: llamamos así al número de bocas de conexión del elemento de distribución. Pueden tenerse válvulas de 2, 3 ,4, 5 o más vías. No es posible un número de vías inferior a dos. Posiciones: se refiere al número de posiciones estables del elemento de distribución. Las válvulas más comunes 2 o 3 posiciones, aunque algunos modelos particulares pueden tener más. Las válvulas direccionales se designan de acuerdo al número de vías y al número de posiciones de la forma siguiente: 2/2 dos vías / dos posiciones 3/2 tres vías / dos posiciones 4/2 cuatro vías / dos posiciones 5/2 cinco vías / dos posiciones 5/3 cinco vías / tres posiciones CONFIGURACION DEL SIMBOLO El símbolo representa la función de la válvula y su forma de accionamiento y/o reacción. No representa de ninguna manera válvula alguna desde el punto de vista constructivo. El símbolo se compone de dos partes bien definidas: un bloque central, en el que se identifican las posiciones del elemento de conmutación y las vías de conexión para cada posición, y de dos bloques extremos que representan los modos de actuación o mandos. 1. Cada posición de la válvula se representa por un cuadrado. Habrá tantos cuadrados adyacentes como posiciones de distribución tenga la válvula. 2. Las bocas se representan por trazos unidos al cuadrado correspondiente a la posición normal de reposo de la válvula. 3. Las vinculaciones entre bocas se representan con líneas y flechas, indicando el sentido de circulación. Las bocas cerradas se indican con líneas transversales. Dicha representación se representa por cada posición. 4. Las canalizaciones de escape se representan por un triángulo pudiendo ser: a. Escape sin posibilidad de conexión (Orificio no roscado) b. Escape con posibilidad de conexión (Orificio roscado). El símbolo se completa con los esquemas correspondientes a los mandos de las válvulas, siendo éstos el medio por el cual se logra la conmutación de sus posiciones. Existen distintos tipos de mandos: mandos musculares o manuales, mecánicos, neumáticos, eléctricos y electroneumáticos. Válvulas 2/2 Pertenecen a este grupo todas las válvulas de cierre que poseen un orificio de entrada y otro de salida (2 vías) y dos posiciones de mando. Sólo se utilizan en aquellas partes de los equipos neumáticos donde no es preciso efectuar por la misma válvula la descarga del sistema alimentado; sólo actúan como válvulas de paso. Pueden ser normal cerradas o normal abiertas, según cierren o habiliten el paso respectivamente en su posición de reposo. Válvulas 3/2 Además de alimentar a un circuito, permiten su descarga al ser conmutadas. También las hay normalmente cerradas o abiertas. Válvulas 4/2 Poseen cuatro orificios de conexión correspondiendo uno a la alimentación, dos a las utilizaciones y el restante al escape, el que es común a ambas utilizaciones. Operan en dos posiciones de mando, para cada una de las cuales sólo una utilización es alimentada, en tanto la otra se encuentra conectada a escape; esta condición se invierte al conmutar la válvula. Válvulas 5/2 Éstas poseen cinco orificios de conexión y dos posiciones de mando. A diferencia de la 4/2, poseen dos escapes correspondiendo uno a cada utilización. Esto brinda la posibilidad, entre otras cosas, de controlar la velocidad de avance y retroceso de un cilindro en forma independiente. Dentro de cada cuadrado se representan las conexiones internas entre las distintas vías o tuberías de la válvula, y el sentido de circulación del fluido se representa por flechas. En los extremos de los rectángulos se representa el accionamiento y el retorno de la válvula. El accionamiento permite pasar de la posición de reposo a la posición de trabajo. El retorno permite pasar de la posición de trabajo a la posición de reposo Bibliografías https://www3.gobiernodecanarias. http://automatica.mex.tl/ http://www.eudim.uta.cl/ https://www.areatecnologia.com/
