NEUMÁTICA E HIDRÁULICA

NEUMÁTICA En los circuitos neumáticos el transporte de energía se realiza mediante un fluido GASEOSO. (Aire). El aire utilizado en los ctos neumáticos es en realidad UNA MEZCLA GASEOSA, pero se considera a efectos de COMPORTAMIENTO como si fuese un GAS ÚNICO. Por lo tanto, no tiene FORMA ni VOLUMEN propios, yq que ocupa todo el espacio del recipiente en el que está encerrado. A diferencia de los líquidos, los gases se pueden comprimir y expandir fácilmente.

PRESIÓN F Un fluido almacenado en un recipiente ejercerá una fuerza sobre las paredes del mismo.

PRESIÓN La fuerza ejercida por unidad de superficie se denomina PRESIÓN, y su unidad en el S.I. es el pascal (Pa).

UNIDADES DE PRESIÓN 1 Pa = 1 N/ 1 m2 (Unidad del S.I.) 1 atm = 1.01325 * 105 Pa = 101325 Pa 1 baria = 0.1 Pa 1 bar= 105 Pa, es decir 1 atm= 1.01325* 105 Pa= 1.01325 bar 1 mmHg= 133.32 Pa

PRESIÓN ATMOSFÉRICA Es variable, y suele rondar el valor de 1 atm= 1.01325 bar = 101325 Pa La presión atmosférica es la presión que ejerce el AIRE existente en la atmósfera.

PRESIÓN RELATIVA Es la presión manométrica. los sensores que miden la presión en un fluido se denominan manómetros y su indicación corresponde a la presión relativa del fluido, también llamada presión manométrica.

PRESIÓN ABSOLUTA

GASES PERFECTOS CONDICIONES A CUMPLIR: Las fuerzas entre sus moléculas son nulas. El volumen de las moléculas es mucho menor que el del recipiente que las contiene. Los gases REALES se va a alejar de este comportamiento a ALTAS PRESIONES y a BAJAS TEMPERATURAS (condiciones próximas a la licuación).

LEYES DE LOS GASES PERFECTOS LEY DE BOYLE-MARIOTTE LEY DE GAY-LUSSAC LEY DE CHARLES LEY DE AVOGADRO Página web con las leyes, simulaciones y ejercicios

n= m/M NÚMERO DE MOLES Para estas leyes definiremos: n= número de moles m= masa de gas en gramos M= masa molecular n= m/M

LEY DE BOYLE-MARIOTTE T= cte -> V=k1/P Para una misma MASA GASEOSA, a TEMPERATURA CONSTANTE, se cumple que P*V= CONSTANTE. Por lo tanto P1*V1=P2*V2 (T=cte). También se puede observar que, a TEMPERATURA CONSTANTE, el VOLUMEN que ocupa una masa de gas es INVERSAMENTE PROPORCIONAL A SU PRESIÓN. V= 1/k * P (T=cte) V1= k/P1 Enlace web

LEY DE GAY-LUSSAC V= cte -> P=k3T A volumen constante, la presión de una masa gaseosa es directamente proporcional a su temperatura. P1= K T1. P2= K T2. TEMPERATURA MEDIDA EN KELVIN OJO Temperatura en KELVIN Enlace web

LEY DE CHARLES P=cte -> V=k2T Enlace web

LEY DE AVOGADRO P y T =ctes  V= k4 n Para una presión y temperatura constantes, el número de moléculas de un gas, y por lo tanto, el número de moles n, es directamente proporcional al volumen que ocupa. n= número de moles Enlace web

ECUACIÓN DE LOS GASES PERFECTOS Esta ley es válida tanto para gases puros como para mezclas gaseosas. en el caso de mezclas gaseosas Ptotal=Pparcial gas 1+ Pparcial gas 2+ ….. Esta es la ley de DALTON de las presiones parciales. P= presión en atm n= número de moles= m/M M= masa molecular V= volumen en litros T= temp en Kelvin m= masa de gas

HIDRÁULICA La hidráulica, ciencia y técnica a la vez, se ocupa de la transmisión y el control de fuerzas y movimientos por medio de fluidos.

CAUDAL DE UN FLUIDO El caudal Q es igual a :

CAUDAL DE UN FLUIDO El CAUDAL Q = S*v El caudal de un fluido por una tubería es igual al producto de la sección de la tubería por la velocidad de desplazamiento del fluido. El CAUDAL Q = S*v El caudal Q es igual a Q= V/t y el Volumen V = S*l S= sección de la tubería l= longitud de la tubería Por lo tanto Q= V/t= S*l/t l/t= velocidad del fluido=v

DENSIDAD DE UN FLUIDO La densidad, o mejor dicho, densidad absoluta, es una propiedad característica de la materia y viene dada por la relación entre la masa de una determinada cantidad de sustancia y el volúmen que ocupa.

LOS LÍQUIDOS PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA HIDROESTÁTICA. PRENSA HIDRÁULICA

PRINCIPIO FUNDAMENTAL DE LA HIDROESTÁTICA La presión P, ejercida en un punto de una masa líquida, se transmite, ÍNTEGRAMENTE y por igual en TODAS las direcciones. P

PRENSA HIDRÁULICA Al aplicar una presión P1 en uno de los émbolos (el más pequeño), ha de transmitirse íntegramente y por igual en todas direcciones. P1=P2 P1= F1/S1 P2=F2/S2 F2=F1*S2/S1

PRENSA HIDRÁULICA El volumen de líquido que sale del émbolo menor tiene que ser igual al volumen de líquido que llega al émbolo mayor, por lo tanto:

PROPIEDADES DE LOS LÍQUIDOS Si un líquido, no viscoso, se encuentra en movimiento a través de una tubería, cumple las dos ecuaciones siguientes: ECUACIÓN DE CONTINUIDAD ECUACIÓN DE BERNOULLI no viscoso: no existe rozamiento entre sus partículas

ECUACIÓN DE CONTINUIDAD Si la tubería a lo largo de la cual circula el líquido tiene dos secciones diferentes, S1 y S2, en las cuales el líquido posee las velocidades v1 y v2, la llamada ecuación de continuidad establece que: La ecuación de continuidad pone de manifiesto que la velocidad del líquido aumenta si la sección transversal del tubo disminuye.

ECUACIÓN DE BERNOULLI

BERNOULLI desarrollo teórico Las siguientes transparencias desarrollan la teoría que nos permitirá obtener la ecuación de Bernoulli

ECUACIÓN DE BERNOULLI Si un líquido, que consideraremos incompresible (densidad constante), circula por una conducción de sección variable, el principio de conservación de la masa implica que el caudal de líquido ha de ser constante a lo largo de toda la tubería.

ECUACIÓN DE BERNOULLI Balance energético: Energía estática (potencial), debida a la masa y que depende de la altura. Su valor:Ep1= mgh1, Ep2=mgh2 Energía hidrostática debida a la presión: es equivalente al trabajo desarrollado en cada zona;W1= F1*l1= P1*S1*l1 y W2=P2*S2*l2, donde Trabajo= fuerza por desplazamiento; l1 y l2=desplazamientos; Energía hidrodinámica (energía cinética), debida a la velocidad. Su valor en cada zona es ½ m v12 , ½ m v22 respectivamente.

ECUACIÓN DE BERNOULLI La suma de las tres contribuciones en las dos zonas ha de ser la misma, por lo tanto: Ep1+Ehidroestática1+Ehidrodinámica1= Ep2+ Ehidroestática2+Ehidrodinámica2 m=masa g=gravedad h1= altura en punto 1 tubería h2= altura en punto 2 tubería p1= presión en punto 1 tubería p2= presión en punto 2 tubería v1= velocidad fluido en punto 1 tubería v2= velocidad fluido en punto 2 tubería

ECUACIÓN DE BERNOULLI Considerando que S1.l1= V1 es el volumen y que S2.l2 =V2 es el volumen, y este volumen ha de ser igual en ambos puntos se cumple que: S1= sección de la tubería en el punto 1 l1= desplazamiento del líquido en el punto 1 S2= sección de la tubería en el punto 2 l2= desplazamiento del líquido en el punto 2

ECUACIÓN DE BERNOULLI Considerando que la masa del fluido es el producto de la densidad del fluido por el volumen que ocupa, tenemos: m= masa de líquido d= densidad del líquido V= volumen que ocupa el líquido

ECUACIÓN DE BERNOULLI Dividimos la ecuación del balance energético por el volumen V: Obtenemos: m/d=V V= S1.l1=S2.l2 v= velocidad, v1= velocidad en el punto 1 de la tubería v2= velocidad en el punto 2 de la tubería d= densidad del fluido g= gravedad P1, P2, presiones del fluido en los puntos 1 y 2 respectivamente h1, h2, alturas de la tubería en los puntos 1 y 2 respectivamente Si dividimos por d.g obtenemos:

ECUACIÓN DE BERNOULLI h1, h2= altura de la tubería en los puntos 1 y 2 P1, P2= presiones del fluido en los puntos 1 y 2 v1,v2= velocidad del fluido en los puntos 1 y 2 d= densidad del fluido g= aceleración de la gravedad

ECUACIÓN DE BERNOULLI Si h1= h2 (tubería horizontal) se cumple que: Se deduce que si la velocidad del líquido aumenta (como consecuencia de un estrechamiento), su presión disminuye. h1, h2= altura de la tubería en los puntos 1 y 2 P1, P2= presiones del fluido en los puntos 1 y 2 v1,v2= velocidad del fluido en los puntos 1 y 2 d= densidad del fluido g= aceleración de la gravedad

POTENCIA HIDRÁULICA P=presión Pot=potencia E=energía t=tiempo Q= caudal V=volumen e= distancia S= superficie

NEUMÁTICA SIMBOLOGÍA NEUMÁTICA

ELEMENTOS DE UN CTO NEUMÁTICO CONVERSOR: compresor ACUMULADOR: depósito ELEMENTOS DE PROTECCIÓN: secador +filtro ELEMENTOS DE CONTROL: válvulas ELEMENTOS RECEPTORES: cilindros y motores

PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO CONSTA DE: compresor, refrigerador, acumulador, filtro, regulador de presión y lubricador. AC-RE-RE-CO-FIL-LU: hace rere co fillu

PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO COMPRESORES Son máquinas destinadas a elevar la presión del aire que aspiran de la atmósfera.

PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO TIPOS DE COMPRESORES: VOLUMÉTRICOS DINÁMICOS

PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO COMPRESORES VOLUMÉTRICOS: Se basan en la Ley de Boyle Mariotte, de manera que para elevar la presión de un fluido gaseoso reducen su volumen.

PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO COMPRESORES DINÁMICOS: Se fundamentan en otro principio distinto. El aire se hace pasar por una tubería de sección cada vez más reducida, por lo que el fluido adquiere mayor velocidad. Esta energía cinética se convierte en energía de presión.

PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO COMPRESORES VOLUMÉTRICOS: COMPRESOR DE ÉMBOLO O ALTERNATIVO: Es más económico, y más flexible. Permiten trabajar con caudales de diferentes magnitudes y con un amplio rango de relación de compresión. El funcionamiento es muy parecido al de un motor de un automóvil: un eje al que va soldado una excéntrica, acciona la biela que produce un movimiento alternativo en el pistón. Pueden alcanzar presiones desde 6 bar hasta 10 bar en los compresores de una etapa. En los de dos etapas pueden alcanzar los 15 bar. Los caudales pueden llegar a 500 metros cúbicos/min

PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO COMPRESORES VOLUMÉTRICOS: COMPRESOR DE ÉMBOLO O ALTERNATIVO: VÍDEO monofásico bifásico

PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO REFRIGERADOR: tienen como objetivo enfriar el aire que se ha calentado en la fase anterior y dejarlo a unos 25 ºC. Durante este proceso se condensa un 75% del agua que contiene el aire, la cual se deposita en la parte inferior.

PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO ACUMULADOR Y DEPÓSITOS: Los depósitos tienen como misión el mantener un nivel de presión adecuado en el cto neumático. Los acumuladores son similares a los depósitos, pero de tamaño menor, y sirven para mantener la presión en unos niveles similares en todos los elementos del circuito.

PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO FILTRO: Los filtros tienen como misión depurar el aire comprimido. El aire entra en el filtro y adquiere un movimiento rotativo por efecto del deflector de aletas, produciéndose un CENTRIFUGADO de las partículas SÓLIDAS Y LÍQUIDAS contra las paredes de la taza. De esta forma se detienen las partículas más gruesas, así como el vapor de agua.

PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO FILTRO: filtro filtro con purga de agua manual filtro con purga de agua automática

PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO REGULADORES DE PRESIÓN: Su función es mantener el aire de salida a una presión constante, independientemente de las variaciones de presión que se produzcan a la entrada. Dispone de una menbrama y de un muelle regulado mediante un tornillo. Cuando la presión secundaria aumenta, desplaza la membrana impidiendo el paso del aire de entrada.

PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO LUBRICADOR: Tiene como objetivo mezlar el aire con aceite para aumentar la vida y rendimiento de los elementos neumáticos ( con el aceite se reduce el rozamiento y se evita la oxidación). El aire que entra en el lubricador que contiene aceite, cae en forma de gotas, estas gotas son pulverizadas y transportadas por el aire de salida. Este fenómeno se basa en el Efecto Venturi.

PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO UNIDAD DE MANTENIMIENTO= FILTRO + REGULADOR + LUBRICADOR TOMA DE PRESIÓN

REDES DE DISTRIBUCIÓN Son las tuberías empleadas para conectar los distintos elementos neumáticos.

REDES DE DISTRIBUCIÓN - La inclinación de las tuberías está entre 1’5º y 3º en el sentido de circulación del aire, para facilitar el arrastre de partículas o gotas de agua.