Neumática Escuela Industrial Ernesto Bertelsen Temple. Fundación Diego Echeverría Castro. Neumática Profesor: Luis Suárez Saa. Técnico de Nivel Medio en Electromecánica [DEC]. Técnico Universitario en Mecánica Automotriz [UTFSM]. Ingeniero en Mantenimiento Industrial [UTFSM]. Pos título en Pedagogía [PUCV] Magister en Gestión Organizacional [UV]. Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Neumática La palabra neumática proviene del griego “pneuma” que significa aire o respiración. Se entiende como la utilización de aire comprimido, en general, cualquier sistema técnico que funcione con aire comprimido. Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Finalidad Generar y alimentar aire comprimido (compresor, unidad de refrigeración, filtro) Distribuir aire comprimido (tubos rigidos y flexibles, acoplamientos) Controlar el aire comprimido (válvulas de presión, válvulas de vías, válvulas de bloqueo) Ejecutar tareas con aire comprimido (cilindros, ventosas, actuadores giratorios) 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Finalidad La neumática juega un papel importante en los sistemas de producción automatizados y aún se encuentra en ascenso. Muchos sistemas de producción son inconcebibles sin su uso, por la razón que la neumática es una parte inherente de varios sectores. 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Funciones Reemplazar fuerzas realizadas por brazos y dedos. Crear movimientos rápidos comparados con extremidades humanas. Crear un ambiente de producción higiénico. Detectar estados de maquina a través de elementos de entrada (sensores). Procesamiento de información utilizando dispositivos especiales. Realizar cambios de elementos a través de sistemas de control. Realizar trabajos usando elementos operacionales (actuadores) 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Funciones Parámetros Comentarios Cantidad El aire se encuentra disponible en todo lugar y en cantidades prácticamente ilimitadas. Transporte El aire se puede transportar de manera sencilla a través de ductos. Capacidad de almacenamiento El aire comprimido se puede almacenar en un tanque y distribuido desde allí. El tanque puede transportarse. Seguridad El aire comprimido no tiene explosión. Limpieza Fugas de aire comprimido sin lubricar no causan problemas de polución ambiental. Diseño Los elementos para manejo de aire tienen configuración sencilla y por lo tanto son económicos. Velocidad El aire comprimido es un medio para trabajo rápido. Facilita altas velocidades en actuadores y altas velocidades de conmutación. Sobrecargas Las herramientas neumáticas y los actuadores pueden cargarse sólo hasta su máximo, luego ceden, haciéndolos a prueba se sobrecargas. 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Otras Ventajas Confiabilidad en los componentes. Sensibilidad a las influencias ambientales. Facilidad de mantenimiento y reparación. Respuesta y tiempo de cambio de los componentes de control. Facilidad para cambio de los componentes de trabajo. Velocidad de las señales. Requerimiento de espacio. Tiempo de servicio. Resistencia a alteraciones. Requerimientos de entrenamiento. 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Aspectos de Seguridad El aire comprimido es una energía poderosa que requiere especial atención pues un uso indebido puede llevar a consecuencias fatales. Por lo tanto, condiciones de seguridad deben seguirse rigurosamente. 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Aspectos de Seguridad Daños por fuerza de actuador: La fuerza que alcanza un actuador neumático se puede subestimar. Incluso un pequeño cilindro neumático es capaz de causar daño en órganos o miembros. 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Aspectos de Seguridad Penetración en la piel: El aire comprimido puede penetrar diversas capas de piel aún apenas a 0,5 bar lo cual puede causar heridas dolorosas y de lento proceso de sanado. 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Aspectos de Seguridad Partículas de polvo en aire comprimido: A pesar de estar filtrando, el aire comprimido puede contener partículas que arrastra o desprende de elementos posteriores. Procure no tener contacto directo con el aire comprimido. Energía Almacenada: El aire comprimido almacenado en tanques, tuberías y mangueras contiene energía potencial, si esta se liberado o estalla, existe un riesgo potencial de herida. 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Aspectos de Seguridad Seguridad Operacional: Cuando se trabaja o realiza mantenimiento con sistemas neumáticos, no se debe olvidar que la energía almacenada en la tubería o mangueras pueden expelerse en un tiempo muy corto con suficiente fuerza para causar el fuerte efecto de látigo al final de la línea. 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Aspectos de Seguridad Tubos suelto con presión de aire: Las mangueras plásticas bajo presión se agitan de manera estrepitosa bastante rápido y pueden causar heridas. Respirar aire contaminado: El aire de escape contiene aceite (en sistemas neumáticos lubricados). Si la lubricación no es estable correctamente, la cantidad de aceite en el aire de escape puede elevarse a niveles poco saludables. 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Aspectos de Seguridad No realizar ninguna reparación o trabajo en sistemas neumáticos sin: Cerrar alimentación de aire principal. Liberar aire remanente ene el sistema. 2. No utilice el aire comprimido para propósitos distintos para el que fue previsto inicialmente. 3. Nunca dirija el aire comprimido hacia usted o hacia el cuerpo de otra persona. 12-03-13 1md 4. Nunca utilice el aire comprimido para soplar el polvo de sus ropas o cabello. Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Fundamentos Físicos El aire es una mezcla de gases y tiene la siguiente composición. Nitrógeno 78,09% Aprox. Oxigeno 20,95% Aprox. Argón 0,93% Aprox. Otros 0,03% Aprox. 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Unidades del Sistema Internacional Unidades SI : Sistema métrico. Las unidades del SI son: Distancia: m Área: m2 Volumen: m3 Masa: Kg Fuerza: N Tiempo: s Presión: Pa Temperatura: K 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Ley de Newton También conocidas como leyes del movimiento de Newton, son tres principios a partir de los cuales se explican una gran parte de los problemas planteados en mecánica clásica, en particular aquellos relativos al movimiento de los cuerpos, que revolucionaron los conceptos básicos de la física y el movimiento de los cuerpos en el universo. 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Primera Ley de Newton Todo cuerpo persevera en su estado de reposo o movimiento uniforme y rectilíneo a no ser que sea obligado a cambiar su estado por fuerzas impresas sobre él. 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Segunda Ley de Newton Esta ley se encarga de cuantificar el concepto de fuerza. La aceleración que adquiere un cuerpo es proporcional a la fuerza neta aplicada sobre el mismo. La constante de proporcionalidad es la masa del cuerpo (que puede ser o no ser constante). 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Fuerza = Masa x Aceleración F = m x a En caída libre “a” se sustituye por lo aceleración de gravedad g= 9,81 m/s2 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Magnitudes y unidades Presión (P) Representa la fuerza F ejercida sobre una superficie A 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Unidades de Presión Las unidades de presión más comunes que pueden leerse en un manómetro son: 1 bar = 14,5 psi = 0,1 MPa 12-03-13 1md Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Presiones Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Ecuación de los gases perfectos Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Ley de Robert Boyle – Edme Mariotte El volumen es inversamente proporcional a la presión: Si la presión aumenta, el volumen disminuye. Si la presión disminuye, el volumen aumenta. P1 · V1 = P2 · V2; T = cte

Leyes de Jacques Charles – Louis Gay Lussac El presión del gas es directamente proporcional a su temperatura: Si aumentamos la temperatura, aumenta la presión. Si disminuimos la temperatura, disminuye la presión. P1 / T1 = P2 / T2; V = cte

Generación y Alimentación de aire Comprimido Para garantizar la fiabilidad de un mando neumático, es necesario que el aire alimentado tenga un nivel de calidad suficiente. Ello implica considerar los siguientes factores. Aire limpio. Aire seco. Presión correcta. Si no se acatan estas condiciones, es posible que se originen tiempos más prolongados de inactivación de las máquinas y, además, aumentarán los costos de servicio. Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Sistema Neumático Básico PRODUCCIÓN Y TRATAMIENTO DE AIRE COMPRESOR. MOTOR ELÉCTRICO. PRESOSTATO. VÁLVULA ANTIRETORNO. DEPÓSITO. MANÓMETRO. PURGA AUTOMÁTICA. VÁLVULA DE SEGURIDAD. SECADOR DE AIRE REFRIGERADO. FILTRO DE LÍNEA. CIRCUITO DE UTILIZACIÓN TOMA DE AIRE. PURGA AUTOMÁTICA. UNIDAD DE ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE VÁLVULA DIRECCIONAL. ACTUADOR. CONTROLADORES DE VELOCIDAD.

Tipos de Compresores Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Tipos de Compresores DE ÉMBOLO OSCILANTE PISTÓN MEMBRANA UNA ETAPA DOS ETAPAS Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Compresor de Pistón Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez Compresor de pistón de una etapa Compresor de pistón de dos etapas Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Compresor de una Etapa Aire de 3 - 7 Bares Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Compresor de dos Etapa Aire aprox. de 7 Bares Temperatura de 120°C Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Compresor de Membrana Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Compresor de Membrana Aire hasta de 5 Bares Libre de Aceite Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

COMPRESORES DE ÉMBOLO ROTATIVO Tipos de Compresores COMPRESORES DE ÉMBOLO ROTATIVO ROTATIVO CELULAR HELICOIDAL BICELULAR ROOTS PALETAS TORNILLO Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Compresor de Paleta Deslizante Temperatura de 120°C Aceite de Refrigerante Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Compresor de Tornillo Caudales > 600 m3/min Presión > 10 Bares Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Compresor de Tornillo Caudales < 1500 m3/min Presión < 2 Bares Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Tipos de Compresores TURBO COMPRESOR RADIAL AXIAL Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Turbo Compresor Radial Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Turbo Compresor Axial Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Simbología de un compresor El compresor de caudal o desplazamiento constante siempre tiene un solo sentido de giro y de dirección de flujo. Tiene la misma simbología para todos los tipos de compresor. Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Acumulador El acumulador sirve para estabilizar el nivel de aire comprimido y compensar las oscilaciones que experimenta el sistema. Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Compresor - Acumulador Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Acumulador - Vertical Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Preparación del aire comprimido 1m3 del aire comprimido 180 millones de partículas de polvo 50 g de agua (a 50°C) 0,03 mg de aceite. Diversos productos químicos tales como plomo, cadmio, etc. Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Preparación del aire comprimido El aire comprimido es mas eficiente cuando se dan las siguientes condiciones: Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Presión Correcta El ajuste incorrecto de la presión puede resultar en: La vibración de la maquina y la mala calidad de los productos. Mas fugas de aire. Alto costo de la operación. Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Menos Partículas Contaminadas Más partículas en e sistema pueden resultar en: Caídas de presión. Líneas bloqueadas. Mal funcionamiento del sistema. Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Baja Condensación Más condensado en el sistema puede dar como resultado: Corrosión. Menor velocidad. Bloqueo de líneas. Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Cantidad correcta de aceite La regulación incorrecta de aceite puede resultar en: Altos costos en rellenos. Bultos en los sellos Manchado del producto. Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Mala preparación del aire Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Conceptos básicos Humedad relativa = Humedad absoluta x 100 [%] Grado de saturación Humedad absoluta: Cantidad de H2O contenida en 1m3 de aire Grado de saturación: Cantidad de agua que 1m3 de aire puede absorber a cierta temperatura. Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Secado Objetivo: Eliminar agua contenida en el aire Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Secado por absorción Es un proceso químico, en el cual el aire comprimido pasa a través de un lecho de sustancias secantes, que suelen ser alúmina activa o tamiz molecular (duración de 2 a 4 años). Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Secado por adsorción Es un proceso físico, en el cual el material secado es granuloso o en forma de perlas. Se compone de casi 100% de dióxido de silicio (GEL) Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Secado por enfriamiento Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Red de distribución de aire Estas surgen para poder abastecer de aire a todas las maquinas y equipos que lo precisen, por lo que se debe tener una red de conductos desde deposito acumulador a las maquinas que se van a utilizar, y así garantizar el suministro uniforme de presión y caudal de todo el sistema. Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Conducto principal en línea abierta Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Conducto principal en anillo Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez

Conducto de Líneas Secundarias Aire Agua Mantenimiento. Prof. Ing. Luis Suárez