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Cilindros neumáticos

Funcionamiento
Son dispositivos motrices en equipos neumáticos que transforman energía estática del aire a presión, haciendo avances o retrocesos en una dirección rectilínea. Se utilizan ampliamente en el campo de la automatización para el desplazamiento, alimentación o elevación de materialeselementos de las mismas máquinas.



Se tiene que tener algunas consideraciones al momento de elegir el cilindro adecuado para la aplicación a realizar. Algunas de ellas son:
· La fuerza necesaria a ser aplicada
· El principio de operación (simple /doble efecto)
· La longitud del desplazamiento
· El diámetro del émbolo
· La velocidad del movimiento
· Consumo de aire
· Tipo de vástago para acoplado mecánicamente
· Temperaturas de trabajo

Tipos de cilindros

Cilindros de simple efecto
Características
Ø Una entrada de aire
Ø Movimiento lineal
Formulas
Fcilindro=P*A -Fmuelle
10
A=¶*D2
4
Q=0.98+Paire * ¶*D2*L *N
0.987 4E6

Cilindros de doble efecto
Características
Ø Tiene 2 pistones
Ø 2 entradas de aire
Ø Consumo de aire
Formulas
Q=2*0.98+Paire * ¶*D2*L *N
0.987 4E6

CONSUMO DE AIRE

Q= 0.987+P.aire* π*D²*l*n
0.987 4*10^3

V= 0.987+P.aire* l*n
0.987 100

Z=b+[(d-b)(a-e)/a-c]

Q= Consumo de aire (dm3/mm)
P. aire=Presión del aire (Bar)
D= Diámetro del cilindro
ℓ = Longitud de la carrera
n= Revoluciones del envolo o diafragma (rev/min)
V= velocidad del pistón dm3/s

Ejercicio 1
Se tiene un cilindro neumático de simple efecto, a 10.5 Bar con un diámetro de 70 mm y con un vástago de carrera de 1200 mm a 8 rev/min.
a) Determine la fuerza de avance utilizando la grafica de presión contra fuerza.
b) El consumo total del aire en dm3/min
c) La velocidad del pistón en m3/seg

Z=3300+[(500-3300)(10-10.5)/10-15]=3470N

Q= 0.987+10.5bar* π*70mm²*l*1200mm=429.65dm/min
0.987 4*10^3

V= 0.987+10.5bar* 1200mm*8rev/min= 1117.248mm3/min
0.987 100

V=1117.248mm3/min= 0.0189m3/s

Conceptos basicos

Viscosidad:

La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal, en realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad nula una aproximación bastante buena para ciertas aplicaciones.
La viscosidad de un fluido puede medirse por un parámetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad:
•Coeficiente de viscosidad dinámico, designado como η o μ.
En unidades en el SI: [µ] = [Pa•s] = [kg•m-1•s-1] ; otras unidades:
1 Poise = 1 [P] = 10-1 [Pa•s] = [10-1 kg•s-1•m-1]

Densidad:

La densidad, se simboliza habitualmente por la letra griega y denominada en ocasiones masa específica, es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen, y puede utilizarse en términos absolutos o relativos.
La densidad o densidad absoluta expresa la masa por unidad de volumen.
p=m/V
donde:

ρ =Es la densidad

m =Es la masa

V =Es el volumen del cuerpo

Densidad relativa:

La densidad relativa es una comparación de la densidad de una sustancia con la densidad de otra que se toma como referencia. La densidad relativa es adimensional (sin unidades), ya que queda definida como el cociente de dos densidades.
La densidad relativa está definida como el cociente entre la densidad de una sustancia y la de otra sustancia tomada como referencia, resultando
pr=P0/P

Donde:

ρr = Es la densidad relativa

ρ= Es la densidad absoluta

ρ0= Es la densidad de sustancia

•Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del agua líquida a la presión de 1 atm y la temperatura de 4 °C. En esas condiciones, la densidad absoluta del agua es de 1000 kg/m3, es decir, 1 kg/L.
•Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión de 1 atm y la temperatura de 0 °C.
También se puede calcular o medir la densidad relativa como el cociente entre los pesos o masas de idénticos volúmenes de la sustancia problema y de la sustancia de referencia:

Pr= ms g/V/ mog/V

Servomotor

Concepto

Teoría de funcionamiento de los Servo Motores.Un Servo es un dispositivo pequeño que tiene un eje de rendimiento controlado. Este puede ser llevado aposiciones angulares específicas al enviar una señal codificada.Conoce cómo trabaja un Servo Motor y cuáles son sus características generales.

Problemas

Determine la fuerza máxima del servomotor en una válvula de control con las siguientes características área efectiva del diagrama de 940cm2, válvula de tamaño de 2” ajuste resorte.

Datos
D interior del asiento=5.08cm
Wobturado=8Kg
Compresión inic del muelle=1.26 bar
Problemas

Determine la fuerza máxima del servomotor en una válvula de control con las siguientes características área efectiva del diagrama de 940cm2, válvula de tamaño de 2” ajuste resorte.

Datos
D interior del asiento=5.08cm
Wobturado=8Kg
Compresión inic del muelle=1.26 bar

Solucion
Fa=Ad*f1*1.02
Fa=940cm2*(1.26kg/cm2)*1.02
Fa=1208.08 kg

En el anterior problema determine P1 si se tiene una A asiento de 20.27cm2 y A vástago de 0.97 cm2. Fr=10Kg

Solucion

Fs=0.5*¶*Ds
Fa=Fr+Fw+(As-Ast)(P1)(1.02)
Despejar P1
P1=Fr-Fs-Fw-Fa/1.02*(As-Ast)
P1=10kg-0.5¶(5.08cm)-8kg-1208.08kg/1.02(20.27cm2-0.97cm2)
P1=61.67bar

PRACTICA No. 1

Nombre de la asignatura: Ingeniería eléctrica
Nombre: Análisis de circuitos neumáticos
Número : 1 Duración (horas) : 2

Resultado de aprendizaje: El alumno identificara la simbología empleada en los circuitos neumáticos.

Justificación: Actualmente la neumática es una fuente de energía de fácil obtención y tratamiento para el control de máquinas y otros elementos sometidos a movimiento. Es importante que el alumno se familiaricé con la simbología empleada para representar un circuito neumático.

Sector o subsector para el desarrollo de la práctica:
· Industria manufacturera.

Actividades a desarrollar:
· Familiarizarse con los circuitos neumáticos
· Leer e interpretar de manera adecuada un circuito neumático.

Circuito neumático: Evidencia a generar en el desarrollo de la práctica:
· ED: Identificar las partes que integran un circuito neumático y describe la función de cada uno de ellos.
· EP: Reporte de práctica.
· EA: Trabajo ene quipo

Integrantes: Caloch Arenas Maribel, Chávez Cervantes Raúl Abdel, Cuapio Aztatzi Josefina, Lima Juárez Agustín, Hernández Meléndez Erika, Saldaña Nava Oscar
Dirección: Avenida Universidad Politécnica No. 1, colonia San Pedro Xalcaltzingo, Tepeyanco, Tlaxcala

Resumen: Un circuito neumático es un sistema formado por un conjunto de elementos unidos entre sí de forma que el aire comprimido puede circular a través de ellos, con la finalidad de transmitir energía o información.

Los componentes de circuito neumático se describen a continuación:

El generador o compresor de aire comprimido, que es el dispositivo que comprime el aire de la atmósfera hasta que alcanza la presión necesaria para que funcione la instalación.
Las tuberías y los conductos, a través de los que circula el aire.
Los actuadores, como los cilindros y los motores, que son los encargados de transformar la presión del aire en un trabajo útil.
válvulas distribuidoras, que son elementos de control.
Estos componentes se pueden representar de forma grafica, con el fin de entender mejor el funcionamiento de un sistema neumático.

Introducción:

En la representación de los circuitos neumáticos se utiliza una simbología específica, siguiendo las normas establecidas por los organismos correspondientes (UNE, ISO, DIN...). Los esquemas neumáticos son una representación de las instalaciones neumáticas reales.

Descripción del circuito neumático:

Las partes que integran el sistema neumático mostrado se describen a continuación y cada una de ellas con su significado.

1.- Este símbolo significa INICIO DE INSTALACIÓN (Presión).

2.- VALVULA MANUAL._ Son dispositivos para interrumpir automáticamente el suministro de agua y así controlar o proteger partes de la red o artefactos sanitarios.

3.- FILTRO._ Dispositivo a través del que se hace pasar un gas o un líquido para eliminar sus impurezas o separar los sólidos que contienen.

4.- MANORREDUCTOR._ comprende un cuerpo que presenta una cámara central y una cara inferior, ambas intercomunicadas entre si a través de una abertura que define un. asiento

5.- ENGRASADOR O LUBRICANTE._ Conserva productiva una maquina accionada con aire comprimido disminuyendo el desgaste ocacionado por la friccion y la corrosion.




6.- DISTRIBUIDOR




Conclusiones:

En esta primera práctica identificamos la simbología de un sistema neumático, con base a su estructura además de que analizamos la función que tiene cada una de sus partes para que este logre la función principal de transmitir energía medio de aire comprimido.

TIPOS DE SISTEMAS

SISTEMA ABIERTO

Sistemas abiertos: son los sistemas que presentan relaciones de intercambio con el ambiente, a través de entradas y salidas. Los sistemas abiertos intercambian materia y energía regularmente con el medio ambiente. Este tipo de sistemas se adaptan, para sobrevivir deben reajustarse constantemente a las condiciones del medio. Algunos sistemas abiertos son:

1. Sistemas biológicos
2. Sistemas sociales,
3. Células,
4. Plantas,
5. El hombre,
6. La organización,
7. La sociedad

SISTEMAS CERRADOS

Son los sistemas que no presentan intercambio con el medio ambiente que los rodea, pues son herméticos a cualquier influencia ambiental. Así, los sistemas cerrados no reciben ninguna influencia del ambiente, y por otro lado tampoco influencian al ambiente. No reciben ningún recurso externo y nada producen la acepción exacta del término. Estos sistemas son totalmente determinístico y programado y operan con muy pequeño intercambio de materia y energía con el medio ambiente. Algunos sistemas cerrados son :

1. Sistemas físicos
2. Las máquinas
3. El reloj
4. El termóstato

SISTEMAS AISLADOS

Un sistema aislado no puede compartir ni energía ni materia con su medio ambiente.
Ejemplo:
Una pared sirve para aislar un sistema con su medio ambiente, un pared puede ser rígida o móvil, impermeable o no impermeable y adiabatica o no adiabática, dependiendo si conduce o no calor, conductora o no conductora de energía eléctrica e incluso puede ser aislante de frecuencias de audio.

PRESION ATMOSFERICA

Es la presión ejercida por los gases que conforman la atmósfera en cualquier punto de la superficie de la tierra.

PRESION
Fuerza que ejerce un fluido en la superficie solo para liquidos y gases.

Determine la presión atmosférica en una localidad donde la lectura barométrica es de de mercurio la cual genera una altura de , la densidad de mercurio es de 13570 y la gravedad es 9.7 m/s2

DATOS
h=0.74m
hg=13570kg/m3
g=907m/s
P.atm=92.14Kpa

P.amt= Dgh Patm= (13570m3)(9.8m/s2)(0.74m)= 92140pas

SISTEMAS NEUMATICOS

GASES IDEALES

Determine a la presión en un tanque que mide (3m)(4m)(5m) a una temperatura de , si el material almacenado es aire cuya masa es de 4kg.

Datos
m=4kg
T= 25ºC=298ºk
V=60
P=5.704Kpas

P=mRT/V

P=(4kg)(0.2870kpas*m2/kg*ºk)(298ºk)=5.704kpas

Si la presión de una llanta de automóvil depende de la temperatura de aire en la llanta cuando la temperatura del aire es de 25ªC, el medidor de presión registra 210Kpas . Si el volumen de la llanta es de 0.025 , determine el aumento de la presión en la llanta cuando la temperatura del aire en el interior aumenta 50ºC.

Datos
T=25ªC=298ºK
P=210Kpas
V=0.025
T2=50ªC=323ºK
P2=193Kpas

P2= T2*P1/T1

P2=(323ºk)(210kpas)/298ºk= 193.753kpas

Determine la cantidad de aire que debe sacarse para regresar la presión a su valor original tomando en cuenta la temperatura del ejercicio anterior. Nota suponga que la P. atm es 100Kpas.
Datos

P.atm=100Kpas
Ru=0.2870
V=0.025
T2=50ªC=323ºK

m=PV/Ru.T

m=(100kpas)(0.025m3)/(.2870)(323ºk)=0.026kg

m2=(210kpas)(0.025m3)/(0.2870kpas*m3/kg*ºk)(323ºk)=0.056kg

m1-m2= 0.026kg-0.056kg= 0.03kg