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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