Unidad N°1.- Introducción, fundamentos y simbología:
1.1.- Conceptos básicos de la neumática:
La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido
como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar
mecanismos. El aire es un material elástico y por tanto, al aplicarle una
fuerza, se comprime, mantiene esta compresión y devolverá la energía acumulada
cuando se le permita expandirse, según la ley de los gases ideales.
Válvulas neumáticas
Los mandos neumáticos están constituidos por elementos de
señalización, elementos de mando y un aporte de trabajo. Los elementos de
señalización y mando modulan las fases de trabajo de los elementos de trabajo y
se denominan válvulas. Los sistemas neumáticos e hidráulicos están
constituidos por:
- Elementos
de información.
- Órganos
de mando.
- Elementos
de trabajo.
Para el tratamiento de la información de mando es preciso
emplear aparatos que controlen y dirijan el fluido de forma
prestablecida, lo que obliga a disponer de una serie de elementos que efectúen
las funciones deseadas relativas al control y dirección del flujo del aire
comprimido.
En los principios de la automatización, los elementos
rediseñados se mandan manual o mecánicamente. Cuando por necesidades de trabajo
se precisaba efectuar el mando a distancia, se utilizan elementos de comando
por símbolo neumático (cuervo).
Actualmente, además de los mandos manuales para la actuación
de estos elementos, se emplean para el comando procedimientos servo-neumáticos,
electro-neumáticos y automáticos que efectúan en su totalidad el tratamiento de
la información y de la amplificación de señales.
La gran evolución de la neumática y la hidráulica han hecho,
a su vez, evolucionar los procesos para el tratamiento y amplificación de
señales, y por tanto, hoy en día se dispone de una gama muy extensa de válvulas
y distribuidores que nos permiten elegir el sistema que mejor se adapte a las
necesidades.
Hay veces que el comando se realiza manualmente, y otras nos
obliga a recurrir a la electricidad (para automatizar) por razones diversas,
sobre todo cuando las distancias son importantes y no existen circunstancias adversas.
Las válvulas en términos generales, tienen las siguientes
misiones:
- Distribuir
el fluido
- Regular
caudal
- Regular
presión
Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en
marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido
enviado por el compresor o almacenado en un depósito.
Esta es la definición de la norma DIN/ISO 1219 conforme a
una recomendación del CETOP (Comité Européen des Transmissions Oléohydrauliques
et Pneumatiques).
Según su función las válvulas se subdividen en 5 grupos:
- Válvulas
de vías o distribuidoras
- Válvulas
de bloqueo
- Válvulas
de presión
- Válvulas
de caudal
- Válvulas
de cierre
Circuitos neumáticos
Hay dos tipos de circuitos neumáticos.
- Circuito
de anillo cerrado: Aquel cuyo final de circuito vuelve al origen evitando
brincos por fluctuaciones y ofrecen mayor velocidad de recuperación ante
las fugas, ya que el flujo llega por dos lados.
- Circuito
de anillo abierto: Aquel cuya distribución se forma por ramificaciones las
cuales no retornan al origen, es más económica esta instalación pero hace
trabajar más a los compresores cuando hay mucha demanda o fugas en el
sistema.
Estos circuitos a su vez se pueden dividir en cuatro tipos
de sub-sistemas neumáticos:
- Sistema
manual
- Sistemas
semiautomáticos
- Sistemas
automáticos
- Sistemas
lógicos
EL AIRE
El aire es una mezcla de gases cuya composición volumétrica es
aproximadamente la siguiente:
- 78% Nitrógeno
- 20% Oxígeno
- 1% Hidrógeno
- 1% Una mezcla de Dióxido de carbono(CO2),
gases nobles(Helio,Neon,Argon), polvo atmosférico y vapor de agua.
Su peso específico es de 1,293 Kg/m3 a 0ºC y una atmósfera (1,013 bar) de
presión.
Es muy compresible, sensible a las variaciones de temperatura y se adapta
perfectamente a la forma del recipiente que lo contiene. Es incoloro en masas normales
y de color azulado en grandes volúmenes.
1.1.2.- Propiedades del aire:
Se denomina aire a la mezcla de gases que constituye la
atmósfera terrestre, que permanecen alrededor del planeta Tierra por acción de
la fuerza de gravedad. El aire es esencial para la vida en el planeta. Es
particularmente delicado, fino, etéreo y si está limpio transparente en
distancias cortas y medias.
En proporciones ligeramente variables, está compuesto por
nitrógeno (78%), oxígeno (21%), vapor de agua (0-7%), ozono, dióxido de
carbono, hidrógeno y gases nobles como kriptón y argón; es decir, 1% de otras
sustancias.
Propiedades del aire:
Según la altitud, la temperatura y la composición del aire,
la atmósfera terrestre se divide en cuatro capas: troposfera, estratosfera,
mesosfera y termosfera. A mayor altitud disminuyen la presión y el peso del
aire.
Las porciones más importantes para análisis de la
contaminación atmosférica son las dos capas cercanas a la Tierra: la troposfera
y la estratosfera. El aire de la troposfera interviene en la respiración. Por
volumen está compuesto, aproximadamente, por 78,08% de nitrógeno (N2), 20,94%
de oxígeno (O2), 0,035% de dióxido de carbono (CO2) y 0,93% de gases inertes,
como argón y neón.
En esta capa, de 7 km de altura en los polos y 16 km en los
trópicos, se encuentran las nubes y casi todo el vapor de agua. En ella se
generan todos los fenómenos atmosféricos que originan el clima. Más arriba,
aproximadamente a 25 kilómetros de altura, en la estratosfera, se encuentra la
capa de ozono, que protege a la Tierra de los rayos ultravioleta (UV).
En relación con esto vale la pena recordar que, en términos
generales, un contaminante es una substancia que está «fuera de lugar», y que
un buen ejemplo de ello puede ser el caso del ozono (O3).
Cuando este gas se encuentra en el aire que se respira, es
decir bajo los 25 kilómetros de altura habituales, es contaminante y
constituye un poderoso antiséptico que ejerce un efecto dañino para la salud,
por lo cual en esas circunstancias se le conoce como ozono troposférico u ozono
malo.
Sin embargo, el mismo gas, cuando está en la estratosfera,
forma la capa que protege de los rayos ultravioleta del Sol a todos los seres
vivientes (vida) de la Tierra, por lo cual se le identifica como ozono bueno.
Propiedades físicas:
|
Temperatura [ºC]
|
Densidad[kg/m3]
|
Viscosidad absoluta
[Pa s]
|
Viscosidad
cinemática [m2/s]
|
Constante
particular [J/kg K]
|
Calor específico a presión constante [J/kg K]
|
Calor específico a
volumen constante [J/kg K]
|
Coeficiente de dilatación
adiabática
|
|
0
|
1,29
|
1,71 × 10-5
|
1,33 × 10-5
|
287
|
1000
|
716
|
1,40
|
|
50
|
1,09
|
1,95 × 10-5
|
1,79 × 10-5
|
287
|
-
|
-
|
-
|
|
100
|
0,946
|
2,17 × 10-5
|
2,30 × 10-5
|
287
|
1010
|
723
|
1,40
|
|
150
|
0,835
|
2,38 × 10-5
|
2.85 × 10-5
|
287
|
-
|
-
|
-
|
|
200
|
0,746
|
2,57 × 10-5
|
3,45 × 10-5
|
287
|
1020
|
737
|
1,39
|
|
250
|
0,675
|
2,75 × 10-5
|
4,08 × 10-5
|
287
|
-
|
-
|
-
|
|
300
|
0,616
|
2,93 × 10-5
|
4,75 × 10-5
|
287
|
1040
|
758
|
1,38
|
|
400
|
0,525
|
3,25 × 10-5
|
6,20 × 10-5
|
287
|
1070
|
781
|
1,37
|
|
500
|
0,457
|
3,55 × 10-5
|
7,77 × 10-5
|
287
|
1090
|
805
|
1,36
|
Nota: Valores a 1 atm (1.01325×105 Pa).
Composición del aire:
El aire está compuesto principalmente por nitrógeno, oxígeno
y argón. El resto de los componentes, entre los cuales se encuentran los gases
de efecto invernadero, son vapor de agua, dióxido de carbono, metano, oxido
nitroso, ozono, entre otros.2 En pequeñas cantidades pueden existir sustancias
de otro tipo: polvo, polen, esporas y ceniza volcánica. También son detectables
gases vertidos a la atmósfera en calidad de contaminantes, como cloro y sus
compuestos, flúor, mercurio y compuestos de azufre.
Composición de la atmósfera libre de vapor de agua, por
volumen
|
Porcentaje por volumen
|
|
|
Gas
|
Volumen (%)
|
|
78,084
|
|
|
20,946
|
|
|
Argón (Ar)
|
0,9340
|
|
0,035
|
|
|
Neón (Ne)
|
0,001818
|
|
Helio (He)
|
0,000524
|
|
0,000179
|
|
|
Kriptón (Kr)
|
0,000114
|
|
0,000055
|
|
|
0,00003
|
|
|
Monóxido de carbono (CO)
|
0,00001
|
|
Xenón (Xe)
|
0,000009
|
|
0 a 7×10−6
|
|
|
0,000002
|
|
|
0,000001
|
|
|
No incluido en aire seco:
|
|
|
~0,40% en capas altas de la
atmósfera; normalmente 1 a 4% en la superficie.
|
|
1.1.3.- Tipos de mando:
Los mandos neumáticos están constituidos por elementos de
señalización, elementos de mando y un aporte de trabajo. Los elementos de
señalización y mando modulan las fases de trabajo de los elementos de trabajo y
se denominan válvulas. Los sistemas neumáticos e hidráulicos están
constituidos por:
- Elementos
de información.
- Órganos
de mando.
- Elementos
de trabajo.
- Elementos
artísticos.
Para el tratamiento de la información de mando es preciso
emplear aparatos que controlen y dirijan el fluido de forma
preestablecida, lo que obliga a disponer de una serie de elementos que efectúen
las funciones deseadas relativas al control y dirección del flujo del aire
comprimido.
En los principios de la automatización, los elementos
rediseñados se mandan manual o mecánicamente. Cuando por necesidades de trabajo
se precisaba efectuar el mando a distancia, se utilizan elementos de comando
por símbolo neumático (cuervo).
Actualmente, además de los mandos manuales para la actuación
de estos elementos, se emplean para el comando procedimientos servo-neumáticos,
electro-neumáticos y automáticos que efectúan en su totalidad el tratamiento de
la información y de la amplificación de señales.
La gran evolución de la neumática y la hidráulica han hecho,
a su vez, evolucionar los procesos para el tratamiento y amplificación de
señales, y por tanto, hoy en día se dispone de una gama muy extensa de válvulas
y distribuidores que nos permiten elegir el sistema que mejor se adapte a las
necesidades.
Hay veces que el comando se realiza manualmente, y otras nos
obliga a recurrir a la electricidad (para automatizar) por razones diversas,
sobre todo cuando las distancias son importantes y no existen circunstancias
adversas.
Las válvulas en términos generales, tienen las siguientes misiones:
- Distribuir
el fluido
- Regular
caudal
- Regular
presión
Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en
marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido
enviado por el compresor o almacenado en un depósito. Ésta es la definición de
la norma DIN/ISO 1219 conforme a una recomendación del CETOP (Comité Européen
des Transmissions Oléohydrauliques et Pneumatiques).
Según su función las válvulas se subdividen en 5 grupos:
- Válvulas
de vías o distribuidoras
- Válvulas
de bloqueo
- Válvulas
de presión
- Válvulas
de caudal
- Válvulas
de cierre
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