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DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA

SISTEMA HIDRAULICOS Y NEUMATICOS NRC: 3172 “- CUESTIONARIO DE LA UNIDAD. - ENSAYO DEL CUESTIONARIO. - INFORME DEL CUESTIONARIO”

GRUPO 5 Guasumba Edison Peralvo Fabricio Proaño Fernando Triana Jorge 22/01/2021

Cuestionario No. 01 UNIDAD I: NEUMÁTICA. 1. ¿Cuáles son las características de un sistema neumático? ●

Facilidad de aplicación

●

Flexibilidad de funcionamiento

●

Dimensiones pequeñas

●

Ningún riesgo de incendio

●

Fiable y duradero

●

Utilizable en ambos sentidos de rotación

●

Funcionamiento seguro en los entornos inflamables y/o explosivos

●

Ninguna autorización eléctrica

●

Reciclaje fácil de los motores

●

Funcionamiento en condiciones extremas

2. Indique al menos dos diferencias importantes entre los sistemas neumáticos e hidráulicos. Neumática Hidráulica Estabilidad Baja, el aire es compresible Alta, ya que el aceite es casi incompresible, además el nivel de presión es más alto que en el neumático Fuerzas Protegido contra sobrecargas. Protegido contra sobrecargas, Fuerzas limitadas por la con presiones que alcanzan los presión neumática y el 600 bar y pueden generarse diámetro del cilindro (F = 30 grandes fuerzas hasta 3.000 kN a 6 bar) kN Movimiento giratorio Simple, ineficiente, alta Simple, par alto, baja velocidad velocidad 3. Mencione tres ventajas y desventajas que tiene el aire en comparación con el aceite cuando son usados en los sistemas para generación de potencia. Neumática Hidráulica Efecto de las Solo pérdida de Contaminación fugas energía Influencia del ambiente A prueba de explosión. Insensible a la temperatura Riesgo de incendio en caso de fuga. Sensible a cambios de la temperatura. Transmisión de energía Hasta 1.000 m.. Caudal v = 20 Hasta 1.000 m.. Caudal v = 2 – – 40 m/s. Velocidad de la 6 m/s. Velocidad de la señal señal 20 – 40 m/s hasta 1.000 m/s 4. Describa el secado por refrigeración. Los secadores refrigerantes son el tipo más popular y generalizado, En un secador refrigerante, el aire comprimido se enfría a unos 35 grados Fahrenheit (1.666 º Celsius). Después de que el aire haya pasado a través de la válvula de entrada, la humedad es extraída y drenada, y el aire recién secado es recalentado por el aire entrante. Al final de cada ciclo, el aire comprimido que se produce tiene un punto de rocío dentro de un rango de 35 a 40 grados Fahrenheit . En general, el proceso de un secador

refrigerativo crea un ambiente de trabajo con menor humedad eliminando los contaminantes y el efecto corrosivo de la misma. 5. Describa el secado del aire por el método de absorción El secado por absorción es un procedimiento puramente químico. El aire comprimido pasa a través de un lecho de sustancias secantes. En cuanto al agua o vapor de agua entra en contacto con dicha sustancia, se combina químicamente con esta y se desprende como mezcla de agua y sustancia secante. Secador por Absorción Esta mezcla tiene que ser eliminada regularmente del absorbedor. Ello se puede realizar manual o automáticamente. Con el tiempo se consume la sustancia secante, y debe suplirse en intervalos regulares (2 a 4 veces al año).

6. Comente si en la línea de distribución de aire debe haber purgadores de agua. Si la respuesta es afirmativa, explique el motivo Sirve para eliminar impurezas que aún puede llevar el aire comprimido. Este circula a través de un cartucho filtrante que retiene las partículas en suspensión y deposita el agua, que se acumula en el fondo del depósito, de donde se elimina periódicamente por medio de la purga manual o automática.

7. ¿Qué tipo de impurezas eliminan los filtros?. Las impurezas líquidas o sólidas presentes en el aire comprimido. 8. Explique las características de los filtros coalescentes. Diseñados para eliminar de los fluidos gaseosos las partículas submicronicas o nieblas de aceite y agua con tamaños menores a 2 micras, logrando eficiencias del 99,97% en el rango de 0,3 a 0,6 micras y reducciones de 20 ppm a tan solo 0,004 ppm, concentración admisible para la gran mayoría de las aplicaciones neumáticas, resaltando que este proceso no puede llevarse a cabo con los filtros comunes ya que estos capturan partículas con tamaños superiores a 2 micras.

9. Explique los elementos que conforman la unidad de mantenimiento.

La unidad de mantenimiento estará constituida por un filtro, un regulador y un engrasador. Los tres elementos se conectan uno a continuación del otro. 10. Determine la presión de operación o salida del compresor con los siguientes datos: a) con la potencia actual requerida para manipular 21 kW, b) con una eficiencia del compresor de 74%, c) para que el compresor entregue 4.2 m3/min de aire estándar d) con una presión absoluta de entrada al compresor de 95.1 kPa.

11. Determine las expresiones para el cálculo del Cv y Kv en las válvulas de distribución.

Kv es el coeficiente de caudal en unidades métricas. Se define como el caudal en metros cúbicos por hora [m3/h] de agua a una temperatura de 16° celsius con una caída de presión

a través de la válvula de 1 bar. Cv es el coeficiente de caudal en unidades imperiales. Se define como el caudal en galones US por minuto [gpm] de agua a la temperatura de 60° fahrenheit con una caída de presión a través de la válvula de 1 psi. 12. Una válvula de control de flujo es instalada en un sistema neumático dejando pasar 700 m3/h de aire estándar. La válvula genera una presión absoluta en contra de 450 kPa y una caída de presión absoluta a su salida de 190 kPa. ¿Está la válvula regulando el flujo? ¿De cuánto es la constante de capacidad de flujo?. La válvula si está regulando el flujo, la constante es de 0,32. 13. ¿Cuál es la finalidad del diagrama de funcionamiento ?. Representar gráficamente las distintas etapas de un proceso y sus interacciones, para facilitar la comprensión de su funcionamiento. 14. ¿Cuál es la diferencia entre un actuador neumático y un actuador hidráulico? Los actuadores hidráulicos se emplean cuando lo que se necesita es potencia, y los neumáticos son simples posicionamientos. Sin embargo, los hidráulicos requieren demasiado equipo para suministro de energía, así como de mantenimiento periódico. Por otro lado, las aplicaciones de los modelos neumáticos también son limitadas desde el punto de vista de precisión y mantenimiento. 15. Un cilindro de efecto doble tiene un diámetro de 5.2 cm y una carrera 220 mm y opera a una presión manométrica de 625 kPa, desarrollando 68 ciclos por minuto. Determine el tiempo que toma el consumo de 120 m3 de aire atmosférico estándar.

16. Un cilindro de doble efecto tiene un diámetro de 3.5 in, diámetro del vástago 1.75 in y una carrera de 25 plg; mientras arrastra una carga de 600 lbf en el avance, en un lapso de tiempo de 2.5 segundos y una carga en el retroceso de 650 lbf en un lapso de tiempo de 4 segundos. Determine el flujo de consumo de aire libre por el cilindro en cfm y m3/h, si la presión atmosférica es de 13.9 psi

17. Un compresor entrega un flujo de 90 m3/h de aire libre hacia dentro de una tubería cuyo diámetro es de 38.1 mm, a una presión de 870 kPa. Determine lafuerza para una longitud de 150 m, donde se tienen 4 válvulas de compuerta, 3 válvulas de globo, 5 Ts y 6 codos de 90°.

18. Indique en qué consiste la condición de blocancia ó doble señal en un sistema neumático o hidráulico. Para el control de dispositivos como cilindros se hace uso de una señal continua en un extremo del cilindro a la vez, pero en ciertas circunstancias, con los métodos intuitivos de diseño de circuitos las señales suelen sobreponerse, Es por ello que durante el accionamiento no se producirá efecto alguno produciéndose el efecto denominado “BLOCANCIA O BLOQUEO ”. Para lo cual se aplican métodos para anular estas dobles señales: ● Método paso a paso ● Método Cascada ● Método Grafcet

19. Indique y explique los métodos sistemáticos de anulación de señales blocantes o permanentes

Si observamos detenidamente el diagrama podremos detectar que: ●

La señal de B2, que hace salir al cilindro B, está presente en el momento en que es emitida la señal desde B3 para hacerlo retornar. B2 está presente durante las fases 2 y 3, siendo B3 emitida al final de la fase 2.

●

La señal A3, que hace retornar al cilindro A, estará presente cuando deba emitir-se la señal de inicio que lo hace salir. A3 está presente durante las fases 4 y 1 en tanto A4 es pulsado al final de la fase 4.

Las válvulas biestables utilizadas en la gran mayoría de los mandos neumáticos no responden, permanecen bloqueadas a una señal mientras tengan presente la señal contraria. El ciclo propuesto presentará dos bloqueos que impedirán su desarrollo, debido a la presencia en A1 y B1 de las señales A3 y B2 respectivamente. Las señales que por razones operativas del ciclo, estén presentes cuando deban ingresar las señales contrarias se denominan señales bloqueantes. Para que el ciclo pueda efectuarse estas deben ser eliminadas. A3 y B2 son señales bloqueantes, las que indicaremos circuladas sobre el diagrama espacio - Fase. Los esquemas circuitales siguientes muestran distintas soluciones que permiten eliminar el bloqueo que originan dichas señales (A3 y B2). 20. Describa las limitaciones que presenta utilizar el método cascada. ●

Es un sistema sencillo para la resolución de circuitos neumáticos secuenciales, en los cuales, se repitan estados neumáticos. El método consta de una serie de pasos que deben seguirse sistemáticamente:

●

La mayor limitación del modelo de cascada es que hasta la etapa final del ciclo de desarrollo se ha completado, un modelo de trabajo en el ciclo neumático o hidráulico en donde el control está determinado por los componentes del circuito.

●

Por lo tanto, es difícil en condiciones de mencionar si lo que se ha diseñado es exactamente lo que había pedido.

21. Describa las limitaciones y ventajas de utilizar el método paso a paso. ●

Este método presenta una mayor rapidez de mando ya que las válvulas se conectan en paralelo, alimentándose directamente de la red.

●

La mayor ventaja es que se puede modificar la secuencia sin tener que modificar el mando. El inconveniente es que precisamos más válvulas de memoria, una por cada movimiento de la secuencia.

●

Este método es más utilizado que el método de cascada, ya que cuando hay más de dos válvulas en cascada, surgen pérdidas de presión. Dichas pérdidas de presión se corrigen con el método paso a paso.

●

Se necesita que haya tres o más grupos para que funcione, aunque se puede realizar el método con dos grupos pero se debe de agregar un grupo adicional para poder seguir con la secuencia.

22. Describa qué significa el método de Grafcet. El grafcet, Gráfico Funcional de Control de Etapas y Transiciones (GRAFCET). (gráfico de control etapa – transición) es un método muy utilizado para controlar circuitos secuenciales. En general es muy útil para obtener ecuaciones que pasarán a convertirse en circuitos eléctricos o diagramas de contactos. Su nacimiento en la industria responde a la necesidad de tener un método sencillo para mostrar flujos de trabajo a operarios en diversas áreas, sin tener que especializarse. Se basa en etapas y transiciones, donde en cada etapa de una secuencia se dan determinados movimientos de los actuadores y para pasar de una etapa a otra, se deben cumplir condiciones lógicas dadas por las entradas de la aplicación. 23. Arme el circuito neumático de la siguiente secuencia: A+/ B+/ B− /A− y represéntelo de la forma de diagrama espacio-fase, utilizando el método de cascada. Este método se utiliza para la anulación de señales. La denominación “montaje en cascada” atiende a la conexión en forma escalonada. Con esta disposición se asegura que la presión no esté disponible más que en una sola salida, estando a escape todas las demás. Una característica clara en este método es la correspondencia de las entradas (e) a las salidas (s), así se garantiza la anulación de señales con relativa facilidad

24. Arme el circuito neumático de la siguiente secuencia: A+/ B+/ B− /A− y represéntelo de la forma de diagrama espacio-fase, utilizando a) el método por intuición y b) el método de cascada. DIAGRAMA ESPACIO-FASE

MÉTODO POR INTUICIÓN

MÉTODO DE CASCADA

25. Utilizando el método cascada, resuelva la siguiente secuencia de trabajo: C+/ A− /B+/ A+ /C− /B−

26. Utilizando el método paso a paso, realice el circuito neumático de la secuencia: B− A+ A− B− C+ C− D− D+

27. Utilizando el método cascada, resuelva la siguiente secuencia de trabajo: A− B+ C+ A+ B− B+ B− C−

28. Realice el circuito y diagrama espacio-fase para tres actuadores de acuerdo con la siguiente secuencia, por el método paso a paso. A+ A− C+ C− B− B+ DIAGRAMA ESPACIO-FASE MÉTODO PASO A PASO

29. Realice el circuito automático para la secuencia de la pregunta 25.

30. Realice el circuito automático para la secuencia de la pregunta 27

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE SEDE-LATACUNGA

SISTEMA HIDRAULICOS Y NEUMATICOS 3172

TEMA: NEUMÁTICA

GRUPO 5 Guasumba Edison Peralvo Fabricio Proaño Fernando Triana Jorge DOCENTE: ING JOSÉ QUIROZ

LATACUNGA-20/01/2021

Universidad de las Fuerzas Armadas ESPE Sede Latacunga

Informe Antecedentes Los sistemas neumáticos son sistemas que utilizan el aire u otro gas como medio para la transmisión de señales y/o potencia. Dentro del campo de la neumática la tecnología se ocupa, sobre todo, de la aplicación del aire comprimido en la automatización industrial (ensamblado, empaquetado, etc.) Los sistemas neumáticos se usan mucho en la automatización de máquinas y en el campo de los controladores automáticos. Los circuitos neumáticos que convierten la energía del aire comprimido en energía mecánica tienen un amplio campo de aplicación (martillos y herramientas neumáticas, dedos de robots, etc.) por la velocidad de reacción de los actuadores y por no necesitar un circuito de retorno del aire. En los sistemas neumáticos, el movimiento del émbolo de los cilindros de los actuadores es más rápido que en los mecanismos hidráulicos. (Por ejemplo, el taladro y el martillo neumático, responden muy bien a las exigencias requeridas en estos casos). Un circuito neumático básico puede representarse mediante el siguiente diagrama funcional. Los circuitos neumáticos utilizan aire sometido a presión como medio para transmitir fuerza. Este aire se obtiene directamente de la atmósfera, se comprime y se prepara para poder ser utilizado en los circuitos.

Análisis

Los compresores Tiene por misión tomar aire de la atmósfera y acumular energía en forma de presión sobre él para convertirla con posterioridad en energía útil como consecuencia de la expansión de ese aire. El sistema está formado por un motor, alimentado normalmente por electricidad, o combustibles líquidos (Nafta o Gasoil), según el tipo de motor que acciona el compresor, y dependiendo del sistema utilizado para comprimir el aire, los compresores pueden ser rotativos y alternos. La utilización de un tipo u otro depende de las necesidades de caudal y presión requeridas por la instalación. Al igual que en los circuitos eléctricos, en neumática se utiliza una serie de símbolos para simplificar su representación y los compresores se identifican como puedes ver en la siguiente ilustración.

Válvulas de accionamiento Estas válvulas, son las que regulan el aire, que entra directamente en las cámaras y, dependiendo del tipo de cilindro a gobernar, así se emplean unas u otras. Aunque existen gran variedad de ellas, únicamente estudiaremos las más importantes y dejaremos para años posteriores su profundización. Los parámetros fundamentales para definir las válvulas de accionamiento son: ➢ El número de orificios llamados vías, por donde puede entrar o salir el aire. ➢ El número de posiciones que puede adoptar. ➢ El tipo de mando que la acciona.

Válvulas de regulación Son las válvulas que se encargan de regular el flujo del aire comprimido que circula por todo el circuito. Las más importantes son las válvulas reguladoras de presión y flujo. Válvulas reguladoras Válvulas limitadoras de presión: Se suelen situar en los depósitos de los compresores o en determinadas partes del circuito con el fin de que nunca exceda de una presión determinada con anterioridad. Si la válvula va asociada a un interruptor que corta la corriente del motor del compresor se denomina presostato. Válvulas de presión: Se encargan de regular la presión de salida del compresor o de alguna parte del circuito a la de trabajo. Válvulas de regulación de flujo Se utilizan para controlar la cantidad de aire a presión que circula por la tubería que llega al cilindro y, por lo tanto, también la velocidad de salida o de entrada de éste. Pueden ser bidireccionales o unidireccionales. Las primeras regulan el flujo del aire en las dos direcciones y están formadas por un tornillo que estrangula la sección del tubo.

Conclusiones ● Una de las cosas más importantes de la Hidráulica es el auto lubricante. Por supuesto el aceite que usa ya lubrica el mismo los elementos del circuito. ● Estos sistemas tienen las desventajas de que son más sucios que los neumáticos, el aceite es inflamable y explosivo, que los elementos de los circuitos son más costosos que los neumáticos, el aceite es más sensible a los cambios de la temperatura que el aire, y que hay que cambiar el aceite cada cierto tiempo con el consiguiente gasto añadido. El aire se puede obtener fácilmente y es abundante en la tierra, no es explosivo, por lo tanto, no hay riesgo de chispas, los elementos del circuito neumático pueden trabajar a velocidades bastante altas y se pueden regular bastante fácilmente ● El trabajo con aire no daña los componentes del circuito por ejemplo por golpe de ariete, se pueden hacer cambios de sentido de forma instantánea, si el circuito es muy largo se producen pérdidas de carga considerables. Para poder recuperar el aire previamente utilizado se necesitan instalaciones especiales. ● Las presiones a las que se trabaja habitualmente no permiten obtener grandes fuerzas y cargas. Bastante ruido al descargar el aire utilizado a la atmósfera, al funcionar con aceite, admite mucha más presión, con lo que también se puede efectuar más fuerza, por lo tanto cuando necesitemos un sistema con mucha fuerza usaremos el sistema hidráulico y no el neumático.

Recomendaciones ● Para la realización del cuestionario es recomendable repasar los temas estudiados en clase para de esta manera poder resolver el cuestionario sin mayores complicaciones. ● Tener los conocimientos adecuados de las diferentes funciones y aplicaciones que se pueden realizar con los circuitos y familias de válvulas estudiados para la realización de este cuestionario. ● Es recomendable realizar análisis y proceso de cada pregunta del cuestionario, para de esta manera responder seleccionar la respuesta correcta o para realizar la actividad solicitada en la misma. ● Se recomienda una correcta apreciación de valvulas para su correcta distinción dependiendo de su número de vías y válvulas para poder escoger la correcta en un circuito que deseemos implementarlo.

Legalización de los participantes

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE SEDE-LATACUNGA

SISTEMA HIDRAULICOS Y NEUMATICOS 3172 TEMA: NEUMÁTICA TAREA GRUPAL INTEGRANTES: GRUPO 5

Guasumba Edison Peralvo Fabricio Proaño Fernando Triana Jorge

DOCENTE: ING JOSÉ QUIROZ

LATACUNGA-11/01/2021

ENSAYO INTRODUCCIÓN El aire comprimido es una de las formas de energía más antiguas que conoce y utiliza el hombre para reforzar sus recursos físicos. Aunque los rasgos básicos de la neumática se cuentan entre los más antiguos conocimientos de la humanidad, no fue sino hasta el siglo pasado cuando empezaron a investigarse sistemáticamente su comportamiento y sus reglas. El presente documento detalla el estudio de la materia de hidráulica y neumática con la finalidad de incursionar a fondo de estrás dos ramas muy importantes que posee la ingeniería automotriz, con esto se pretende la adquisición de nuevos conocimientos con la ayuda de un desarrollado cuestionario el cual se basa de un análisis teórico del contenido y además el uso de programas de simulación con el fin de tener las consideraciones necesarias a la hora de realizar un estudio en el campo laboral ,con esto nos basaremos en la investigación de diferentes documentos indicados en el sylabus para una correcta investigación con el aporte del estudiante dando a conocer su criterio analítico y opinión de cada tema a tratar ,así se desarrollará un conocimiento ligado al mantenimiento , partes principales sus finalidad de cada un y los diferentes tipos y parámetros de uso . DESARROLLO La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. Para producir el aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado. La presión de servicio es suministrada por el compresor

o

acumulador y existe en las tuberías que recorren el circuito. Este depósito tiene un manómetro para regular la presión del aire. El filtro tiene la misión extraer del aire comprimido circulante todas las impurezas y el agua (humedad) que tiene el aire que se puede condensar. Todos estos componentes se llaman circuito de control. Después al llegar la presión del aire a los cilindros hace que se mueva un vástago, la cual acciona algún elemento.

También encontramos las válvulas que son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido puesta en marcha, enviado por una bomba hidráulica o almacenada. Las posiciones de las válvulas distribuidoras se representan por medio de cuadrados. La cantidad de cuadrados indica la cantidad de posiciones de la válvula distribuidora. El funcionamiento se representa esquemáticamente en el interior de las casillas (cuadros).

Por último, encontramos un regulador de flujo que es un elemento que permite controlar el paso del aire en un sentido, mientras que en el otro sentido circula libremente. CONCLUSIÓN ● Los sistemas neumáticos son muy útiles y tienen infinidad de aplicaciones como pueden ser la apertura o cierre de puertas en trenes o autobuses, levantamiento de grandes pesos, accionamientos para mover determinados elementos, etc. El control del motor o del cilindro para que realice lo que nosotros queremos se hace mediante válvulas que hacen las veces de interruptores, pulsadores, conmutadores, etc si lo comparamos con la electricidad y mediante tubos conductores por los que circula el fluido. ● Para producir el aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado, este es suministrado por el compresor o acumulador y existe en las tuberías que recorren el circuito, a la vez que el compresor lleva el aire a un depósito para después coger el aire para el circuito del depósito. ● El trabajo con aire no daña los componentes del circuito por ejemplo por golpe de ariete, se pueden hacer cambios de sentido de forma instantánea, si el circuito es muy largo se producen pérdidas de carga considerables. Para poder recuperar el aire previamente utilizado se necesitan instalaciones especiales.

ANEXO 1: Diferencias importantes entre los sistemas neumáticos e hidráulicos.

ANEXO 2: Ventajas y desventajas que tiene el aire en comparación con el aceite cuando son usados en los sistemas para generación de potencia

ANEXO 3: Circuito neumático de la siguiente secuencia: A+/ B+/ B− /A−