Introduccion: Hidravlica, Neuma Tica Y Sensores

HIDRAVLICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA 1. INTRODUCCION En la actualidad, la necesidad de automatizar la produccio

Views 70 Downloads 0 File size 10MB

Report DMCA / Copyright

DOWNLOAD FILE

Recommend stories

Citation preview

HIDRAVLICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

1. INTRODUCCION

En la actualidad, la necesidad de automatizar la produccion no afecta unicamente a las grandes empresas, sino que tambien a la pequefia industria. Incluso la industria artesana se ve obligada a desarrollar metodos de produccion racionales que excluyan el trabajo manual y no dependan de la habilidad humana. La fuerza muscular y la habilidad manual deben sustituirse por la fuerza y precision mecanica. La fuerza neumatica puede realizar muchas funciones mejor y mas rapidamente, mas de forma regular y sobre todo durante mas tiempo sin sufrir los efectos de la fatiga. Comparando el trabajo humane con el de .un elemento neumatico, se comprueba la inferioridad del primero en 10 referente a capacidad de trabajo. No obstante, sustituir actividades manuales por dispositivos mecanicos y neumaticos, solo es un paso dentro del proceso de automatizacion de la produccion industrial. Este paro esta encaminado, al igual que otros muchos, a obtener el maximo provecho con un costo minimo. La utilizacion de la maquina adecuada en cada caso sera la forma de evitar que la adquisicion de costosos equip os que encarezcan el producto de forma desproporcionada, pudiendose dar el caso de que una maquina especial construida con elementos de serie y que se adapte exactamente a las necesidades del proceso de fabricacion, resulte mas economica que una maquina estandar, Otro factor importante es el problema de la escasez de personal para segun que tipo de trabajos. Visto a largo plazo, se advierte una tendencia regresiva en el mimero de empleados de las industrias que realizan trabajos muy repetitivos, 10 cual no solamente es debido a la creciente automatizacion, sino que en un futuro proximo no se encontrara personal para ciertos tipos de trabajos. La energia neumatica no es utilizable en todos 10 casos de automatizacion. Las posibilidades tecnicas de la neumatica estan sometidas a ciertas limitaciones en 10 que se refiere a fuerza, espacio, tiempo y velocidad en el proceso de la informacion. Esta tecnologia tiene su ventaja mas importante en la flexibilidad y variedad de aplicaciones en casi todas las ramas de las ramas de la produccion industrial. La neumatica presta en la practica industrial una esencial aportacion como magnifico medio de racionalizacion y automatizacion, La automatizacion de dispositivos, maquinaria y procesos industriales aplicando la tecnica neumatica, ha sido posible debido a la existencia de una gran variedad de elementos de trabajo, mando y regulacion que permiten una construccion economica, sencilla y confiable.

--------------------~~ CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

./

1

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES

NEUMATICA ;,Que es Automatizar? Es liberar al hombre de manipulaciones repetitivas que requieren poco 0 ningun esfuerzo mental. Sobre todo en el desarrollo de trabajos en las cuales hay que observar forzosamente un determinado orden de procesos individuales; unos dispositivos adecuados pueden suplir esta actividad humana de forma mas rapida, con una calidad constante y perseverancia incansable. Para 1a utilizacion correcta de los elementos neumaticos en la automatizacion industrial, es necesario conocer la estructura y el funcionamiento de estos equipos. Al mismo tiempo aprender normas, definiciones de conceptos y ser capaz de proyectar y montar sencillos, medianos y avanzados automatismos con sus respectivos mandos.

2. INTRODUCCION

A LA NEUMATICA

2.1 GENERALIDADES 2.1.1 Propiedades del Aire Comprimido Causara asombro el hecho de que la neumatica se haya podido expandir en tan poco tiempo y con tanta rapidez. Esto se debe, entre otras cosas, a que en la solucion de algunos problemas de automatizacion no puede disponerse de otro medio que sea mas simple y mas economico, l,cuales son las propiedades del aire comprimido que han contribuido a su popularidad? Abundante:

Esta disponible para su cornpresion practicamente ilimitadas

en todo el mundo, en cantidades

Transporte:

El aire comprimido puede ser facilmente transportado por tuberias, incluso a grandes distancias. No es necesario disponer de tuberias de retorno.

Almacenable: No es preciso que un compresor permanezca continuamente en servicio. El aire comprimido puede almacenarse en depositos y tomarse de estes. Ademas se puede transportar en recipientes (botellas) Limpio:

Constitucion de los elementos:

El aire comprimido es limpio y, en caso de faltas de estanqueidad 0 tuberias 0 elementos, no produce ningun ensuciamiento. Esto es muy importante, por ejemplo, en las industrias alimenticias, de maderas, textiles y del cuero.

La concepcion economico

cm - INGENIERIA

de los elementos

de trabajo es simple y, por tanto, de precio

--------------------~ MECATRONICA

/

2

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

2.1.2 Fundamentos fisicos La super~cie del globo terrestre esta rodeada de una mezcla gaseosa que conforma la atmosfera en la tierra. Esta es una mezcla indispensable para la vida 1tiene la siguiente cornposicion Nitrogeno Oxigeno

aprox. aprox.

78% en volumen 21 % en volumen

Ademas contiene trazas de bioxido de carbono, argon, hidrogeno, neon, helio, cripton y xenon.

Para una mejor comprension de las leyes y comportamiento del aire se utilizan conceptos, variables y medidas correspondientes a estudio de la fisica. Con el fin de establecer aqui las relaciones inequivocas y claramente definidas, emplearemos el "Sistema Intemacional de Medidas" 0 abreviado "SI", que provee una estandarizacion intemacional para las unidades de medici on.

Unidades Basicas Magnitud Longitud Masa Tiempo Temperatura

Unidades y simbolos el metro (m) el kilogramo (kg) el segundo (s) el kelvin (K)

Abreviatura I m t

T

--------------------~~ CETI - INGENIERIA MECATRONICA

./

4

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

Velocidad:

A prueba de sobrecargas:

Es un medio de trabajo muy rapido y, por eso, permite obtener velocidades de trabajo muy elevadas. (la velocidad de trabajo de cilindros neumaticos puede regularse sin escalones)

Las herramientas y elementos de trabajo neumaticos pueden utilizarse hasta su parada completa sin riesgo alguno de sobrecargas.

Para delimitar el campo de utilizacion de la neumatica es preciso conocer tambien las propiedades adversas

Preparacion:

El aire comprimido debe ser preparado antes de su utilizacion, Es preciso eliminar impurezas y humedad (para evitar un desgaste prematuro de los componentes ).

Compresible:

Con aire comprimido no es posible obtener para los embolos velocidades uniformes y constantes.

Fuerza:

El aire comprimido es econormco solo hasta cierta fuerza. Condicionado con la presion de servicio normal mente usual de 700 kpa (7 bar), el limite, tambien en funcion de la carrera y la velocidad, es de 20000 a 30000N (2000 a3000 kp).

Escape:

El escape de aire produce ruido. No obstante, este problema ya se ha resuelto en gran parte, gracias al desarrollo de materiales insonorizantes.

Costos:

El aire comprimido es una fuente de energia relativamente cara; este elevado costa se compensa en su mayor parte por los elementos de precio economico y el buen rendimiento (cadencias elevadas)

CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

/

--------------------~~

3

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

Unidades Derivadas Magnitud Fuerza

Abreviatura F

Unidades y simbolos derivados newton (N) 1N= 1 kw S2

Superficie Volumen Caudal Presion

metro cuadrado (m") metro cubico (m") (mvs) pascal (Pa) 1Pa = 1 N/m2 1bar =100 kPa = (I G'kl'a)

A

V Q P

Ley de newton

Fuerza = (masauaceleracion) F = m a siendo a la aceleracion de la gravedad(g) g = 9.81 m/s-

Presion

Se llama presion a la fuerza ejercida perpendicularmente superficie unitaria: preSlOn =

sobre la

Juerza area

P=FIA

CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

./

---------------------~

5

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

Clases de presion

P. Atmosferica: Es la presion ejercida por la atmosfera terrestre sobre la superficie de los cuerpos existentes sobre la tierra. A nivel del mar la P. Atmosferica es de 760 mmHg.

P. Relativa: Es la determinada por un elemento que mide la diferencia entre la presion absoluta y la presion atmosferica dellugar donde se efecnie la medici on.

P. Absoluta:

Se mide con relacion al cero absoluto de presion. (Se considera como la suma algebraica de la presion atmosferica mas la presion relativa)

P. Vacio

Tiene lugar cuando la presion adopta un valor inferior a la presion atmosferica reinante.

P. Diferencial: Es la diferencia entre dos presiones.

P. Hidrostdtica: Es la presion que ejercen los liquidos debido a su altura.

Representacion

grafica de las clases de presion

Presion Absoluta Relativa Atm. Vacio Cero Abs.L.....--L-------L-----

--------------------~~ CETI - INGENIERIA MECATRONICA

./

6

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

Unidades de presion

lIi!'U :.§. _II ItSI

I~_II "H1O Iii Ain}·· !,iiI Kgttcm:' 'm

I~

mmHg ...Bar

.JIm. IIIPas

rmm

.~

I 0.036127 14.7 14.22 0.019334 14.5 1.4XIO"

27.6R I 406.79 393.7 0.535332 40R 3.9XIO-J

I&lImlf 0.0703234RR 2.54XI0-· 1.033 1 1.359434475x 10-' 1.02 1.019XIO-'

0.06R0272 2.45827x I0-' I 0.9680542 1.3157894 0.9870694 9.869X 10-0

I

. rmnHIilI

mm

.em

51.72 1.868 760 735.6 I 750 7.5188XIO-J

0.06R9655172 2.451X 101.0131 0.98039215 1.333XI0-;

7142 256.4 101325 98100 133 10' 1

1 10-'

1 micro bar = 1 dina/ern- = 2.089xlO-3 lbf/ft" 1 mmHg = 1333.33 micro bar 1 micron de Hg = 1micro = 10-3 mmHg 1 torr = 1 mmHg 1 N/m2 = 9.869xlO-6 atm = 1.45xlO-41blin2 = 0.020891bf/fe 1 Pa = IN/m2 = 10 bar 2 1 bar = 10 N/m = 10 Pa = 1.02 at

Ley de Boyle-Mariotte El aire, al igual que todos los gases, no tienen una forma definida. Su forma cambia a la mas minima fuerza y adem as ocupa el volumen maximo disponible.

-_ r

..

CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

~ ~.

~,•

,,~



.

~- ~- -.

-

. . ~.-

- ~. .,.. ~ ,

.~

-

-

-.

-

./

'_

~

--------------------~~

7

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

El aire puede ser eomprimido (compresion) y tiene la tendeneia a dilatarse (expansion) esta earaeteristiea es deserita por la ley Boyle - Mariotte: A temperatura eonstante los vohimenes de una misma masa gaseosa son inversamente proporeionales a las presiones a que hall a sometido. El pro due to de volumen y presion absoluta es eonstante para una determinada masa de gas.

Ley de Gay - Lussac El aire se dilata a presion eonstante, una temperatura de 273 K Y un ealentamiento de 1 K en un 11273 de su volumen. La ley de Gay - Lussae dice: EI volumen de una masa gaseosa es proporcional a la temperatura absoluta, mientras que no se modifique la presion.

I6 b6 ...

I

66

I

V 1= V1 = eonstante T, T2

CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

./

--------------------~~

8

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

Tipos de compresores I

I

I De embolo oscilante

De embolo rotativo

,.

Turbocompresores

I

I

I

I Compresor de piston

,_

I Compresor radial

Compresor de membrana ,i,

I i'~



Compresor rotativo celular

;'-_

,

.

~

r.

I Compresor axial o·

I --

I-

Compresor helicoidal bicelular

Compresor roots

, L'

Compresores de embolo oscilante

Compresor de embole oscilante este es el tipo de compresor mas difundido actualmente. Es apropiado para comprimir a baja, media 0 alta presion. Su campo de trabajo se extiende desde unos 100kPa (1 bar) a decenas de kPa (bar)

Para obtener el aire a presiones elevadas, es necesario disponer varias etapas compresoras. El aire aspirado se somete a una compresion previa por el primer embolo, seguidamente se refrigera para luego ser comprimido por el siguiente embolo el volumen de la segunda camara de cornpresion es,

CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

./

--------------------~"

10

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

2.2 PRODUCCION DEL AlRE COMPRIMIDO Para producir aire comprimido se utilizan compresores que eleven la presion del aire al valor de . trabajo deseado. Los mecanismos y mandos neumaticos se alimentan desde una estacion central . entonces no es necesario calcular ni proyectar la transformacion de la energia para cada uno de los consumidores. EI aire comprimido viene de la estacion compresora y llega a las instalaciones a traves de tuberfas. Los compresores moviles se utilizan en el ramo de la construccion frecuentemente.

0

en maquinas que se desplazan

En el momenta de la planificacion, es necesario prever un tamafio superior al de la red; con el fin de poder alimentar aparatos neumaticos nuevos que se adquieran en el futuro. Por ello, es necesario sobredimensionar la instalacion, al objeto de q~e el compresor no resulte mas tarde insuficiente, puesto que toda ampliacion ulterior en el equipo generador sup one gastos muy considerables. Es muy importante que el aire sea puro. Si es puro el generador de aire comprimido tendra una larga duracion. Tambien debera tenerse en cuenta la aplicacion correcta de los diversos tipos de compresores.

2.2.1 Tipos de compresores Segun las exigencias referentes a la presion de trabajo y al suministro, se pueden emplear diversos tipos de construccion. Se distinguen dos tipos basicos de compresores: EI primero trabaja segun el principio de desplazamiento. La cornpresion se obtiene por la administracion de aire a un recinto hermetico, donde se reduce luego el volumen. Se utilizan el compresor de embolo oscilante 0 embolo rotativo. El otro trabaja segun el principio de la dinamlca de fluidos. EI aire es aspirado por un lado y comprimido como consecuencia de la aceleracion de la masa (turbina).

Tipos de compresores

------------------~" CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

./

9

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

en conformidad con la relacion, mas pequefio. Durante el trabajo de compresion se forma una cantidad de calor, que tiene que ser evacuada por el sistema refrigeracion.

Los compresores de embolo oscilante pueden refrigerarse prescripciones de trabajo las etapas que precisan son: Hasta Hasta

por atre

0

por agua, y segun las

600 kPa (6 bar), 1 etapa 1,500 kPa(15 bar), 2 etapas

No resulta siempre econornico, pero tambien pueden utilizarse compresores De 1 etapa, De 2 etapas De 3 etapas

hasta hasta hasta

1.200kPa (12 bar) 3.000kPa (30 bar) 22.000kPa (220 bar)

Compresores de membrana Este tipo forma parte del grupo de compresores de embole. Una membrana separa e1 embolo de 1a camara de trabajo; el aire no entra en contacto con las piezas moviles .por tanto, en todo caso, e1 aire comprimido estara exento de aceite. Estos compresores quimicas.

CETI - INGENIERIA

se emplean con preferencia

MECATRONICA

en las industrias alimenticias,

./

------------------~~

farmaceuticas

y

11

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

\,



,.....

/.

Compresores de embolo rotativo

Consiste en un embolo que esta animado de un movimiento rotatorio. El aire comprimido por la continua reduccion del volumen en un recinto hermetico Compresor rotativo multicelular Un rotor excentrico gira en el interior de un caracter cilindrico provisto de ranuras de entrada y de salida. Las ventajas de este compresor residen en sus dimensiones reducidas, su funcionamiento silencioso y su caudal practicamente uniforme y sin sacudidas. EI rotor esta provisto de un cierto numero de aletas que se deslizan en el interior de las ranuras y forman las celulas con la pared del carter. Cuando el rotor gira, las aletas son oprimidas por la fuerza centrifuga contra la pared del carter, y debido a la excentricidad el volumen de las celulas varia constantemente.

Compresor de tornillo helicoidal de dos ejes CETI - INGENIERIA MECATRONICA

./

---------------------~

12

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

Dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles concave y convexo impulsan hacia el otro lade el aire asp ira do axialmente

Compresores roots En estos compresores el aire es llevado de un lade a otro sin que el volumen sea modificado. En el lade de impulsion la estanqueidad se asegura mediante los bordes de los embolos rotativos

------------------~~ CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

/

13

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA



Turbocompresores

Trabajan segun el principio de la dinamica de los fluidos, y son muy apropiados para grandes caudales. Se fabrican de tipo axial y radial. El aire se pone en circulaci6n por medio de una 6 varias ruedas de turbina. Esta energia cinetica se convierte en una energia elastica de compresi6n. Compresor Axial La rotaci6n de los Mabes acelera el aire en sentido axial de flujo.

Compresor Radial Aceleraci6n progresiva de camara a camara en sentido radial hacia fuera; el aire en circulaci6n regresa de nuevo al eje. Desde aqui se vuelve a acelerar hacia fuera.

CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

---------------------~

./

14

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

Diagrama de caudal. En este diagrama estan indicadas las zonas de cantidades de aire aspirado y la presion para cada tipo de compresor.

1000

---

.._,l-i---t-H+

600 ~ 400 300 10~kPa (bar)

200

f--'

~

_

l+ t

I-

~+-++-llI~t

-

~,

eo

c----- -

r--- -1---' . !----

-

! -1- ..

1-1-_-!-,_-'+-!I-

'H-..

20

:

i

.I-~-,"-'

_. -1-++++1-

r---

r-I='~"

I

-

--+_I~TllJbo(;OIl1Pfeso(. .

T -

-r-~

~

r-- ~ 1--

adiill

..: -I--+-++!t+!-I--' - -

,_,... -1,-1-+-+-1+1---1

~r--i-

I

=~~--~

3

~}I!-I-

-

~l

~I--t-I--- ..-.-

:--'

t-10 ~. =-I-t-=+==+=r-' 8~ -I-B-+--+-+--f-Hl..,_ .: - f ~ ~ •." 6 1------I-,f-+-I-I-+--l--tcH-I----j--;.' !-i----j+' --J---t--i-45 .I---+-+-l--j-- - 4

-I

L

-~

!

i---

I

'-::=r=~- -I-==::: '~tl-'--' __:L ---1: ~~~ ---Ff+_++ ,

'

r--

30

--,--

r"

50 I-----I-+----I-+-l-;H-I 40

i

'--l~_i=t..

-\-

1 +-H~

-H~'-++l----

_L H-~-=--=--:+--"-I-I'--+---:~+-+++~:' H-~-=--=--=':'-=-::~

Cornpresor de embole 100 80

!-.--- :-1; :

-L,

=f--l

-I--r-i-_'~I-'H'+l

I---t-I---J--l-

::j~~~~t-~'--~-F~=~

". ---rr-l-!4I, -._ ---

~,

800 ,~

- --

1-+--+-++i-l1·-t----t

i--f--!-I--I-I-l-+-I-Il+1--

~i-

_. -- .

J.",,.,,~. - ..

=~-

,'-1---

--+--1--1

'''i-H~--!-I-+-f---n-i-+t

++---I"'--i---+-I

,-l~I-I,--i-t-IH--t+H-t-H'i';;_-_r-o!-l ~

'-I---+--+-I-I-+-If-H-+--+-i-i-t-t-H-t-·,I4-

---+ -4-+-11

I

CETI - INGENIERIA MECATRONICA

./

--------------------~~

15

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES

NEUMATICA 2.2.2 Eleccion del Compresor. •

Caudal

Por Caudal se entiende la cantidad de aire que suministra el compresor. Existen dos conceptos: 1. EI caudal teorico 2. El caudal efectivo 0 real. EI caudal efectivo depende de la construccion del compresor y de la presion. Es interesante conocer el caudal efectivo del compresor. Solo este es el que acciona y regula los equipos neumaticos. El caudal se expresa en m3/min 0 m3/hr. No obstante, son numerosos los fabricantes que solo indican el caudal teorico. •

Presion

Tambien se distinguen 2 conceptos: 1. La presion de servicio 2. La presion de trabajo La presion de servicio es la suministrada por el compresor 0 acumulador y existe en las tuberias que alimentan a los consumidores. La presion de trabajo, es la necesaria en el puesto de trabajo considerado. En la mayoria de los casos es de 600 KPa. (6bar).Por eso, los datos de servicio de los elementos se refieren a esta presion. Importante: Para garantizar el funcionamiento fiable y preciso es necesano constante. De esta depende: -la velocidad -las fuerzas -el desarrollo secuencial de las frases de los elementos de trabajo •

que la presion tenga un valor

Accionamiento

Los compresores se accionan, segun las exigencias, por medio de un motor electrico 0 de explosion intema. En la industria en la mayoria de los cas os los compresores se arrastran por medio de un motor electrico. Si se trata de un motor movil, este en la mayoria de los casos se acciona por medio de un motor de combustion (gasolina, diesel)

CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

./

--------------------~~

16

HIDRAULICA, NEUMATICA Y SENSORES NEUMATICA



Regulacion

Al objeto de adaptar el caudal suministrado por el compresor al consumo que fluctua, se debe proceder a ciertas regulaciones del compresor. Existen diferentes clases de regulaciones. EI caudal varia entre dos valores limites ajustados (presiones maximas y minimas), Se conocen diferentes sistemas de regulacion: -Regulacion de marcha en vacio: a) Regulacion por escape a la atmosfera b) Aislamiento de la aspiracion c) Regulacion por apertura de la aspiracion -Regulacion de carga parcial: a) Regulacion de velocidad de rotacion b) Regulacion por estrangulacion de la aspiracion -Regulacion por intermitencias.

CCTI - INGENIERIA MECATRONICA

/

---------------------~

17

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

- Regulacion de march a en vacio: a) Regulacien

por escape a la atmosfera

En esta simple regulacion se trabaja con una valvula reguladora de presion a la salida del compresor. Cuando en el deposito (red) se ha alcanzado la presion deseada, dicha valvula se abre el paso y permite que el aire de escape a la atmosfera. Una valvula antirretomo imp ide que el deposito se vade (solo es instalaciones muy pequefias).

b) Regulacion por aislamiento de la aspiracion En este tipo de regulacion se bloquea el lado de la aspiracion. La tubuladura de aspiracion del compresor esta cerrada. El compresor no puede aspirar y sigue funcionando en el margen de presion. Esta regulacion se utiliza principalmente en los compresores rotativos y tambien en los de embole oscilante.

--------------------~ CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

./

18

HIDRAULICA, NEUMATICA Y SENSORES NEUMATICA

c) Regulacion por apertura de la aspirackin Se utiliza en compresores de embolo de tamafio mayor. Por medio de una modaza se mantiene abierta la valvula da aspiracion y el aire circula sin que el compresor 10 comprima. Esta regulacion es muy sencilla.

Salida (impulsion)

Aspiraci6n

- Regulacion de carga parcial a) Regulacion de la velocidad de rotacion El regulado de velocidad del motor de combustion interna se ajusta en funcion de la presion de servicio deseada, por medio de un elemento de mando manual 0 automatico. Si el accionamiento es electrico, la velocidad de rotacion puede regularse de forma progresiva empleando motores de polos conmutables. No obstante, este procedimiento no es muy utilizado.

b) Regulacion del caudal aspirado Se obtiene por simple estrangulacion de la tubuladura de aspiracion, El compresor puede ajustarse asi a cargas parciales predeterminadas. Este sistema se presenta en compresores rotativos 0 en turbocompresores rotativos 0 en turbocompresores

CETI - INGENIERIA MECATRONICA

./

---------------------~

19

HIDRAVLICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

- Regulacion por intermitencias Con este sistema, el compresor tiene dos estados se de servicio (funciona a plena carga 0 esta desconectado). El motor de accionamiento del compresor se para al alcanzar la presion Pm{iX. Se conecta de nuevo y el compresor trabaja, al alcanzar el valor minimo pmin. Los momentos de conexi on y desconexion pueden ajustarse mediante un presostato. Para mantener la frecuencia de conmutacion dentro de los limites admisibles, es necesario prever un deposito de gran capacidad.

-----+----1--I----------~,--.--

L1

380V

----~~------------L2SOH? -----~------------·L3 •

Refrigeracton

Por efecto de la compresion del aire se desarrolla calor que debe evacuarse. De acuerdo con la cantidad de calor que se desarrolle, se adoptara la refrigeracion mas apropiada. En compresores pequefios las aletas de refrigeracion se encargan de irradiar compresores mayores van dotados de un ventilador adicional, que evacua el calor.

--------------------~~ CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

./

el calor. los

20

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES

NEUMATICA Cuando se trata de una estacion de compresion de mas de 30kW de potencia, no basta la refrigeracion por aire. Entonces los compresores van equipados de un sistema de refrigeracion por circulacion de agua en circuito cerrado 0 abierto. A menudo se temen los gastos de una instalacion mayor con torre de refrigeracion. No obstante, una buena refrigeracion prolonga la duracion del compresor y prop ore ion a mas aira mas frio y en mejores condiciones. En ciertas circunstancias, incluso permite ahorrar un enfriamiento posterior del aire u operar con menor potencia.



Acumulador de aire comprimido

El acumulador 0 deposito sirve para estabilizar el suministro de aire comprimido. Compensa las oscilaciones de presion en la red de tuberias a medida que se consume aire comprimido.Gracias ala gran superficie del acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este motivo, en el acumulador se desprende directamente una parte de la humedad del aire en forma de agua. Valvula limitadora de presion Termornetro ~ Manornetro ~~

-

Valvula de vaciado de agua

777.

El tamafio de un acumulador de aire comprimido depende de los siguientes criterios: -Del caudal de suministro del compresor -Del consumo de aire -De la red de tuberias (volumen suplementario) -Del tipo de regulacion -De la diferencia de presion admisible en el interior de la red CAPACIDAD DEL ACUMULADOR Ejemplo:

Resultado

CETI - INGENIERIA

Caudal Diferencia de presion Conmutaciones / h

qL = 20 m3/min L\p= 100 kPa (1 bar) z = 2011h

Volumen del acumulador

MECATRONICA

./

------------------~"

21

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

N° de maniobras Ih

I

100

/

50 "I;,)

"V

/'/

11'.

~/,. ~ h,!.I

/ 7- y

m3

V/ /

15

II

10

,

5

,/

V/ [f

'/

/ /

/ /

//

/

~

1

_/

".

"

0,6 0,1

~

""

RAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

-simple montaje de la instalacion. -reducido desgaste mecanicomo hay piezas moviles) -no se necesita energia externa de aportacion.

2. Secado de adsorclen. La base del principio de adsorcion es un procedimiento fisico. (adsorber: en la superficie de cuerpos solidos se almacenan materiales diversos). Este procedimiento se denomina tambien secado de regeneracion . EI material de secado es un material granuloso. La superficie porosa de los granos se llena de agua al pasar el aire comprimido. El material de secado se regenera de forma simple. A traves del secador se sopla aire caliente el cual condensa la humedad. En la mayoria de los casos se montan en paralelo dos secadores, uno para el secado del aire y el otro para su regeneracion. La capacidad de almacenado del material de secado es limitada. Bajo las condiciones normales se debe cambiar el material de secado cada 2-3 afios.

------------------~~ CETI - INGENIERIA MECATRONICA

./

35

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

3. Secado en frio

CETI - INGENIERIA MECATRONICA

./

----------------------~

36

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

Si se enfria el aire comprimido a una temperatura mas baja que el punto de rocio aparece una condensacion y se separa el agua. El aire comprimido a secar, entra en el secador en frio. El aire pasa por intercambiador de calor en la primera parte de la instalacion ahi se enfria el aire comprimido caliente que se debe secar. Debido a esto se separa parte del agua y aceite. La maquina de refrigeracion solo debe tener una carga de trabajo de aproximadamente 40%. El aire comprimido pre-enfriado entra solamente en la segunda parte del aparato en la refrigeracion final. El aire comprimido se enfria a una temperatura de 274.7°K(1.7°C). La refrigeracion se realiza en el serpentin del aparato de refrigeracion. A traves de este serpentin circula un liquido de refrigeracion. Nuevamente se separan el agua y las impurezas de aceite restantes. El aire comprimido limpio y seco vuelve nuevamente a la primera parte del secador el aire sale por el secundario y efecnia la pre-refrigeracion del aire comprimido caliente que entra por el primario. Las paredes interiores sucias pueden influir en el funcionamiento. Por este motivo se debe colo car un filtro previo para separar grandes gotas de aceite y particulas de suciedad. Salida de aire (secundario)

Maqulna de refrlqeracion

CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

/

------------------~"

37

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

Lugar de emplazamiento La estacion de compresion debe situarse en un local cerrado e insonorizado. EI recinto debe estar bien ventilado y el aire aspirado debe ser 10 mas fresco, limpio de polvo y seco posible.

Compresor

Refrigerador

Separador de agua y aceite

Dep6sito de alre comprimido

Secador

Estaci6n de comprlmlr

Desde el deposito de aire comprimido pas a el aire por una red de conductos a los diferentes puestos de consumo.

--------------------~~ CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

/

38

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

2.4.3 Unidad de mantenimiento La unidad de mantenimiento representa una combinacion de los siguientes elementos: -Filtro de aire comprimido -Regulador de presion -Manometro -Lubricador de aire comprimido •

Filtro de aire comprimido

Funcionamiento: El aire comprimido, al entrar en el filtro fluye a traves de una placa deflectora. Esta Ie provoca una rotacion, Las particulas de agua y materia solida son lanzadas a la pared interior del reposo par el efecto centrifugo. Estas impurezas caen a un deposito 0 colector. El aire Comprimido fluye a traves del cartucho filtrante a la utilizacion. El tamafio de las particulas de suciedad, que no pueden ser eliminadas depende del tamafio de los poros del cartucho filtrante. En caso de filtros normales se utilizan diametros de poros de 30 hasta 70 11m filtros finos pueden tener poros de 3 urn. Temporalmente deb era limpiarse el cartucho filtrante de las impurezas y las particulas de oxido que quedan retenidas en el, si no se realiza esta operacion se va reduciendo el caudal de aire. No se pueden indicar unos plazos de limpieza, ya que depende del tipo y cantidad de impurezas que lleve en suspension el aire, asi como del caudal de aire que pasa por el filtro. Para la mayorfa de las aplicaciones industriales, un elemento filtrante de 50 micrones, es suficiente, un micron ( 11)equivale a 3.9 x 10 -5 pulgadas, 0 I x 10-6 metros. A continuacion se listan algunos tamafios relativos en micrones. - Virus - Humo de tabaco - Polvo de carbon - Cabello humano

atiende a la conexion en forma escalonada.

--------------------~~ CETI - INGENIERIA MECATRONICA

./

143

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

5t

r

52 ---------

•. _.

S3------~----4_+-------~------S4

---+----+---

Con esta disposicion se asegura que la presion no este disponible mas que en una sola salida, estando a escape todas las demas. Otra caracteristica es la clara correspondencia de las entradas «e» a las salidas-c-S»>, as! como la sucesion I ...n en el orden del mando. Con este montaje puede conseguirse la anulacion de sefiales con relativa facilidad. Aun hay que procurar, sin embargo, el que una sefial de entrada aplicada durante un Iapso prolongado, no pueda perturbar el funcionamiento. Esto puede lograrse, cuando una sefial de salida Sn - 1. Con la tecnica de los circuitos puede realizarse esto mediante la funcion Y en la entrada, organa que quedara activado por las sefiales en y Sn-I. La figura muestra la ejecucion posible con organos Y

--------------------~~ CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

./

144

HIDRAULICA, NEUMATICA Y SENSORES NEUMATICA

~~~~~-~~~~~~~~..--.---.---S2

------+-

S3~~--

__

..... >----.------~-.--.I_-__ ---

~-4~~--~~

__~~~-~-----~

S4------~-----~

Este conexionado de memorias puede realizarse en principio para cualquier cantidad de escalones (ramales). El esquema es siempre el mismo, todas las valvulas quedan conectadas en serie, la 1a valvula de la serie emite 2 sefiales de salida SlY S2. Las valvulas subsiguientes emiten ya solo 1 sefial de salida respectivamente. La valvula que sigue en la serie invierte respectivamente la valvula anterior. LA ultima valvula de la serie queda pilotada por dos sefiales de entrada. Lirnites del rnontaje en cascada Los limites de esta c1ase de conexiones estan dadas por la particularidad de que la energia es introducida a traves de una conexion unica. Debido a ello el aire ha de pasar a traves de todas las memorias del montaje en cascada, antes de iniciarse el proceso de mando. La caida de presion que se origina por ella se hace notar mas al existir un mayor numero de valvulas conectadas en serie, siendo el resultado un mando mas lento. Ellimite razonable, surgido tambien en la practica, es de 3 hasta 4 sefiales de salida, esto significa 2 hasta 3 valvulas conmutadoras (memorias), siendo la tendencia mas bien hacia abajo que hacia arriba. La figura muestra un conexionado en cascada para 3 escalones

CETI - INGENIERIA

MECATRONICA

./

----------------------~

145

HIDRAULICA, NEUMA TICA Y SENSORES NEUMATICA

5, --.-----_

S2----------4-~------~_~_ SJ~--4r----4-~----.~-~-_L_

rl-,

-,

UJJ