Elementos de neumática e hidráulica

Actividades

1) Dentro de los elementos de la neumática, se utilizan masivamente en aplicaciones industriales debido a las excelentes cualidades que presenta. Nombra cada una de ellas.

• El aire atmosférico es un elemento abundante en la naturaleza

• Puede ser fácilmente transportado por canalizaciones, incluso a grandes distancias, siendo innecesarios los conductos del retorno.

• Es comprensible, lo que facilita el almacenaje y transporte en depósitos.

• No existe riesgo de explosión ni incendio en ambientes peligrosos.

• No hay problemas por las fugas, debido a la limpieza del aire, lo que lo hace especialmente importante en la industria alimenticia y farmacéutica.

• Un manejo fácil de sus elementos sin que entrañen peligrosidad

2) Describe un grupo compresor y numera los distintos tipos de compresores.

El grupo compresor ha sido diseñado para ofrecer un caudal del aire limpio y seco a una presión preestablecida, con el objeto de asegurar un funcionamiento eficiente de todas las máquinas y mecanismos.

Las presiones ideales de empleo del aire comprimido oscilan entre 4 y 8 bar, siendo lo habitual 6 bar. El corazón de cualquier circuito neumático es el grupo compresor.

Tipos de compresores:

a) Compresor de émbolo:

• De pistón.
• De diafragma

b) Compresores rotativos:

• De paletas o multicelular
• De tornillo helicoidal
• Compresores roots.

c) Turbocompresores:

• Axiales
• Radiales

3) Haz un resumen sobre los distintos tipos de compresores que enumera la unidad.

Compresores de pistón:

Su funcionamiento  se basa en tomar aire por la válvula de aspiración en la carrera descendente del pistón, accionado por un cigüeñal, y expulsarlo a la zona de alta presión, a través de la válvula de escape,  mientras la de aspiración permanece cerrada. Suelen tener uno o varios cilindros.

Durante el trabajo de compresión del aire, se produce un aumento de la temperatura de este. Posteriormente el aire es vertido a la red y en su circulación se produce un descenso de temperatura que conlleva una caída de la presión en esta, perdiéndose así la capacidad de trabajo, lo que obliga a una refrigeración del cilindro.

Compresor de diafragma o membrana:
Su funcionamiento es similar al anterior, pero en vez de pistón utiliza una membrana sintética flexible de goma para producir la acción de bombeo. Su principal ventaja reside en la imposibilidad de que el aceite lubricante pase al aire, al estar interpuesta la membrana.

Compresor rotativo de paletas o multicelular:

Está constituido por un cárter cilíndrico en cuyo interior gira un rotor excéntrico provisto de un cierto número de paletas deslizables en el interior de unas ranuras.

Cuando el rotor gira, la inercia mantiene a las paletas pegadas a la pared, mientras en la excentricidad hace que el volumen de las células varié constantemente, comprimiendo el aire a medida que se acerca al orificio de salida.

Compresor de tornillos:

Está formado por dos tornillos helicoidales, engranados entre sí, que arrastran en su giro el aire axialmente. Se utilizan en los equipos de aire acondicionado domésticos.

Compresor root:

Como se ve en el dibujo, el aire es simplemente transportado de derecha a izquierda, sin modificar su volumen en el hueco comprendido entre ambos rotores y la carcasa exterior. Se utilizaron en los primeros motores sobrealimentados o turbo.

Turbocompresores:

Uno es el turbocompresor radial, llamado así porque aspira el aire en su parte central para lanzarlo

radialmente hacia la periferia por la acción de la fuerza centrífuga. La aceleración del aire se produce en sentido radial. Una posterior disminución de su velocidad hace que su presión aumente hasta el límite deseado.

4) En qué consiste el depósito o acumulador de aire.

A la salida del compresor, se dispone de un depósito de acero y forma cilíndrica, capaz de albergar una buena cantidad de aire comprimido. Esto supone una reserva de aire a presión necesaria para abastecer a los diferentes consumidores cuando la demanda es superior a la producción del compresor, evitando caídas de presión de la red. Al mismo tiempo que amortigua las pulsaciones del caudal de salida del compresor, estas pulsaciones generan ondas de presión que pueden resultar perjudiciales para los aparatos consumidores.

Por lo general, los acumuladores están provistos de diversos accesorios, tales como termómetro y manómetro, válvula de cierre y de vaciado del agua y válvula limitadora de presión. Con el termómetro y el manómetro controlaremos la temperatura y presión del aire en el acomulador.

Leyes de hidráulica y neumática

MAGNITUDES FÍSICAS DE HIDRÁULICA Y NEUMÁTICA

Magnitudes son todas aquellas características que podemos medir, para lo cual las comparamos con una cantidad, a la que llamamos unidad.

Ejemplo:
El volumen del recipiente
El volumen de un recipiente es una característica de este que podemos medir. Para medirlo comparamos su volumen con el número de litros que puede contener. En este caso hemos utilizado el litro como unidad. Por todo ello, deducimos que el volumen es una magnitud física y el litro una unidad de esta.

-Densidad
Se llama densidad de un cuerpo a la masa que dicho cuerpo tiene por unidad de volumen.

-Viscosidad
Es una propiedad de los fluidos, que se define como la resistencia que ofrecen las moléculas que configuran el fluido al deslizarse unas sobre otras. Cuanto mayor es la viscosidad de un líquido, mayor es también la resistencia que este presenta al fluir.

Si la viscosidad es demasiado alta, aumenta la fricción; y en caso contrario, si la viscosidad es demasiado baja, aumentan las fugas internas al perder el efecto de sellado, lo que hace disminuir la eficacia de la bomba y aumentar las temperaturas.

La viscosidad se mide con un viscosímetro, que consiste en un sencillo tubo, terminado en un orificio calibrado, a través del cual se deja escurrir el líquido de prueba.

-Presión
Se define presión como la relación o cociente entre la fuerza y la superficie sobre la que actúa la misma: P = F/S

Según el sistema de unidades empleado al valorar la fuerza, tenemos las siguientes unidades de presión:

• Sistema Técnico: 1 kgf/cm²
• Sistema Internacional: 1 N/m² = 1 Pa

Presión atmosférica
La Tierra se halla envuelta de una masa de aire, a la que llamamos atmósfera. Toda esa masa de aire, en la que estamos sumergidos, ejerce una presión sobre la superficie de la tierra y el mar, debida a su propio peso.

A 25 ºC y al nivel del mar, la presión atmosférica vale 1,033 kg/cm²

La presión atmosférica varía con la altitud. Está claro que a alturas elevadas, al haber menos longitud de columna de aire, el peso del aire que hay por encima será menor, pues hay menos cantidad, y por tanto, la presión será menor.

La atmósfera y el bar

Si expresamos la presión atmosférica en kgf/m² o N/m², obtenemos números muy grandes. En la práctica se utilizan múltiplos de estos, como son:

• El kgf/cm², al que llamamos la atmósfera técnica:

1 atmósfera técnica = 1kgf/cm²

• El bar, que equivale a 100.000 pascales:

1 bar = 100.000 pascales

-Propiedades de la presión en los fluidos

Entre las propiedades de la presión en los fluidos podemos enumerar:

1. La presión en todos los puntos de un mismo plano horizontal es la misma.
2. En un fluido en reposo, la fuerza debida a la presión es perpendicular a la superficie de contacto y hacia fuera.
3. Los fluidos solo trabajan a compresión.

-Presiones absolutas y relativas

En las mediciones de presión se ha de diferenciar entre presión absoluta o barométrica y presión relativa o manométrica, según donde situemos el cero en la escala.

La presión absoluta se mide con relación al vació y la presión relativa se mide con relación a la presión atmosférica local.

En neumática e hidráulica se utilizan siempre valores de presión relativa, es decir, presiones por encima de la atmosférica del lugar en que se efectúa la medición.

-Caudal

Se define como caudal a la cantidad de fluido que pasa por la sección de un conducto en la unidad de tiempo. Esta cantidad de fluido puede ser expresada en masa o en volumen, debiendo distinguir el caudal másico o el caudal volumétrico.

-Potencia

La potencia desarrollada por una bomba o compresor es igual al caudal de fluido que bombea por la presión a la que bombea.

La potencia consumida por un receptor es igual al caudal de fluido que recibe por la presión a la que lo recibe.

-Ley fundamental de los gases (ley de Boyle-Mariotte)

Las tres magnitudes que determinan las condiciones en que se encuentra un gas son:

• ·   La presión
• ·   El volumen
• ·   La temperatura

A temperatura constante, consideramos el producto de la presión a que está sometido un gas por el volumen que ocupa se mantiene constante.

-Principio de continuidad

En un tubo cerrado, el caudal del fluido que circula por él es el mismo en cualquier punto o tramo de su recorrido, aunque estos sean de distintos diámetros.

-Principio de Pascal

La presión ejercida en un punto de un líquido se transmite íntegramente a todos sus puntos en todas sus direcciones.

-Pérdidas de carga

Al circular un líquido por una tubería con sus longitudes, diámetros y accesorios, se produce un rozamiento de las moléculas entre sí y contra las paredes de la tubería, por lo cual se experimenta una pérdida de presión a medida que el fluido avanza en la conducción. A esta pérdida de presión es lo que llamamos pérdida de carga, pérdida de presión o caída de presión.

Circuito de Fluidos. Suspensión y Dirección. Parte 3.

-Acoplamiento de árboles
Son órganos mecánicos que transmiten el movimiento entre dos árboles coaxiales.

• Acoplamientos rígidos. Se emplean para unir los extremos de dos árboles que guardan entre sí una alineación perfecta

-Manguito de dos mitades. El arrastre está asegurado por la adherencia de las dos  mitades del manguito debido a la presión que ejercen los tornillos.

-Manguito de platos y casquillo cónico. El arrastre es doblemente asegurado; de una  parte, por la adherencia de los conos; y de otra, por la presión de los tornillos. 

• Acoplamientos elásticos. Sirven para acoplar árboles que no están bien alineados. Para ello se intercalan entre sus partes rígidas unos órganos deformables elásticos de material diverso que permiten un arranque ligeramente progresivo, absorben las deformaciones angulares de los árboles debido a la torsión y eliminan la transmisión de vibraciones.

• Acoplamientos móviles o variables. Permiten desplazamientos relativos axiales, radiales y angulares de los árboles en movimiento.

-Juntas cardan de cruceta. Se componen esencialmente de dos horquillas unidas a los extremos de los árboles, situadas en planos

Actividades

ACTIVIDADES

1. ¿Para qué llevan las tuercas almenadas sus ranuras?

2. ¿Es indiferente el sentido de las ranuras a la hora de colocar una arandela dentada?
3. Identifica los ejes y cubos ranurados en la transmisión de un vehículo.
4. Localiza en un vehículo los fuelles de la transmisión.

-Comenta los siguientes enlaces:
http://www.es.schaeffler.com
Es un proveedor global líder integrado de los sectores de automoción e industrial.

http://www.fersa.com
Es una multinacional española dedicada al diseño, desarrollo, fabricación y distribución de soluciones completas de rodamientos de alta calidad.

http://urlm.es/www.e-cojinetes.com
Por lo que da a entender el enlace, es una empresa de cojinetes, cojinetes antifricción, cojinetes lubricados por agua...

http://www.skf.com
SKF es un proveedor de tecnología líder en el mundo desde 1907. Su punto fundamental es la capacidad para desarrollar continuamente nuevas tecnologías y utilizarlas en la fabricación de productos que ofrecen ventajas competitivas a sus clientes. 

PREGUNTAS

1. Un tornillo de cabeza hexagonal es un elemento...
2. Las arandelas grower, ¿de que material están fabricadas?
3. Las uniones elásticas o silentblocks utilizan un vínculo intermedio flexible, ¿qué material se utiliza?

Circuito de Fluidos. Suspensión y Dirección. Parte 2.

TIPOS DE MOVIMIENTOS

-Movimiento lineal:
En cualquier instante las velocidades  de todos los puntos del cuerpo son iguales y, además, todos los puntos del cuerpo tienen trayectorias rectilíneas paralelas.

Se dice que el pistón tiene un movimiento lineal.

-Movimiento angular:
Un cuerpo tiene movimiento angular cuando las trayectorias de todos sus puntos son circunferencias concéntricas, con centro en el centro de rotación. La velocidad angular de todos sus puntos o, lo que es lo mismo, el número de vueltas que dan en la unidad del tiempo, es la misma.

-Movimiento compuesto (lineal más angular):
Este tipo de movimiento se puede estudiar como un movimiento de rotación cuyo centro de rotación, en ese instante, centro instantáneo de rotación (C.I.R), es el punto de contacto con el suelo. El sentido de giro y la velocidad angular son los de la propia rueda.
Se trata de un movimiento angular con la diferencia de que en este, el centro de rotación no es fijo, sino que varía con el tiempo.

El problema que realmente plantea un movimiento compuesto es calcular el centro instantáneo de rotación. Se pueden presentar dos casos:

• Conocemos el punto fijo del cuerpo, el que hace contacto con el suelo, sobre el que gira en ese instante (centro instantáneo de rotación)
• El cuerpo no tiene ningún punto fijo, pero conocemos la dirección de la velocidad lineal en dos puntos distintos.

ESTUDIO DE LOS MECANISMOS SEGÚN SUS VELOCIDADES

-Engranaje:

Es un conjunto mecánico compuesto de dos o más ruedas dentadas cuyos dientes, enlazados entre sí, transmiten un movimiento circular de un árbol a otro.

-Transmisión simple:

La rueda dentada 1 tiene movimiento de rotación y cada uno de sus dientes va engranando en los entrantes de la rueda dentada 2, a la que transmite su movimiento.

-Trenes de engranaje:

Un tren de engranaje es una sucesión de transmisiones simples.

Tipos de trenes de engranaje:

• Tren de engranaje en paralelo. Es un tren en el que todos los ejes tienen dos engranajes solidarios entre sí.
• Tren de engranaje en serie. Es aquel en el que cada eje tiene solo un engranaje.

Circuito de Fluidos. Suspensión y Dirección.

Buscar los siguientes términos o conceptos:
-Unión rígida permanente.
-Unión rígida desmontable.
-Tornillos, pernos o espárragos.
-Tuercas y contratuercas
-Arandelas:
  -Arandelas de protección
  -Arandelas de seguridad
  -Arandelas de muelles o grower
  -Arandelas de seguridad con solapa
  -Arandelas dentadas
  -Arandelas de seguridad para ejes y agujeros (Seeger o Circlips)
  -Anillos de retención


-Unión rígida permanente:
Es aquella en que, para producir la separación de las piezas, es necesario romper algunas o el órgano de unión (remachados o soldaduras).

-Unión rígida desmontable:
Es aquella que se puede realizar el montaje y desmontaje de sus componentes un número razonable de veces sin deterioro alguno.

-Tornillo:
Se denomina tornillo a un elemento u operador mecánico cilíndrico con una cabeza, generalmente metálico, utilizado en la fijación temporal de unas piezas con otras, que está dotado de una caña roscada con rosca triangular, que mediante una fuerza de torsión ejercida en su cabeza con una llave adecuada o con un destornillador, se puede introducir en un agujero roscado a su medida o atravesar las piezas y acoplarse a una tuerca.

-Perno:
El perno o espárrago es una pieza metálica larga de sección constante cilíndrica, normalmente hecha de acero o hierro. Está relacionada con el tornillo, pero tiene un extremo de cabeza redonda, una parte lisa, y otro extremo roscado para la chaveta, tuerca, o remache, y se usa para sujetar piezas en  una estructura, por lo general de gran volumen.

-Tuerca:
Pieza generalmente metálica, de cuatro o seis lados, con un agujero circular en el centro labrado en forma helicoidal que se ajusta a la rosca de un tornillo para fijarlo.

-Contratuerca:
Tuerca de seguridad mediante la que se aprieta otra tuerca para evitar que se afloje.

-Arandela:
Son elementos complementarios de los tornillos y tuercas. Pueden ser planas o biseladas y las
clasificamos según su medida nominal o diámetro interior en milímetros.

 -Arandelas de protección:
Tienen la misión de proporcionar un asiento correcto a las cabezas de los tornillos y a las tuercas, así como repartir la presión de la cabeza del tornillo, o de la tuerca, sobre una mayor superficie de la pieza, para no dañarla.

 -Arandelas de seguridad:
Tienen por misión impedir el aflojamiento de los tornillos por las vibraciones de los elementos que     los rodean.

 

 -Arandelas de muelle o grower:
Cuya medida nominal será el diámetro interior.

 -Arandelas de seguridad con solapa:
Es una arandela normal provista de una solapa cuyo extremo se dobla sobre una arista de la pieza.
La parte de arandela se dobla por su parte sobre una cara de la tuerca cuando esta está apretada.

 -Arandelas dentadas:
Los dientes o muescas se clavan en el material, impidiendo el giro de los dos elementos en contacto.

 -Arandelas de seguridad para ejes y agujeros (Seeger o Circlips):

-Anillos de retención:
Son anillos cilíndricos que disponen en sentido radial de uno o más prisioneros.