Bienvenidos al Curso Fundamentos de Neumática

1. Bienvenidos al Curso Fundamentos de Neumática

2. Objetivos del Curso • Ofrecer una introducción a algunos conceptos básicos de neumática. • Enseñar equipo que se relaciona con estos conceptos y los rangos de Norgren • Introduccion al catálogo Norgren APC-1SP • Enseñar como obtener mas información cuando se necesite • Ofrecer mas confiabilidad en los productos Norgren

3. Fundamentos de Neumática Preparación de Aire

4. Composición del aire • El aire que respiramos es elástico, comprimible y es un fluido. • Damos por hecho que el aire llena todo el espacio que lo contiene. • El aire se compone básicamente de nitrógeno y de oxígeno. Composición por Volumen Nitrógeno 78.09% N2 Oxígeno 20.95% O2 Argón 0.93% Ar Otros 0.03%

5. Presión Atmosférica • La presión atmosférica es causada por el peso del aire sobre nosotros. • Esta es menor cuando subimos una montaña y mayor al descender a una mina. • La presión varía con las condiciones atmosféricas.

6. Atmósfera estándar • Una atmósfera estándar se define por la Organización Internacional de Aviación Civil. La presión y temperatura al nivel del mar es 1013.25 milibar absoluta y 288°K (15°C). 1013.25 m bar

7. Atmósfera y vacío • La potencia de la presión atmosférica es evidente en la industria de manipulación donde se utilizan ventosas y equipos de vacío. • El vacío se consigue evacuando todo el aire de un sitio determinado.

8. ¿Que es Neumática ? • La técnica que trata el aprovechamiento de las propiedades del aire comprimido. • Propiedades del aire comprimido : • Fluidez: no ofrecen ningún tipo de resistencia al desplazamiento. • Compresibilidad: un gas se puede comprimir en un recipiente cerrado aumentando la presión. • Elasticidad: la presión ejercida en un gas se transmite con igual intensidad en todas las direcciones ocupando todo el volumen que lo engloba.

9. Que es aire comprimido ? • Aire – comprimido – una fuente de energía – disponible para efectuar trabajo • El ejemplo mas básico de aire comprimido es una bomba de aire para inflar una llanta de bicicleta • Donde lo encontramos? • En cualquier parte, desde: • Consultorio dental hasta en minas de carbón • Los hospitales a industria metalurgicas • Las lecherías hasta trenes • Frenos de camiones a líneas de producción

10. Que sabemos del aire comprimido ? • Presion = p.s.i.gor bar • Flujo = s.c.f.mor dm3/s or l/s Sabemos que significa esto ?

11. Lo que sabemos de presión es: Neumático = 32 psi (2.2 bar) Globo = 0.75 psi (50 mbar) Fábrica =100 psi (7 bar) Pero que crea la presión ?

12. Presión = Fuerza Y que crea el flujo? – algunas ideas? Flujo = Velocidad

13. Presión • 1 bar = 100000 N/m2 (Newtons por metro cuadrado). • 1 bar = 10 N/cm2 • 1000 mbar = 1 bar • El sistema de medidas anglosajón utiliza los libras por pulgada cuadrada (psi)1 psi = 68.95mbar14.5 psi = 1bar

14. Presión y fuerza

15. Presión y fuerza • El aire comprimido ejerce una fuerza de igual valor en todas las direcciones de la superficie del recipiente que lo contiene. • El líquido en un recipiente será presurizado y transmitido con igual fuerza. • Por cada bar de presión, se ejercen 10 Newtons uniformemente sobre cada centímetro cuadrado.

16. D mm P bar p D2 P = Fuerza Newtons 40 Presión y fuerza • La fuerza que se aplica sobre un pistón debida a la presión del aire comprimido es el área efectiva multiplicada por la presión: (1 bar = 0.1 N/mm2)

17. Presióny fuerza • Si ambas conexiones de un cilindro de doble efecto se conectan a la misma presión el cilindro se moverá debido el diferencial de presión que hay en ambas cámaras. • Si el cilindro es de doble vástago el cilindro no se moverá.

18. P1 P2 Presión y fuerza • En el carrete de una válvula la presión actuando en cualquier conexión no hará que el carrete se desplace puesto que las dos áreas sobre las que actúa el aire son iguales. • P1 y P2 son las presiones de alimentación y escape.

19. Rango industrial típico Rango bajo Aire comprimido industrial 16 17 • Las presiones se dan en bar (relativos a la presión atmosférica). • El cero del manómetro es la presión atmosférica. • Para cálculos se utiliza la presión absoluta:Pa = Pg + P atmósfera. • Se asume para cálculos rápidos que 1 atmósfera equivale a 1.000 mbar. • En realidad 1 atmósfera equivale a 1.013 mbar. 16 15 Rango Industrial alto 14 15 14 13 13 12 12 11 11 10 10 9 9 Presión manométrica bar 8 Presión absoluta bar 8 7 7 6 6 5 5 4 3 4 3 2 1 2 Atmósfera 1 0 0 Vacío total

20. Por que usamos aire comprimido ? • Limpio – no hay derrames, no gotea ni salpica como en la hidráulica • Puede ser limpio – si le damos algún tratamiento • Seguro – puede ser retenido • Si esta controlado correctamente • Gratis– después de todo solo es aire ! • No es gratis, puede costar mas que el gas doméstico • Por lo que no debemos desperdiciarlo!

21. Generación de Aire Comprimido

22. Generación de Aire Comprimido Valvula de seguridad Manómetro Línea de distribución Compresor integrado con post enfriador Válvula de aislamiento 10bar Receptor de aire Válvula de drenaje Drenaje de condensados

23. Instalación de Aire Comprimido Todas inclinadas hacia una esquina Válvulas de aislamiento Entrada del tanque Puntos de aplicación con válvulas de cierre Puntos muertos con válvulas de drenado

24. Distribución de Aire Comprimido Flujo de aire Requerimientos siguientes Puntos de aplicación Del tanque recibidor Válvula de bola Válvulas de cierre Punto muerto Punto muerto

25. Agua en el Aire Comprimido

26. Agua en el aire comprimido • Cuando se comprimen grandes cantidades de aire se produce una cantidad considerable de condensados. • El vapor de agua natural que contiene el aire atmosférico actúa como en una esponja. • El aire en el interior del recipiente continuará saturado (100% HR). aire saturado al 100% HR Condensado purga

27. 25% RH 50% RH 100% RH 40 20 Temperatura Celsius 0 -20 -40 0 10 20 30 40 50 60 70 Gramos vapor agua / metro cúbico aire g/m3 Agua en el aire comprimido • La cantidad de vapor de agua que contiene una muestra de aire atmosférico se mide por la humedad relativa en % HR. Este porcentaje es la proporción de la cantidad máxima de agua que puede contener el aire a una temperatura determinada. A 20o Celsius 100% HR = 17.4 g/m3 50% HR = 8.7 g/m3 25% HR = 4.35 g/m3

28. Agua en el aire comprimido • La ilustración muestra cuatro cubos donde cada uno representa 1 metro cúbico de aire atmosférico a 20º C. Cada uno de estos volúmenes tiene una humedad relativa del 50% HR. Esto quiere decir que contiene 8.7 gramos de vapor de agua, la mitad del máximo posible que es 17.4 gramos.

29. Agua en el aire comprimido • Cuando el compresor comprime estos cuatro metros cúbicos en uno solo tendremos 4 veces 8.7 gramos, pero tan solo dos de estas partes se pueden mantener como vapor en un volumen de 1 metro cúbico de. Las otras dos partes se tendrán que condensar en gotas de agua.

30. Agua en el aire comprimido • Cuando el compresor comprime estos cuatro metros cúbicos en uno solo tendremos 4 veces 8.7 gramos, pero tan solo dos de estas partes se pueden mantener como vapor en un metro cúbico de volumen. Las otras dos partes condensaran en gotas de agua.

31. Agua en el aire comprimido • Cuando el compresor comprime estos cuatro metros cúbicos en uno solo tendremos 4 veces 8.7 gramos, pero tan solo dos de estas partes se pueden mantener como vapor en un metro cúbico de volumen. Las otras dos partes condensaran en gotas de agua.

32. Agua en el aire comprimido • Cuando el compresor comprime estos cuatro metros cúbicos en uno solo tendremos 4 veces 8.7 gramos, pero tan solo dos de estas partes se pueden mantener como vapor en un metro cúbico de volumen. Las otras dos partes condensaran en gotas de agua.

33. Agua en el aire comprimido • 4 metros cúbicos a presión atmosférica contenidos en 1 metro cúbico producen una presión de 3 bares g. • 17.4 gramos de agua se mantienen como vapor produciendo el 100% HR y los otros 17.4 gramos condensan en agua líquida. • Esto es un proceso continuo, de manera que cuando el manómetro marca 1 bar, cada vez que se comprime un metro cúbico de aire y se añade al metro cúbico contenido, otros 8.7 gramos de vapor de agua se condensan.

34. Flujo (caudal) de aire comprimido

35. Unidades de flujo (caudal) • El flujo se mide como volumen de aire libre por unidades de tiempo. • Las unidades usuales : • Litros o decímetros cúbicos por segundo l/s o dm3/s • Metros cúbicos por minuto m3/min • Pies cúbicos por minuto scfm • 1 m 3/m = 35.31 scfm • 1 dm 3/s = 2.1 scfm • 1 scfm = 0.472 l/s • 1 scfm = 0.0283 m3/min 1 pie cúbico 1 litro o decímetro cúbico 1 metro cúbico o 1000 dm3

36. Volumen real de 1 litro de aire libre a presión 0 1 litro 1bar a 1/2 2bar a 1/4 4bar a 1/8 8bar a 1/16 16bar a Flujo de aire libre • El espacio entre las barras representa el volumen real que ocupa un litro de aire libre a su respectiva presión. • El flujo es el resultado de la presión diferencial, a un bar absoluto (0 de manómetro) solo habría caudal en vacío. • Si la velocidad fuese la misma en cada caso el caudal seria el doble que en el caso anterior.

37. 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 5 10 15 20 0 Flujo sónico • La velocidad límite a la cual puede circular el aire es la velocidad del sonido • Para alcanzar el flujo sónico P1 deberá ser aprox. 2 veces P2 o mas. • Cuando se vacía un recipiente de aire a alta presión a la atmósfera el flujo se mantendrá constante hasta que P1 sea menor que 2 P2. • Cuando se carga un recipiente el flujo se mantiene constante hasta que P2 es 1/2P1. P1 está 9 bar un recipiente a la atmósfera P1 bar absoluta 2P2 atm time 9 8 7 6 P2 bar absoluta 1/2P1 5 4 P1 está 9 bar alimentación a un recipiente 3 2 atm 1 0 5 10 15 20 0

38. P1 P2 Flujo a través de válvulas • La característica de flujo de una válvula se suele indicar por un factor de caudal, como “C” , “b”, “Cv”, “Kv” y otros. • El procedimiento mas preciso para determinar esta característica de una válvula es a través de su valor “C” (conductancia) y “b” (relación crítica de presiones). Estas características se determinan probando el componente según las recomendaciones CETOP RP50P. • Para un rango de presiones • de alimentación P1 determinado, • P2 se contrasta con el flujo • hasta alcanzar su máximo.

39. Fin conceptos básicos de Neumática

40. FRL’s

41. FRL’s • Por FRL se entiende un filtro, regulador y lubricador. • Cuando se nombra a una unidad como FRL, significa una combinación de estos tres dispositivos conectados juntos. • Forman una unidad que preparará las condiciones del aire comprimido justo antes de entregarlo al equipo neumático o a la máquina. • Esto garantiza que el suministro de aire es limpio, la presión tiene el valor adecuado y finas partículas de aceite son arrastradas por el aire para lubricar las partes en movimiento de válvulas, cilindros y herramientas. • Una forma adecuada de combinar estos componentes es usar un sistema modular.

42. Excelon • La unidad modular de la figura incluye: • Válvula de corte para aislar la presión primaria y evacuar el aire en el lado secundario. • Filtro/regulador integrado y manómetro. • Lubricador Micro-Fog. • Unidos mediante abrazadera sujeción rápida (Quikclamps).

43. Válvula de corte Excelon • Deslizando la válvula abrimos o cerramos. Función 3/2 (2/2 opcional). • Unión quikclamp para unidades modulares. • Se mantiene con conexiones a la entrada y a la salida. • Utilizable en ambos sentidos. • Posibilidad de bloqueo cuando está cerrada. • Puerto de evacuación.

44. Unidades modulares • Soportes para pared ensamblados a la abrazadera y adaptadores de conexión para fijar a tubería rígida. • Las unidades pueden unirse y cambiarse por la tubería mediante las abrazaderas. • Las unidades pueden sacarse rápida y fácilmente para su mantenimiento o sustitución sin tener que trabajar sobre la tubería.

45. Accesorios • Este sistema es muy flexible ya que varias unidades pueden unirse usando abrazaderas. • Los accesorios incluyen: • toma intermedia; • toma intermedia con presostato • bloque múltiple • válvula de corte

46. Accesorios • soporte para panel • soporte para pared • tuerca panel • manómetro • seguro para perilla de reguladores y válvulas de alivio de presión • indicadores de servicio para filtros • seguro antimanipulación para domo de lubricadores.

47. FRLs – APC-1SP “la sección amarilla” PDA-2,10,12 • Filtros • Reguladores • Lubricadores Por que son necesarios?

48. Esto es lo que encontramos en líneas de aire comprimido El aire es limpio – verdad? • Aire comprimido contiene varios contaminantes...... • Agua • Particulas • Aceite • Filtros son usados para prevenir que la contaminación • llegue al equipo y cause averías o reduzca la vida útil

49. Porque usar un filtro ? • El agua, polvo, vapor y particulas que se encuentran en el aire que entra al compresor deben de ser eliminadas. El compresor es como una aspiradora gigante. • El aceite del funcionamiento del compresor tambien ingresa al aire comprimido • Los filtros son usados en los sistemas de aire comprimido para prevenir que los contaminantes ingresen a los equipos y causen averías o reduzcan el tiempo de vida • La selección de un filtro de un catálogo depende fundamentalmente del volumen y de la calidad de aire requerida.

50. Filtro (principio general) • Separa gotas de agua y contaminantes. • El deflector acelera el paso de aire en cuanto entra en el depósito. • Gotas de agua y partículas sólidas grandes son arrojadas a la pared del depósito y caen hacia el fondo. • El bafle evita que el agua y contaminantes recolectados se junten a la turbulencia de aire. • El elemento filtrante atrapa las partículas sólidas pequeñas. Deflector Elemento filtrante Baffle