neumática e hidráulica240420015

Neumtica e Hidrulica

Dra. Nacar del Carmen Marn Calvo

[email protected]

I Semestre de 2015

UNIVERSIDAD TECNOLGICA DE PANAM

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

BREVE DESCRIPCION:

Elementos de los sistemas neumticos e hidrulicos de control y sistemas hbridos (Electro Hidrulicos y electro neumticos); con nfasis en sus partes y componentes principales. Aplicaciones de los sistemas neumticos al control industrial. Introduccin al control lgico. Algebra de Boole y la formulacin de algoritmos lgicos, ilustrando su aplicacin a travs de programas de simulacin y laboratorios. Aplicacin del control lgico programable en los sistemas hidrulicos y neumticos.

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COMPETENCIAS.

1. Interpretar planos y especificaciones tcnicas. 2. Disear redes de instalaciones neumticas. 3. Analizar circuitos neumticos y electro neumticos. 4. Analizar circuitos hidrulico y electrohidrulico 5. Realizar pequeos programas de control lgico programables. 6. Habilidades analticas.

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OBJETIVOS GENERALES:

a)Conocer el funcionamiento y aplicacin de los principales accesorios empleados en neumtica e hidrulica.

b)Disear circuitos neumticos y electroneumticos utilizando software de simulacin.

c)Disear el trazado de lneas de aire comprimido.

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CONTENIDO

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NOMBRE DEL MODULO: INTRODUCCIN: GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS NEUMTICOS E HIDRULICOS.

Objetivo Especfico: Conocer los principios y componentes bsicos de los sistemas neumticos e hidrulicos

Contenido:Compresores y BombasFluidosVlvulasLneasActuadores

CONTENIDO

NOMBRE DEL MODULO: PRODUCCIN, TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO Y REDES DE DISTRIBUCIN.

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Objetivos Especficos:

Conocer los equipos y componentes encargados de la produccin y tratamiento del aire comprimido empleado en los sistemas neumticos.

Comprender los principios operativos y de seleccin de diversos componentes y equipos empleados en los sistemas neumticos.

Calcular y dimensionar redes de aire comprimido

CONTENIDO


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Compresores Generalidades Tipos de compresor Seleccin de compresor Presin de servicio Caudal proporcionado. Rendimiento energtico. Volumen del depsito de

regulacin. Clculos del volumen del depsito

de regulacin.

Acondicionamiento del aire. Equipos para el tratamiento del

aire. Refrigeradores posteriores. Secadores. Tipos de redes. Acometidas en la red. Unidades de mantenimiento. Vlvulas de arranque progresivo.

CONTENIDO


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Enchufes rpidos. Mangueras. Clculo de una red de distribucin. Hiptesis de funcionamiento. Clculo de caudales circulantes. Predimensionamiento del dimetro. Clculos de prdidas de carga

CONTENIDO

NOMBRE DEL MODULO: ACTUADORES Y VLVULAS NEUMTICAS.

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Conocer las diferentes variantes de actuadores, motores, vlvulasy otros componentes empleados en neumtica e hidrulica.

Calcular, en funcin de parmetros de diseo los actuadores necesarios en una instalacin neumtica e hidrulica.

CONTENIDO


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Actuadores lineales (cilindros neumticos) Cilindros de simple efecto Cilindros de doble efecto Cilindros de doble efecto de ejecucin especial Amortiguacin en el final de carrera Fijaciones Detalles constructivos de los cilindros Variables a tener en cuenta en la seleccin de los actuadores Clculo del dimetro del mbolo necesario Longitud de carrera Velocidad del mbolo Consumo de aire Funcionamiento real de un cilindro Actuadores de giro Motores neumticos Motores de mbolo Motores de paletas Motor de engranajes

CONTENIDO


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Turbomotores Ejemplo de seleccin de un cilindro Vlvulas Distribuidoras Representacin esquemtica de las vlvulas Accionamiento de vlvulas Caractersticas constructivas de las vlvulas distribuidoras Vlvulas de asiento Vlvulas de corredera Vlvula de disco plano giratorio Accionamiento servopilotado de vlvulas Caudal circulante por las vlvulas Vlvulas de bloque Vlvula antirretorno Vlvula selectora de circuito (Vlvula O; Funcin lgica OR)

CONTENIDO


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Vlvula de simultaneidad (Vlvula Y; Funcin lgica AND) Vlvulas de presin Vlvulas regulad oras de presin Vlvula de arranque progresivo Vlvulas limitadoras de presin Vlvulas de secuencia Vlvulas de caudal Vlvula reguladora de caudal Vlvula de escape rpido Vlvulas combinadas Temporizador Tobera de aspiracin por depresin o generador de vaco Sensores de proximidad neumticos Sensores de obturacin de fuga (toberas de contrapresin) Sensores de reflexin Barreras de aire Amplificador de presin.

CONTENIDO

NOMBRE DEL MODULO: CIRCUITOS NEUMTICOS Y ELECTRONEUMTICA. CIRCUITOS ELECTRONEUMTICOS (LGICA CABLEADA).

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Objetivos Especficos:Conocer los diferentes componentes de loso circuitos neumticos, electroneumticos (lgica cableada) y digitales.

Comprender el funcionamiento de diversos componentes de los circuitos neumticos, electroneumticos (lgica cableada) y digitales.

Distinguir entre el circuito de potencia y el de control en un diagrama o circuito electroneumtico.

Conocer el entorno de trabajo del simulador de neumtica.

Realizar prcticas de laboratorio y con el simulador de circuitos neumticos, electroneumticos (lgica cableada) y digitales.

Disear con el simulador circuitos neumticos, electroneumticos (lgica cableada) y digitales.

CONTENIDO


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Simbologa Mtodos de representacin Esquema funcional Diagrama espacio - fase Diagrama espacio tiempo Secuencia de actividades. Proceso del funcionamiento real de un cilindro Confeccin de un circuito. Esquema del proceso Esquema del circuito funcional El programa de simulacin FluidSim. Descripcin del programa. La barra de ttulo y de herramientas. La biblioteca de elementos. Entradas de Seal Finales de Carrera Finales de carrera mecnicos.

CONTENIDO


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Finales de carrera sin contacto Sensores de proximidad Sensores inductivos Sensores capacitivos Sensores pticos Convertidor de seal neumtico elctrico Rels Rels de tiempo o temporizadores Electrovlvulas Simbologa elctrica Circuitos bsicos empleando el programa de simulacin FluidSim. Circuito de autorretencin. Mandos con comportamiento temporizado Retardo de excitacin. Cilindro de doble efecto Retardo de desexcitacin. Cilindro de doble efecto Diseo de circuitos Ejemplos resueltos

CONTENIDO

NOMBRE DEL MODULO: LOS AUTMATAS PROGRAMABLES. (PLC).

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Comprender el concepto de funcin lgica y su implementacin en los circuitos digitales.

Conocer los componentes y funcionamiento de un autmata programable.

Elaborar circuitos de mando digital que controlen los diferentescomponentes de una instalacin neumtica o hidrulica.

CONTENIDO

NOMBRE DEL MODULO: LOS AUTMATAS PROGRAMABLES. (PLC).

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Funcin Lgica. La tabla de la verdad. Compuertas Lgicas. Circuitos lgicos Componentes del autmata Unidad central de proceso (CPU) Sistemas de entradas/salidas Fuente de alimentacin Funcionamiento del autmata Programacin del autmata Conexin del autmata a la mquina neumtica Cmo mandar un programa al PLC. El mdulo de digital del simulador. Componentes y funcionamiento. Ejemplos de Programas.

BIBLIOGRAFA

1. A. SERRANO NICOLAS. NEUMTICA. EDIT. THOMSON, PARANINFO.

2. CARULLA MIQUEL. CIRCUITOS BSICOS DE NEUMTICA. ALFAOMEGA.

3. DEGEM. NEUMTICA, FUNDAMENTOS TCNICOS Y TRABAJOS PRCTICOS DE LABORATORIO. DEGEM SISTEMS LTD.

4. PARR ANDREW. HIDRULICA Y NEUMTICA. GUA PARA TCNICOS E INGENIEROS. BUTERWORTH HEINEMANN.

5. W. BOLTON. SISTEMAS NEUMTICOS E HIDRULICOS. BUTERWORTH HEINEMANN.

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EVALUACIN

Laboratorio..15% Exmenes parciales .....20% Proyecto Final e Investigaciones.30% Examen semestral.....35%

100%



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INTRODUCCIN: GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS NEUMTICOS E HIDRULICOS

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Sensor permite diferenciar las cajas altas de las bajas


Sensor activa el cilindro, que avanza hasta desplazar las cajas altas (Aire comprimido)

Las palas de la montacarga se mantienen firmes gracias a un circuito de aceite a alta presin.

La presin transmitida por los circuitos permite sujetar las cajas, aunque sean muy pesadas.

Los fluidos a alta presin, como el aire o el aceite, pueden transmitir grandes esfuerzos y ayudarnos a mover y levantar objetos pesados.Segn el fluido que utilicemos, hablamos de circuitos neumticos o de circuitos hidrulicos.


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Los circuitos neumticos utilizan aire comprimido a presin como medio para transmitir fuerza.

Este aire se obtiene directamente de la atmsfera, se comprime y prepara para poder ser utilizado


Los circuitos neumticos se utilizan generalmente para realizar esfuerzos que requieren cierta precisin y velocidad.


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El compresor absorbe aire de la atmsfera y aumenta su presin reduciendo el volumen en el que se encuentra.

El compresor detiene su accin cuando se alcanza la presin deseada.



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Los depsitos o tanques mantienen el aire a alta presin y lo enfra.

Este depsito incluye varios elementos que controlan la condiciones del aire.



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La unidad de almacenamiento acondiciona el aire antes de introducirlo en el circuito



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Al pulsar la vlvula, permitimos que el aire comprimido pase al circuito de la derecha y empuje el cilindro.



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Las vlvulas controlan el fluido a lo largo del recorrido del circuito.

Las vlvulas distribuidoras poseen orificios o vas que sirven para la entrada y salida del aire y controlan su direccin.

Para identificar el tipo de vlvula hay que conocer el nmero de orificios y las posiciones de trabajo en las que puede funcionar,

Generalmente las vlvulas poseen dos posiciones: posicin de reposo y posicin de trabajo. Ej.: vlvula distribuidora 3/2



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Posicin de Reposo: la vlvula est sin accionar y el aire sale

del sistema

Posicin de Trabajo: la vlvula est accionada, y el

aire entra en el sistema


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Los elementos de trabajo o actuadores constituyen el final de cualquier circuito.

En los circuitos neumticos, los actuadores ms habituales son los cilindros, que realizan su trabajo gracias a la presin.

El cilindro simple efecto tiene una nica conexin de aire Cuando entra el aire en la cmara del cilindro, empuja y desplaza el

mbolo. Su retorno es inmediato debido al muelle en su interior Este cilindro solo puede desarrollar esfuerzos en el movimiento de

avance. Los cilindros de simple efecto tienen mltiples funciones: sujetar,

expulsar, levantar, apretar y se utilizan en elevadores.



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El cilindro doble efecto tiene dos conexiones al aire que hacen que el mbolo pueda ser empujado por el aire en dos sentidos.

Si durante el avance del cilindro dejamos de introducir aire, el cilindro se detiene.

Para provocar su retorno debemos inyectar aire a presin en el sentido contrario.



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Vlvula de 5/2 conectada a un cilindro de doble efecto:



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El un circuito hidrulico, el fluido es un lquido que es capaz de transmitir a presin a lo largo de un circuito cerrado.

Los circuitos hidrulicos son tiles para realizar esfuerzos que requieren bastante fuerza, aunque no sean sistemas muy precisos.



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La unidad de almacenamiento incluye un depsito que almacena fluido y lo enva a una bomba hidrulica.

Esta bomba pone en movimiento el fluido y lo inyecta a alta presin al resto del circuito.



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La vlvula de antirretorno permite el paso del fluido en un sentido, pero lo impide en sentido contrario.



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La vlvula 4/2 controla el paso del fluido al cilindro y el retorno del propio cilindro.



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Ejemplo de elevador hidrulico.




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SISTEMAS NEUMTICOS

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SISTEMAS NEUMTICOS

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SISTEMAS NEUMTICOS

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Ej. Un cilindro de simple efecto se le aplica una presin de 600 Kpa. Si la superficie que tiene el mbolo es de 10 cm2 y la fuerza que realiza el muelle de retorno es de 20 N. Cul ser la fuerza del vstago?

SISTEMAS NEUMTICOS

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Ej. Un cilindro de simple efecto se le aplica una presin de 600 Kpa. Si la superficie que tiene el mbolo es de 10 cm2 y la fuerza que realiza el muelle de retorno es de 20 N. Cul ser la fuerza del vstago?

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Ej. Cul ser la fuerza mxima de empuje y de retroceso de un cilindro de doble efecto que tiene los siguientes datos, si le aplicamos en ambos casos una presin de 300 000 Pa?Superficie del mbolo = 10 cm2

Superficie del vstago = 1 cm2

SISTEMAS NEUMTICOS

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Ej. Cul ser la fuerza mxima de empuje y de retroceso de un cilindro de doble efecto que tiene los siguientes datos, si le aplicamos en ambos casos una presin de 300 000 Pa?Superficie del mbolo = 10 cm2

Superficie del vstago = 1 cm2

SISTEMAS NEUMTICOS

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SISTEMAS NEUMTICOS

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SISTEMAS NEUMTICOS

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Vlvula OR (O): Se trata de una

vlvula que implementa la funcin

OR, esto es, cuando penetra el aire

por cualquiera de sus entradas hace

que este salga por la salida. Se

utiliza para activar cilindros desde

dos lugares distintos.

SISTEMAS NEUMTICOS

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Vlvula AND (Y): Se trata de una

vlvula que implementa la funcin

AND, esto es, slo permite pasar el

aire a la salida cuando hay aire con

presin por las dos entradas a la

vez. Se utiliza para hacer circuitos

de seguridad, el cilindro slo se

activar cuando existe presin en

las dos entradas.

SISTEMAS NEUMTICOS

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Vlvula antirretorno: Se encarga

de permitir el paso del aire

libremente cuando circular desde el

terminal 2 al 1. Mientras que no

permite circular el aire desde el

terminal 1 al 2

SISTEMAS NEUMTICOS

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Vlvula estranguladora

unidireccional: Se encarga de

permitir el paso del aire libremente

cuando circular desde el terminal 2

al 1. Mientras que estrangula el aire

cuando circula desde el terminal 1

al 2. Se utiliza para hacer que los

cilindros salgan o entren ms

lentamente.

SISTEMAS NEUMTICOS

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Diseo de circuitos neumticos.

Cuando se representa un circuito neumtico la colocacin de cada elemento debe ocupar una posicin en el esquema segn realice una tarea u otra. El esquema se divide en varios niveles que nombrados de arriba a bajo son: Actuadores. Elementos de control. Funciones lgicas. Emisores de seal, seales de control. Toma de presin y unidad de mantenimiento.Un mismo elemento, puede hacer varias funciones y no existir todos los niveles.

SISTEMAS NEUMTICOS

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SISTEMAS NEUMTICOS

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Los elementos que componen

este circuito son:

0.1 - Unidad de

mantenimiento.

1.1 - Vlvula 3/2 con

enclavamiento.

1.0 - Cilindro de simple efecto.

SISTEMAS NEUMTICOS

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SISTEMAS NEUMTICOS

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Los elementos que componen

este circuito son:

0.1 - Unidad de

mantenimiento.

1.1 - Vlvula 5/2 con

enclavamiento.

1.0 - Cilindro de doble efecto.

SISTEMAS NEUMTICOS

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Dejamos de pulsar la vlvula 1.2, y el cilindro permanece en este estado.Cuando activamos la vlvula 1.3, sta conduce el aire hasta la entrada 12 de la vlvula 1.1, y hace que el vstago se retraiga.

En el estado de reposo, el cilindro se encuentra retrado, cuando se activa la vlvula 1.2 el aire llega hasta la entrada 14 de la vlvula 1.1 y la activa. sta conduce el aire hasta el cilindro hace avanzar, al vstago.

SISTEMAS NEUMTICOS

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Cuando se activa la vlvula 1.2, el aire llega hasta el cilindro por la vlvula estranguladora 1.01, pero esta no opone ninguna resistencia al paso del aire y el vstago sale con total normalidad.

Cuando se pulsa la vlvula 1.3 para que retorne, el aire que abandona al cilindro por la vlvula 1.01, sale por la estrangulacin y hace que el vstago retorne lentamente.

SISTEMAS NEUMTICOS

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SISTEMAS NEUMTICOS

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Actividades.

1.- Un pistn cerrado que contiene aire, de volumen 30 mm3 sometido a una presin de

300000 Pascales Qu volumen tendr si incrementamos su presin a 500000 Pascales?.

2.- En una prensa hidrulica, podemos realizar una fuerza mxima de 50 N, si la seccin

de los pistones son de 50 cm2 y 200 cm2. Cul es la fuerza mxima que podemos

obtener en el segundo pistn?.

3.- Calcula la fuerza que ejerce un vstago de un cilindro de simple efecto si la fuerza de

retroceso del muelle es de 10 N, la seccin del mbolo es de 7 cm2, y est sometido a una

presin de 2 atm.

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Actividades.

4.- Calcula la fuerza de empuje y de retroceso de un cilindro de doble efecto con las

siguientes caractersticas: Presin del aire = 3 atm, seccin del mbolo =7 cm2, seccin

del vstago =0,8cm2.

5.- Cul debe la presin mnima a la que debemos someter un cilindro de doble efecto

para que levante una pieza de 10 Kg de masa?. Datos del cilindro: Superficie del mbolo =

2 cm2, Superficie del vstago = 0,8 cm2.

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Actividades.7-Pon el nombre de los smbolos siguientes

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Explica el funcionamiento del los esquemas neumtico siguientes:

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Explica el funcionamiento del esquema neumtico siguiente

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