2do PARCIAL – SISTEMAS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS. - R. GIMÉNEZ

1) Que son los acumuladores de presión. Dibuje el circuito de aplicación.

• Son componentes destinados a almacenar fluido presurizado para liberarlo bajo

demanda del sistema. Los acumuladores pueden funcionar mediante una fuerza

mecánica (muelle) o por medio de un gas(generalmente nitrógeno) presurizado en el

interior de un recipiente. Cuando el acumulador es mecánico, la separación entre el

dispositivo presurizador y el fluido es similar a la del pistón de un cilindro. Cuando el

elemento presurizado es un gas, éste se mantiene separado del fluido por medio de una

membrana o vejiga de material elástico.

Aplicaciones

• En circuitos sencillos se emplean para

absorber las puntas de presión y las

vibraciones, mientras que en otros circuitos

complejos se pueden emplear para:

a) Proporcionar potencia auxiliar. Por

ejemplo, en un sistema que accione cilindros,

en alguna fase del ciclo la bomba puede estar

descargando a tanque, mientras que en otra

fase del ciclo se precisa un caudal

suplementario para reducir los tiempos de la

operación; en estos casos se incluye un

acumulador que se carga durante el período

del ciclo en que la bomba descarga a tanque,

y que entra en funcionamiento, liberando su

energía, cuando el sistema requiere más caudal en la otra parte del ciclo.

b) Proporcionar potencia en caso de avería de la bomba. En algunos sistemas se

incluye el acumulador como fuente de energía de reserva. Así por ejemplo, si se avería

la bomba se dispone de una energía almacenada suficiente para completar el ciclo hasta

el punto en que sea posible detener totalmente la máquina (ej. retraer totalmente el

vástago de un cilindro)

2) Sistemas de aire comprimido

Se considera un sistema neumático a todo aquel que

funciona en base a aire comprimido, el aire a presión

superior a una atmósfera, el cual puede emplearse para

empujar un pistón, como en una perforadora

neumática; hacer pasar por una pequeña turbina de

aire para mover un eje, como en los instrumentos

odontológicos o expandirse a través de una tobera para

producir un chorro de alta velocidad, como en una

pistola para pintar.

3) Que es un compresor de aire, cite y explique el funcionamiento de los distintos tipos

de compresores. // Explique en que consiste un compresor a tornillo para aire, como

se identifica y tipos de accionamientos y acoplamientos.

• Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al

valor de trabajo deseado aspirando el aire a presión atmosférica y comprimiendolo a una

presión más elevada. Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una

estación central. El aire comprimido viene de la estación compresora y llega a las

instalaciones a través de tuberías.

• Los compresores se dividen, según el tipo de ejecución, en:

o Compresores de émbolo.

En los compresores de émbolos, la compresión puede ser

obtenida ya sea en uno o más cilindros, en los cuales los

émbolos comprimen el aire, de acuerdo a esto se pueden

clasificar en:

-Compresores de una etapa. Hasta 10 bar.

-Compresores de dos etapas. Hasta 50 bar.

-Compresores de varias etapas (Multietapa). Hasta 250 bar.

o Compresores rotativos.

• Los compresores rotativos suministran presiones más bajas que los de émbolo, pero las

presiones de servicio son más altas que las de los compresores centrífugos.

• Asimismo, el volumen de aire que suministran por unidad de tiempo es más grande que

en los compresores de émbolo, pero más pequeño que en los compresores centrífugos.

• Los compresores rotativos pueden ser de paletas o de tornillos.

Compresores de paletas deslizantes

• Los compresores de paletas están constituidos por un rotor en

el cual van colocadas las paletas, de eje excéntrico con el

estator.

• El aire penetra en la carcasa del compresor a través de un

deflector y accede al compresor a través de un filtro de aire,

el aire es mezclado con aceite de lubricación antes de entrar al estator dentro de este un

rotor rasurado simple con seis paletas gira.

• Durante la rotación, las cámaras entre las paletas, que se aplican contra las paredes del

estator por la fuerza centrífuga, y el cuerpo del rotor atrapan sucesivas cámaras de aire

las cuales son progresivamente comprimidas, se produce la aspiración, y mientras

reducen el volumen, se produce el suministro de presión.

• El aceite es inyectado continuamente dentro del estator para enfriarlo, estanqueizar y

lubricar las paletas.

• Después de la compresión el aire pasa a través de un deflector mecánico que separa la

gran cantidad de aceite.

Compresores de tornillo.

• En los compresores de tornillo, dos rotores paralelos en contra rotación, macho y

hembra, de forma helicoidal, giran confinados en el interior de una cámara que los

envuelve y comprimen el aire en sus lóbulos de manera continua.

• Aceite es aportado a la cámara de compresión para garantizar la lubricación del

conjunto giratorio, el cual se recupera, se enfría, se filtra y es inyectado de nuevo en la

cámara de compresión.

• Las ventajas más notables de los compresores rotativos son su marcha silenciosa y un

suministro de aire más continuo. Los compresores rotativos de una etapa suministran

presiones hasta 8 bar. Los caudales suministrados pueden llegar hasta 100 m3/min.

según el tamaño.

o Compresores centrífugos.

• En los compresores centrífugos la compresión del aire se produce utilizando un rápido

rodete giratorio. La presión es ejercida al forzar a las partículas del aire existentes en el

rodete a alejarse del centro como resultado de la acción centrífuga.

• El rodete comunica una velocidad elevada y una presión a las partículas del aire

• La presión generada por estos compresores no es muy alta; son necesarios varios

rodetes para obtener presión de 6 bar. En contraste con esta limitación, los compresores

centrífugos pueden suministrar grandes volúmenes de aire.

4) De que consta una sala de compresores. Dibuje la distribución de los componentes

según norma ISO.

Consta de: 1-Compresores. 2- Refrigerador posterior. 3- Pre filtro. 4- Secador de aire.

5- Post filtro. 6- Tanque Pulmón.

• Deberá estar ubicada en un lugar apropiado, se debe elegir un lugar fresco, equidistante

de los lugares de consumo. Tiene que ser un lugar cerrado, isonorizado y lo mas excento

posible de polvo y suciedad.

• Tiene que tener un sistema de extración forzado.

5) Explique brevemente en qué consiste: FRL, Secador de Aire y el Tanque pulmón.

Tratamiento del Aire.

• La simple compresión del aire en el compresor y la posterior conducción neumática no

son suficientes, ya que el aire contiene bastantes impurezas que pueden causar efectos

perniciosos en los equipos a emplear. Los principales enemigos de toda instalación

neumática son: agua, aceite, polvo y suciedad.

• El aire húmedo puede originar:

• -Oxidación, causando averías en los elementos de la instalación.

• -Excesivo desgaste del equipo neumático, ya que la humedad lava y arrastra el aceite

lubricante.

• Las partículas sólidas en forma de polvo y suciedad son los mayores enemigos de los

elementos neumáticos, especialmente de las juntas de estanqueidad. La penetración de

polvo y suciedad daña fácilmente los materiales utilizados en las juntas e imposibilita

que realicen correctamente su función.

• La humedad y las impurezas del aire comprimido pueden ser extraídas con la ayuda de

aparatos especiales.

• A continuación del compresor(120 a 180`c), se instala un refrigerador que ocasionará

una disminución de la temperatura del aire a un valor de 38 , por lo que provoca la

condensación de los vapores de agua y aceite y su separación al exterior por medio de

un separador de condensados.

• La condensación que se produce durante la conducción de aire comprimido debido al

progresivo enfriamiento, debe ser purgada al exterior de la tubería de conducción antes

de que llegue a los elementos neumáticos.

• Es conveniente, entonces, emplazar los puntos de purga en la instalación. La

condensación puede ser evitada utilizando secadores de aire, los secadores son

elementos que separan automáticamente la humedad del aire comprimido en grado

suficiente para evitar que se produzca posteriores condensaciones en el circuito.

• Los secadores pueden ser de dos tipos:

-Secadores frigoríficos.

-Secadores de adsorción.

• Los secadores frigoríficos operan con un punto de rocío a la presión de trabajo de 20 C,

garantizando un alto grado de secado del aire comprimido.

• Los secadores de adsorción efectúan el secado mediante un adsorbente sólido de

naturaleza regenerable que retiene el vapor de agua contenido en el aire comprimido,

eliminando este vapor al ser sometido dicho adsorbente a un adecuado proceso de

reactivación.

• Los secadores frigoríficos pueden utilizarse en cualquier tipo de instalación, mientras

que los de adsorción se aplican a instalaciones con más control de calidad del aire

comprimido.

Tanque Pulmón.

• La función que cumple un depósito en una instalación de aire comprimido es múltiple:

- Amortiguar las pulsaciones del caudal de salida de los compresores alternativos.

- Permitir que los motores de arrastre de los compresores no tengan que trabajar de

manera continua, sino intermitente.

- Hacer frente a las demandas punta del caudal sin que se provoque caidas de presión en

la red.

• Por lo general, los depósitos son cilíndricos, de chapa de acero, y van provistos de

diversos accesorios tales como un manómetro, una válvula de seguridad y una llave de

purga para evacuar los condensados, así como un presostato para arranque y paro del

motor.

• Los depósitos para pequeños compresores suelen ir montados debajo mismo del

compresor y en sentido horizontal. Para grandes caudales suelen estar separados,

montados después del refrigerador en posición vertical.

• Los factores que influyen más decisivamente en el dimensionado de los depósitos son:

-El caudal del compresor.

-Las variaciones de la demanda.

-El tipo de refrigeración, que determina unos períodos aconsejables de paro o marcha en

vacío.

• Como principio, el caudal del compresor, multiplicado por el factor de utilización

aconsejado, debe superar el valor medio de la demanda y la presión debe superar la de

utilización.

Red de Distribución.

• La misión de la red de aire comprimido es llevar este desde la zona de compresores

hasta los puntos de utilización.

• Se entiende por red de aire comprimido el conjunto de todas las tuberías que parten del

depósito, colocadas de modo que queden fijamente unidas entre sí, y que conducen el

aire comprimido a los puntos de conexión para los consumidores individuales. Deberá

tener: Mínima pérdida de presión, Mínima pérdida de aire por fugas y Mínima cantidad

de agua en la red y en los puntos de utilización.

• Para determinar el diámetro correcto de las redes de aire es necesario considerar

diversos factores. Estos son: El caudal de aire, La caída de presión admisible, La

longitud de tubería y La presión de trabajo.

• El caudal de aire comprimido es una magnitud que se determina según el planteamiento.

Este puede ser igual a la capacidad del compresor o puede ser incrementado y debe ser

suficientemente holgado, teniendo en cuenta futuras expansiones en la planta.

• La caída de presión y la velocidad de circulación se hallan relacionados estrechamente.

Cuanto mayor es la velocidad de circulación, mayor es la caída de presión; pero en la

caída de presión también influyen factores como la rugosidad de la pared interior de la

tubería, la longitud tubería y el número de accesorios instalados. La velocidad de

circulación del aire comprimido en las tuberías debe estar comprendida entre 6 y 15

m/seg. La caída de presión no debe superar, en lo posible, el valor de 1kg/cm2

• La longitud de la tubería se determina a partir del trazado de la instalación y deben ser

tenidos en cuenta los accesorios instalados. Los fabricantes de compresores han

desarrollado nomogramas para determinar con facilidad el diámetro de tubería más

adecuado.

• Las tuberías de alimentación horizontales deben colocarse con una pendiente del 1 + 2

% en el sentido de la circulación

• La derivaciones verticales hacia abajo no deben terminar en la conexión para el

consumidor, sino que deben prolongarse un poco más con el fin de que el agua de

condensación producida se acumule en el punto más bajo y no pase al consumidor

• Las tuberías que parten de la tubería principal deben derivarse siempre dirigiéndolas

hacia arriba.

• Las distribuciones empleadas para el tendido de una red de aire son:

a) Una larga tubería, extendida a todo lo largo de las naves del edificio con los

necesarios bajantes a los puntos de utilización.

b) Tendido en circuito cerrado o en anillo. Normalmente se prefiere este sistema circular

porque no tiene extremos muertos, el suministro de aire comprimido es equilibrado y las

fluctuaciones de la presión se reducen considerablemente. Además, con la ayuda de

válvulas de cierre situadas estratégicamente, parte de este circuito puede ser

desconectado, manteniendo en servicio la parte restante.

• En una red de aire pueden distinguirse: Línea principal, Línea secundaria y Las tomas

de los aparatos.

• La red de tuberías se monta preferentemente con tubos de acero y uniones soldadas. La

ventaja de la unión de tubos por soldadura es la buena estanqueidad y el precio. El

inconveniente de las uniones soldadas es la producción de partículas de óxido; no

obstante, con la inclusión de una unidad de mantenimiento delante del consumidor, las

partículas son arrastradas por la corriente de aire y se depositan en el colector de

condensación

Filtro Regulador Lubricador. (FRL)

• Justo antes de que el aire comprimido alimente los elementos neumáticos, debe ser

tratado de nuevo, para mejorar sus condiciones. Es necesario sacar el agua que haya

podido condensarse en el último tramo antes de llegar al punto de utilización. El aire

comprimido procedente de la red general, además de las pequeñas partículas que no han

sido retenidas, en el filtro de aspiración del compresor, contiene otras impurezas

procedentes de la red de tuberías tales como residuos de la oxidación, polvo cascarillas.

• Cuando el aire comprimido entra en el filtro, se dirige a través de deflectores

direccionales y origina una corriente centrífuga. Las partículas pesadas, líquidas y

sólidas, son impulsadas hacia la pared interior del depósito por la fuerza centrífuga.

• El condensado desciende hasta el fondo del depósito donde es eliminado por la purga

automática o normal. Luego el aire pasa a través del elemento filtrante par, eliminar las

partículas sólidas. Una pantalla separadora mantiene un «zona de calma» en la parte

inferior del depósito que impide que la turbulencia del aire haga retornar hacia la

corriente de aire el líquido obtenido.

• Después del filtro, el aire comprimido pasa al regulador o reductor de presión, mediante

el cual se regula la presión del aire al nivel requerido.

• El aire pasa entonces al circuito secundario y ejerce una presión contra la membrana. Si

la máquina a alimentar está en reposo, el circuito secundario se llena y la presión se

equilibra cerrándose el regulador. Si la máquina utiliza el aire, la válvula del regulador

permanece abierta y admite el aire necesario para equilibrar la presión del muelle.

• Finalmente, se efectúa la incorporación de aceite al aire mediante lubricador, una parte

fluye por una válvula, presurizando el depósito. la mayor parte del aire de entrada pasa a

través del lubricador por un sensor de flujo que permite que el lubricador mantenga

automáticamente una densidad constante de aceite.

• La combinación del depósito de aceite presurizado y la diferencia de presión producida

por el censor de flujo, hacen que el aceite suba por el tubo sifón.

• Todo el aceite que pasa queda convertido en una niebla de densidad constante y

continua hasta el punto de aplicación.

6) Explique en qué consiste una válvula direccional neumático, como se identifica y

tipos de accionamientos.

Las direccionales,en su mayoría, se basan en el desplazamiento de una corredera dentro

de un alojamiento con pasaje interno, haciendo que, según la posición, el flujo se dirija a

un orificio de salida u a otro.

Identificación de una válvula de control direccional Las válvulas de control direccional son representadas en los circuitos hidráulicos a

través de símbolos gráficos. Para identificar la simbologia debemos considerar:

- Numero de posiciones

- Numero de vías

- Posición normal

- Tipo de accionamiento

Tipos de accionamientos

• Válvulas direccionales mecánicas. en las cuales la acción de apertura y cierre o

movimiento de la corredera o bola se realiza por medio de una palanca que es accionada

desde el exterior.

• Válvulas direccionales eléctricas, en las cuales esta función se realiza por medio de

solenoides o electroimanes que accionan la corredera.

• Válvulas direccionales de accionamiento hidráulico, en las cuales el desplazamiento

de la corredera se realiza mediante presión hidráulica. Se utilizan en válvulas de gran

caudal, cuando la fuerza necesaria para desplazar la corredera puede llegar a ser muy

elevada. En estos casos el accionamiento manual o por solenoide no ofrece fuerza

suficiente para desplazar la corredera. La solución consiste en aprovechar la presión

hidráulica del sistema para pilotar el desplazamiento de la corredera.

7) En qué consiste una válvula direccional neumático de cinco vías y de tres posiciones,

su aplicación. Dibuje el circuito de aplicación.

Compresor

Motor neumático, caudal fijo

Bomba de vacío