72720392 Anteproyecto de Neumatica Canon de Aire Comprimido 1

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ANTEPROYECTO DE NEUMATICA CAÑON DE AIRE COMPRIMIDO

JUAN CARLOS RAMIREZ SAPUY

UNIVERSIDAD LOS LIBERTADORES

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA MECANICA

NEUMATICA Y OLEODINAMICA

BOGOTA DISTRITO CAPITAL

OCTUBRE 5 2011


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ANTEPROYECTO DE NEUMATICA CAÑON DE AIRE COMPRIMIDO

PRESENTADO A: ING. PEDRO CRISTANCHO

BOGOTA DISTRITO CAPITAL

OCTUBRE 5 2011


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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCION ------------------------------------------------------------------------------- 4

OBJETIVOS -------------------------------------------------------------------------------- 5GENERALESESPECIFICOS

1. INVESTIGACION PRELIMINAR ------------------------------------------------------- 62. DESCRIPCION DEL PROYECTO --------------------------------------------------- 11

2.1 MATERIALES ----------------------------------------------------- 12

3. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES ------------------------------------------------4. AVANCES --------------------------------------------------- 135. CONCLUSIONES ---------------------------------------------------------------------- 146. BIBLIOGRAFIA ------------------------------------------------------------------------- 15

ANEXOS


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INTRODUCCION

No basta tener buen ingenio; lo principal es aplicarlo bien, un buen proyecto no esaquel que se ve bien a simple vista, un buen proyecto es aquel que esta estudiadode la mejor manera posible y analizado cada uno de sus partes que lo conformanrazón a lo cual en este anteproyecto se trata de analizar algunos factores deconstrucción del “cañón de aire comprimido”.


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OBJETIVOS

GENERALES

Establecer desde el estudio de las ciencias (física, neumática,matemática), elementos que hagan parte del cañón de airecomprimido para empezar a desarrollarlo de manera teórica yfinalizarlo de manera práctica.

ESPECIFICOS

Analizar los factores ambientales que influyen en el lanzamiento delproyectil del cañón de aire comprimido.

Investigar las normas internacionales que incurran en el proyecto deneumática y tratar de aplicarlas.

Demostrar porque se trabaja con el material PVC y no con otro tipode componente.


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1. INVESTIGACION PRELIMINAR

Para comprender el funcionamiento de un cañón de aire comprimido definiremosdos estados, uno inicial, en el que el depósito está cargado de aire comprimido yel proyectil está al fondo del tubo lanzador, y un estado final en el que el depósitoha liberado gran parte de la presión y el proyectil ha llegado hasta el extremo deltubo.

El tema es sencillo: en el estado inicial hay presión en el depósito (en azul), laválvula está cerrada y el proyectil está en el fondo del cañón (en rojo). Cuando seabre la válvula se libera la presión del depósito y el proyectil es impulsado a lolargo del tubo por el que acelera hasta llegar al extremo. El único punto delicadoes que la presión que impulsa el proyectil va descendiendo a medida que elproyectil avanza, por ello es necesario calcular la presión final del sistema.

Para calcular la velocidad de salida del proyectil tendremos en cuenta la presióninicial del depósito P1 y sus dimensiones longitud del depósito Ld y el diametro dedepósito Dd. Tambien tendremos en cuenta la longitud del cañón Lc y el diametrodel cañón Dc, todo ello para calcular un dato fundamental: P2 la presión final del

sistema.

Figura 1. Ley de Boyle-Mariote:

Y despejamos P2 que es la presión final del sistema, es decir, cuando los gasesdel depósito se han expandido hasta llegar al extremo del cañón empujando elproyectil:


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Figura 2. Despeje de la Ley de Boyle-Mariote:

El volumen del depósito se calcula como sigue:

Figura 3. Calcular el volumen del depósito

Y el volumen del cañón de la misma manera;

Figura 4. Calculo del volumen del cañón

Así el volumen final del sistema es la suma de los dos volúmenes anteriores, queson el volumen del depósito más el volumen del cañón:


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Introducimos todo ello en la fórmula de Boyle-Mariote y podemos calcular lapresión final del sistema. En adelante me referiré a ella simplemente como P2 porcomodidad.

Figura 5. Reemplazando las ecuaciones.

Llegados a este punto hay que hacer algunas puntualizaciones:

La presión que impulsa al proyectil varía de P1 a P2 a lo largo del recorrido delcañón Lc de modo que para conocer el impulso exacto habría que integrar, peroesto creo que es complicar demasiado las cosas. Así que para calcular lavelocidad de salida del proyectil se considerará P2 constante a lo largo de todo elcañón. Claro que si la diferencia entre P1 y P2 es demasiado grande el resultadoacumulará un error difícilmente cuantificable, por lo que consideraremos que este


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planteamiento será válido solamente si la presión final es de al menos el 90% dela presión inicial. Este margen está estimado a ojo, en función de los resultadosexperimentales puede que lo ajuste aún más.

Este cálculo solo es válido para un diseño lineal como el del esquema queaparece al principio de la página. Para otros diseños con depósitos múltiples odepósito y cañón coaxial habría que hacer modificaciones en el cálculo delvolumen final del sistema.

Ya falta poco para calcular la velocidad de salida del proyectil, lo haremosconsiderando que todo el trabajo que hace la fuerza que impulsa al proyectil setransforma en energía cinética (naturalmente despreciamos el rozamiento para nocomplicar el cálculo):

Figura 6. Calculo de la velocidad de salida del proyectil

Figura 7. Igualamos


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Y ya podemos despejar la velocidad, que quedaría así:

Los resultados que se obtienen con este cálculo son "verosímiles", quiero decirque parecen correctos. Cuando se lanza un proyectil es difícil precisar si va a100m/s a ojo. Trabajo desde hace tiempo en cómo medir la velocidad con algúninstrumento, pero es un tema bastante más complicado de lo que pudiera pareceren un principio


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2. DESCRIPCION DEL PROYECTO

Para el cañón de aire comprimido hasta el momento se están estudiando algunosmodelos, vistos en libros de neumática clásica, variando el tanque de depósito yotros aspectos que pueden alterar la fisonomía de diseño; pero en si su modo deoperación es el siguiente:

Figura 8. Modelo básico Cañón de aire comprimido.

La figura anterior nos muestra algunas de las posibles partes que pueden serutilizados en el proyecto final, en si el material elegido a utilizar es el PVC, por sufácil manejo y acceso.

Las partes principales que se utilizaran son el tanque de almacenamiento, acoplereductor y el disparador.

El método de llenado del tanque de almacenamiento puede ser mediante uncompresor, o mediante una bomba de pistón, la cual se colocara en una válvulacheque que deja entrar el aire pero impide la salida de este.


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Después que se haya llenado el tanque de almacenamiento se proseguirá aactivar otra válvula la cual dejara salir todo el aire comprimido por el tubo deescape o disparador accionando así el dispositivo.

2.1 MATERIALES

Tuberías PVC de distintos calibres

Cinta Teflón

Soldadura de tuberías

Válvulas

Medidor de presión


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4. AVANCES

Los avances del proyecto en si, son debidos a la investigación realizada los cualesme permiten identificar lo siguiente:

Las posibles válvulas que se utilizaran son válvulas de solenoide oelectroválvulas ya que me permiten expulsar determinada cantidad del airealmacenado en un corto periodo de tiempo, razón a lo cual disminuirán laspérdidas de aire contenido en el tanque de almacenamiento.

Es necesario conocer cuáles son las ecuaciones de las válvulas que se

utilizan ya que estas generan una pérdida de aire, aunque pequeña pero esnecesario calcularla para el diseño del proyecto.

El manómetro es un dispositivo primordial para el tanque dealmacenamiento; primero para determinar la cantidad de aire que se puedealmacenar y no saturar el dispositivo de almacenamiento; y por precauciónya que si no sabemos cuál es la cantidad máxima de aire almacenado, sepuede dañar el dispositivo de almacenamiento.

Por precaución se utilizara un tanque de almacenamiento relativamentepequeño para así evitar que la fuerza con la que sale disparado undeterminado proyectil no pueda ser tan peligroso para la integridad de laspersonas.

Este proyecto es realizado con un fin académico y no se pretende utilizarlopara agredir a otras personas.


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5. CONCLUSIONES

El material elegido para la consecución del proyecto es el poli cloruro de vinilo omejor conocido como PVC, ya que presenta propiedades básicas de diseño, es defácil acceso tanto para trabajarlo como para conseguirlo.

El diseño del cañón, hasta el momento está en proceso de investigación se puedepresentar el caso que algunas fotos o imágenes presentadas en el anterioranteproyecto pueden variar.

Las ecuaciones presentadas para adquirir los datos de diseño, son ecuacionesque presentan valores en un ambiente ideal, ya que en la vida practica estesistema no se presenta se requiere un mayor estudio y evaluar factoresambientales para poder acercarnos al modelo ideal que en todo proyecto sebusca.


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6. BIBLIOGRAFIA

GUILLEN SALVADOR, Antonio. Introducción a la neumática. 1999.

http://www.nema.org/stds/aboutstds/ /http://www.astm.org/GLOBAL/

http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica10.htm

http://www.nema.org/stds/aboutstds/http://www.astm.org/GLOBAL/http://www.astm.org/GLOBAL/http://www.nema.org/stds/aboutstds/


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ANEXOS

Figura 9. Posible diseño del cañón de aire comprimido

Figura 10. Diseño final del cañón de aire; (el diseño puede variar).


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