DISEÑO DE SISTEMAS NEUMÁTICOS

JORGE IVÁN GIRALDO GARCÍA

Bibliografía

1. CREUS SOLÉ, Antonio. Neumática e hidráulica.2. Sistemas neumáticos (I). P. 75, 76, 325.3. Documento NT12 Neumática e hidráulica. Universidad de

Cantabria.

La presión en el Sistema internacional se expresa de la siguiente manera:

Debido a que la unidad de presión en Pascal es tan pequeña, lo más común es dar la presión en unidad de Bar.

1 bar = 100 000 Pascales

Debido a que la unidad de longitud de metro es tan grande para medir el diámetro de un cilindro neumático, se usa la unidad de longitud en milímetros.

1 metro = 1000 milímetros1 metro = 1 000 000 milímetros cuadrados

Tenemos que para expresar la fuerza en unidades de Newton se

Quiere decir que la presión y el área en unidades del Sistema internacional, se puede presentar en unidad de bar y milímetros cuadrados modificado por un factor de 10.

Si quisiéramos expresar X unidades de presión en y Y unidades de área en , para encontrar la fuerza en en unidad de Newton, tendríamos la siguiente conversión:

Teniendo la expresión general

Para una barra de diámetro D en milímetros, y presión P en bar y teniendo en cuenta el área del cilindro La fuerza del cilindro en Newton será:

=

Ejercicio

Un cilindro de diámetro 50 milímetros, presión de 7 bar, con vástago de carrera de 1200 milímetros.

a) Presión del cilindro:

b) Volumen de aire consumido:El volumen de aire consumido se halla con la relación de compresión, el área transversal del cilindro y la longitud de la carrera.

Teniendo en cuenta que

c) Consumo de aire del cilindro Q (caudal)

El consumo de aire se halla con la ecuación:Consumo de aire= Relación de compresión * área del pistón * carrera * Ciclos/minuto

Teniendo en cuenta que y que

Para el caso de cilindros de doble efecto y despreciando el volumen del vástago se tiene:

d) Velocidad del pistón y amortiguamiento

La velocidad del pistón se obtiene dividiendo el caudal por la sección del pistón

Esta velocidad será algo menor debido a los espacios muertos en los cilindros (posiciones finales de los cilindros y tuberías de alimentación), la fuerza del muelle antagonista, la pérdida de carga provocada por la longitud y sección de las tuberías y por las válvulas de mando y las de escape.La velocidad media del émbolo en los cilindros estándar se establece entre 0.1 y 1.5 m/s

Nota: La notación de 1kp es 1KgF (kilogramo fuerza).

EJERCICIOS1. Calcular la fuerza teórica que puede ejercer un cilindro a mas, de diámetro 50 mm a una presión de trabajo de 8 bar.

2. Calcular la fuerza teórica que puede ejercer un cilindro a menos, de diámetro 50 mm y vástago diámetro 20 mm a una presión de trabajo de 8 bar

Calcular el consumo de aire por minuto en un cilindro de D.E. de dimensiones:– Diámetro del cilindro 80 mm, diámetro del vástago 30 mm.– Carrera 1.000 mm– Presión 6 bar– 10 ciclos por minuto

3. Dado un cilindro de doble efecto, diámetros de pistón y vástago 125 mm y 30 mm, carrera de 200 mm, presión de trabajo de 6 bar y el rendimiento del cilindro del 90%, calcular:– las fuerzas de avance y retroceso– consumo de aire para 150 ciclos/hora

4. Con un cilindro de doble efecto y radio de vástago de 22 mm trabajando a 6 bar se tiene que realizar una fuerza al avance de 40 kg, y 140 kg al retroceso, suponiendo un rendimiento del 90%, calcular:– el diámetro del cilindro– las fuerzas máximas que puede ejercer– consumo si la carrera es de 700 mm y realiza ciclos de 5 min.

5. Calcular el diámetro de un cilindro de simple efecto que trabaja a 6 bar de presión y con una frecuencia de 10 ciclos por minuto, sabiendo que tiene un recorrido de 5 centímetros y hace un consumo de 7.5 litros por minuto. 6. Calcular el consumo de aire de un cilindro de doble efecto de 100 mm de diámetro del émbolo (diámetro del vástago 25 mm) y recorrido de 200 mm. El actuador trabaja a 4 bar de presión y efectúa 5 ciclos por minuto.