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MEC275 - Mtodos de Manufacturas Avanzado

Patrick Cholley Daniela Valentina Canales

Grupo 2 02-2014

Informe n2

Neumtica

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Contenido Introduccin 3 Neumtica 4 Visita laboratorio 12 Opinin personal de la tecnologa 19 Referencias 20

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Introduccin

En la clase del 10 de septiembre de Mtodos de manufactura avanzada se estudiaron los conceptos de Neumtica e Hidrulica, sus componentes, como se comporta y se compone un sistema hidrulico y neumtico. Se aprendieron varios conceptos a partir de vdeos interactivos que diagramaban el funcionamiento de un sistema neumtico. Se estudi en base al archivo entregado en la clase. Del cual se recogieron referentes para realizar este informe.

Previamente la clase nos dio los conocimientos tericos de la utilizacin y generacin de procesos utilizando aire comprimido para la transmisin de energa. La visita nos permiti de utilizar elementos como vlvulas.

El objetivo principal de la visita, es de ver funcionar los elementos de un proceso neumtica. Es mas fcil de entender, viendo los elementos en marcha y actuar sobre ellos.

En este informe se comenzara dando una descripcin de la tecnologa neumtica. As hablar de la relacin entre teora y materia durante la visita. Finalmente, existe una seccin donde se expresan las opiniones de cada integrantes.

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Neumtica

La neumtica es la transmisin de energa a travs de conexiones de un fluido comprimido. Comnmente es conocido por emplear aire comprimido pero tambin puede ser agua, aceite u otro fluido compresible. Este ltimo se conoce como hidrulica.

El sistema neumtico funciona por una conexin que une un cilindro a una entrada y una salida por donde el fluido comprimido ejerce presin. El cilindro contiene un pistn y el aire comprimido mueve el pistn desde la entrada de aire hacia la salida del aire. El pistn mueve un vstago en 2 direcciones, una de salida y otra de retorno. El vstago al moverse acciona otros componentes. Las entradas y salidas del cilindro estn conectadas a mangueras que se unen a otros componentes formando un sistema neumtico.

Bsicamente lo que sucede con el fluido al comprimirse y generar movimiento en el sistema neumtico se resume en la siguiente cita: El aire es un material elstico y, por tanto, al aplicarle una fuerza se comprime, mantiene esta compresin y devuelve la energa acumulada cuando se le permite expandirse, segn dicta la ley de los gases ideales (wikipedia. (2013). Neumtica. 5 de Junio 2013, de Wikipedia Sitio web: http://es.wikipedia.org/wiki/Neum%C3%A1tica)

Imagen descriptiva de un cilindro de doble efecto que contiene un pistn. El fluido comprimido entra por el espacio 6 moviendo el pistn hacia adelante. El movimiento de retorno del pistn se genera cuando el fluido entra por el espacio 8.

Imagen extrada de la pgina Web: http://sitioniche.nichese.com/cilindros-dobles.html

El sistema neumtico tiene ventajas y desventajas. Se pueden enumerar las ventajas que se obtienen del uso prctico del aire. stas son: Al ser el aire un elemento limpio, abundante y simple de acumular, se pueden construir sistemas neumticos seguros, simples de transportar y a un menor costo que otros generadores de energa. El aire comprimido permite llegar a altas velocidades.

Algunas desventajas de este sistema son que la presin del aire es poca, se puede llegar de 3 a 10 bar de presin por lo que la fuerza que proporciona un mecanismo neumtico no va a ser superior a 30 kN. El aire

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comprimido no se transmite de manera uniforme, es ruidoso y las instalaciones de un mecanismo neumtico requieren un espacio amplio, ya que sus componentes tienen un tamao considerable.

Un sistema Neumtico se puede componer con los siguientes elementos. En la imagen se puede apreciar que cada componente tiene una simbologa en particular. Estos conos son empleados en diagramas para representar el funcionamiento del sistema neumtico:

En esta imagen se pueden visualizar los componentes del sistema neumtico descritos a continuacin. Imagen extrada de la pgina web: http://www.areatecnologia.com/NEUMATICA.htm

Compresores o generadores : Los compresores son los que absorben el aire de la atmsfera y aumentan su presin a la medida que se necesita para el trabajo. El compresor transporta el fluido comprimido a un acumulador y por las caeras al resto del sistema.

Un Acumulador: El acumulador es el depsito que contiene el aire comprimido del compresor y lo enfra. Este depsito normalmente tiene un termmetro y un manmetro, los cuales sirven para controlar el fluido.

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Unidad de mantenimiento: La unidad de mantenimiento acondiciona el aire en el sistema. Esta unidad contiene elementos de proteccin como el filtro, el regulador de presin y el lubricante que limpia el fluido de impurezas, humedad, lubrican el sistema y lo mantienen a una presin relativamente constante.

Imagen que representa la unidad de mantenimiento y sus componentes mencionadas anteriormente. Imagen extrada de la pgina web: http://labelectronica.weebly.com/uploads/8/1/9/2/8192835/sistemas_neumticos.pdf

El lubricador se encarga de lubricar los sistemas neumticos e hidrulicos entregando aceite al compresor para lubricar los componentes del sistema. El lubricador protege los elementos de la corrosin.

El filtro se caracteriza por ser un contenedor de aluminio fundido, por lo que es un objeto resistente a la presin. Est compuesto por una entrada para el aire comprimido y enfriado, un indicador de temperatura y humedad, un filtro desecante de almina, un indicador de presin y una vlvula de seguridad, las almohadillas de fieltro y parrillas de acero inoxidable y el elemento de filtro de coalescencia de salida.

El aire entra en este filtro y fluye por la periferia del interior del contenedor. Este efecto permite que las partculas, impureza y humedad se condensan en el centro del contenedor. Luego el aire limpio sale hacia la caera directo a la vlvula de control. El agua condensada pasa a un separador de agua.

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Imagen extrada del archivo ppt. De la clase del 10 de septiembre de neumtica. En esta imagen se pueden apreciar los elementos de un filtro.

Imagen extrada del archivo power point de la clase neumtica.

El regulador de presin reduce la presin de la fuente de aire, en este caso del condensador y acumulador para penetrar a la vlvula y al cilindro, se encarga de mantener la presin de salida constante a pesar de que la salida de la presin del acumulador flucte.

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Imagen de un regulador de presin. En el regulador de presin se reduce la presin del aire comprimido proveniente del acumulador para llevarla a la vlvula y al cilindro de trabajo.

Imagen extrada del video: http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=zBMCgaNkclA&feature=endscreen

Elementos de control: Los elementos de control son vlvulas que permiten el paso del fluido comprimido para que ejerza presin dentro del operador o elementos de trabajo.

Un sistema de distribucin o elementos de transporte: El sistema de distribucin est compuesto por todas las caeras y tuberas, que permiten el paso del fluido a travs del sistema.

Operador o elementos de trabajo: Los elementos de trabajo pueden ser uno o ms cilindros que contienen un pistn y vstago donde el trabajo se lleva a cabo. El aire comprimido penetra al cilindro y empuja el pistn, que se conecta a un mbolo o a un vstago para transmitir el movimiento a una accin o a un motor.

Existen varios tipos de cilindros. Se presentar la diferencia entre un cilindros de efecto simple y un cilindro de efecto doble. Los cilindros de efecto simple realizan esfuerzo slo en un sentido. En el sentido que el aire comprimido penetra en el cilindro. Este tipo de cilindros son empleados en trabajos de sujecin o expulsin de piezas.

En algunos sistemas neumticos se emplean cilindros de doble efecto. Los cuales tienen dos entradas de presin hacia el cilindro. A pesar de que se utiliza el doble de aire sus ventajas son que permite hacer trabajo en dos sentidos y no se pierde fuerza en presionar un muelle aprovechando la longitud del cilindro. Con un muelle se desaprovecha el espacio.

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En esta imagen se explica la diferencia entre un cilindro de efecto simple y un cilindro de efecto doble con respecto al muelle. En el cilindro de efecto simple el muelle ocupa un espacio que se desaprovecha.

Imagen extrada del video: http://www.youtube.com/watch?v=TZ5_8H4Bkho

El recorrido del aire a travs del sistema neumtico es el siguiente. Entra de la atmsfera al sistema pasando por el compresor, luego por el sistema de mantenimiento o acondicionamiento para entrar a las vlvulas y a los actuadores, operadores o elementos de trabajo. El actuador es el elemento que ejerce una accin. Esta accin se puede traducir en el movimiento de una palanca, presionar algn botn mecnico o manual o enviar una seal elctrica a travs de imanes a un sistema de control computarizado.

El sistema de la imagen es cclico. La accin se realiza repetitivamente o automticamente.

En esta imagen se puede observar el recorrido del fluido comprimido a travs de los distintos componentes que generan el movimiento.

Imagen extrada de la pgina web: http://lincolnmartinezarrieta1101.blogspot.com/2012/08/sistema-tecnologico.html

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Smbolos en Hidrulica

Cada componente tiene una simbologa en particular. Estos conos son empleados en diagramas para representar el funcionamiento del sistema neumtico. Una vlvula tiene un nmero de posiciones que est determinado por la cantidad de conexiones que se puedan dar entre las vas.

En las siguientes imgenes se explica el concepto mencionado en el prrafo anterior:

Los casilleros representan la cantidad de posiciones que tiene la vlvula

De izquierda a derecha. En la primera y segunda figura se muestra una vlvula de 2 vas y 2 posiciones. En la tercera figura se presenta una vlvula de 3 vas y 2 posiciones. Las flechas indican la direccin del fluido.

Imagen extrada de la pgina web: http://www.areatecnologia.com/NEUMATICA.htm

A continuacin se entrega la simbologa de los componentes de un sistema neumtico y sus nombres:

Simbologa para las componentes de un sistema neumtico. En la primera figura estn los conos para el compresor, el depsito. El nanmetro, termmetro, el filtro (figura del centro) y el regulador de presin (figura a la derecha)

pertenecen a los componentes de la unidad de mantenimiento. Imagen extrada de la pgina web: http://www.areatecnologia.com/NEUMATICA.htm

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Las primeras dos figuras de izquierda a derecha representan un cilindro de efecto simple. La figura de la derecha representa un cilindro de efecto doble.

Imagen extrada de la pgina web: http://www.areatecnologia.com/NEUMATICA.htm

En la siguiente figura estn representadas las palancas y sus tipos. Una palanca manual, por rodillo, con contacto elctrico o por pedal.

En el cuadro se muestran ejemplos de vlvulas con distintas funciones. Imagen extrada de la pgina web: http://www.areatecnologia.com/NEUMATICA.htm

Aplicaciones

La hidrulica se emplea en la industria que necesita trabajar con grandes cargas, mayor fuerza y a altas presiones. Por ejemplo en la hidrulica de aviacin donde se trabaja con presiones hasta de 500 bar en el servicio. A mayor presin se puede trabajar con elementos de trabajo de menor tamao.

Otros ejemplos son en la industria de la construccin, para maquinas excavadoras, levantar, perforar o transportar grandes volmenes y cargas pesadas de escombros o materiales. El mecanismo de los camiones recolectores de basura por donde muelen la basura y la comprimen.

La neumtica se emplea en la industria que trabaja con cargas reducidas, que necesita menor fuerza para llevar a cabo sus procesos pero se pueden conseguir altas velocidades. La neumtica se emplea en procesos donde la limpieza es fundamental, donde resulta imprescindible mantener los productos fuera de contaminantes. Por ejemplo en la industria farmacutica, en la industria agrcola en la seleccin de frutas por tamao, en empresas que trabajan con procesos de empaque.

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Visita laboratorio

Ahora, se va a poner en relacin los conocimientos tericos del curso con las experiencias realizadas durante la visita del laboratorio.

Al principio de un proceso utilizando neumtica, se encuentra un compresor y un acumulador, ellos sirven a comprimir y acumular el aire en presin. Esta etapa es obligatoria en el proceso.

En la foto siguiente, se ve el sistema del laboratorio. El compresor a la izquierda y el acumulador a la derecha.

La presin necesaria para transmitir energa esta dependiente del fluido utilizado, los datos son los siguientes :

Tipo de proceso Presin

Aire compreso hasta 10 bars

utilizacin entre 6 y 8 bars

Aceite 200 bars hasta 500 bars

Aumentar la presin en el caso de la utilizacin del aceite permite de reducir el tamao de los efectos.

Despus de la generacin de aire comprimido, el aire circula en una unidad de mantenimiento, esa unidad este compuesto de las siguientes partes :

- un filtro, para eliminar las impurezas.

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- un regulador de presin, para bajar la presin entre la de almacenamiento en el acumulador y la de utilizacin de los varios efectos.

- un lubricador, para proteger los elementos mecnicos, se difunde una niebla lubricante en el aire.

De acuerdo con los diferentes efectos vio en clase, durante las experiencias, se utiliza dos tipos de efectos :

- un motor

- varios cilindros

Durante la visita del laboratorio, se utiliza varios efectos con materiales transparentes y un fluido rojo. As se puede ver el funcionamiento de los efectos, particularmente los vlvulas.

Estos efectos transparentes, con la luz de un proyector permiten mostrar fcilmente a un clase los principios de la neumtica.

Se muestra varios vlvulas durante la presentacin.

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La vlvula 2/2 vias, puede servir a manejar un motor. En una posicin el motor funciona en un lado, en una otra posicin el motor no funciona. Por ejemplo, si se utiliza una vlvula 3/2 vas se puede manejar el los dos lados, pero nunca se puede parar el motor.

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Aqu podemos ver dos vlvulas :

La primera es una 3/2 vas. Es decir que comporta 3 vas y 2 posiciones. La segunda es una 4/2 vas. Estos dos vlvulas diferentes son de una gran importancia. Utilizado con el mismo cilindro, la primero da un simple efecto al cilindro aunque la segunda da un doble efecto. Se ve aqu la importancia del estudio

terico antes de la fabricacin de un proceso.

El esquema siguiente resume la diferencia entre estas dos vlvulas (simple o doble efectos del cilindro) :

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Ademas, de acuerdo con el curso de neumtica, se muestra la utilidad de cada tipos de mandos. Que por ejemplo pueden mantener un efecto en un posicin normalmente cerrada o abierta.

Aqu una vlvula de bloqueo anti retorno :

Despus, se muestra vlvulas mas complejas aplicado a los dos efectos motor y cilindro. Esta vlvula 5/3 vas, permite de girar el motor en ambos lados. Y lo mismo para el cilindro que se puede desplazar en los

dos lados.

Aqu, se ve el montaje con ambos una vlvula 5/3 vas y una vlvula de bloqueo.

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Al fin, se ve el ejemplo de la clase. es decir la integracin de los diferentes efectos que comprende un circuito neumtica en un proceso complejo, como se puede ver en la industria. Aqu el ejemplo del

laboratorio con el estampado, se describe el proceso y la secuencia.

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Las secuencias se pueden fabricar gracias al conocimiento de las posiciones de los cilindros a cada momento. Ademas, dos estrategias pueden ser utilizadas :

- Primero, un sistema con vlvulas por las funciones de control y captador.

Aqu se puede ver dos captores neumticos :

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Segundo, un sistema con un controlador lgico por las funciones de control y captador.

Esta estrategia, puede ser mas cara, pero tiene la ventaja de ser flexible, es decir que se puede programar de nuevo. Y as modificar la secuencia del proceso. Lo que va a ser muy difcil y mas caro con un sistema con solamente efectos neumticos. Ademas vemos que se puede ganar espacio en las zonas de trabajo porque los capadores son mas pequeos que las vlvulas.

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Opinin personal de la tecnologa

Daniela Valentina Canales Para un ingeniero en diseo de productos o incluso para todo diseador industrial le es muy til conocer el concepto de tecnologa neumtica y el funcionamiento de un sistema neumtico o hidrulico. Ya que es una forma de almacenar energa potencial y puede generar movimiento, mover motores o crear sistemas mviles. Un ejemplo de un sistema neumpatico-hidrulico aplicado en las artes es el artista Theo Jansen y sus esculturas cinticas: https://www.youtube.com/watch?v=M5nIxOrgnOk

Es notable que con fluidos elementales como el aire y el agua o en otros casos el aceite se pueda generar energa al almacenarlos en compresin.

La tecnologa hidrulica y neumtica se considera como un sistema confiable, ya que se emplea en mecanismos de freno de autos y camiones. La neumtica se puede emplear para funciones de seguridad.

En la industria se emplea esta tecnologa para producir productos en serie o para realizar parte de procesos productivos automatizados.

La tecnologa hidrulica y la neumtica se emplean para trabajar con altas presiones y a mayor fuerza que en neumtica. En hidrulica se puede llegar hasta los 500 bar.

Con la tecnologa neumtica se puede trabajar hasta con 10 bar, no es conveniente trabajar a mayores presiones en neumtica, ya que deja de ser un proceso econmico. En neumtica se puede trabajar con altas velocidades.

Patrick Cholley La tecnologa neumtica y hidrulica aporta muchas ventajas en el mbito industrial. Esa tecnologa da muchas posibilidades para la automatizacin de procesos.

Esos procesos son de gran confiabilidad, y pueden ser utilizado en varios campos industrial, de la utilizacin en las plantas a la utilizacin en los aviones (como en el caso de la hidrulica).

La tecnologa neumtica y hidrulica permite transformar la energa de un fluido en un movimiento. Ademas la neumtica es fcilmente utilizable en las plantas, con la facilidad de generar aire comprimido. Al contrario, esas tecnologa siempre producen un ruido que puede molestar.

En el futuro, se podra utilizar la neumtica, por mas ayuda a las personas. Con por ejemplos, podra ser implantado en lugar como la casa o el auto. Para ayudar de realiza varios movimientos.

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Referencias Cita: Primera Cita ubicada en pg. 4 Lnea 10: wikipedia. (2013). Neumtica. 5 de Junio 2013, de Wikipedia Sitio web: http://es.wikipedia.org/wiki/Neum%C3%A1tica.

El aire es un material elstico y, por tanto, al aplicarle una fuerza se comprime, mantiene esta compresin y devuelve la energa acumulada cuando se le permite expandirse, segn dicta la ley de los gases ideales Material Bibliogrfico Web:

Neumtica Niche: http://sitioniche.nichese.com/cilindros-dobles.html

Tecnologa Neumtica:http://www.areatecnologia.com/NEUMATICA.htm Autmatas Programable Neumtica Bsica: http://labelectronica.weebly.com/uploads/8/1/9/2/8192835/sistemas_neumticos.pdf

Videos Referentes:

Cilindro de efecto simple y efecto doble: http://www.youtube.com/watch?v=TZ5_8H4Bkho

Regulador de presin: http://www.youtube.com/watch?NR=1&v=zBMCgaNkclA&feature=endscreen

Filtro: http://www.youtube.com/watch?v=s_bmeJlQtCE

Patrick CholleyDaniela Valentina CanalesGrupo 2IntroduccinNeumticaVisita laboratorioOpinin personal de la tecnologaDaniela Valentina CanalesReferencias