Sistemas de Control Hidraulico y Neumatico PPT

8/11/2019 Sistemas de Control Hidraulico y Neumatico PPT

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SISTEMAS NEUMATICOS E

HIDRAULICOSElementos componentes y

circuitos tpicos de potencia ycontrol


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1.- Introduccin.2.- Generalidades de los Sistemas Neumticos e Hidrulicos.3.- Conceptos bsicos relacionados.

3.1.- Propiedades de los fluidos.3.2.- Magnitudes y principios fundamentales.

4.- Sistemas neumticos.4.1.- Produccin del aire comprimido.4.2.- Elementos de tratamiento del aire comprimido.4.3.- Elementos de consumo en circuitos neumticos. RECEPTORES

4.4.- Elementos de control en circuitos neumticos.4.5.- Circuitos neumticos simples.4.6.- Smbolos de elementos de uso frecuente en neumtica.

5.- Sistemas hidrulicos.5.1.- Grupo de accionamiento.5.2.- Elementos de transporte.5.3.- Elementos de distribucin, regulacin y control. Vlvulas.5.4.- Elementos de trabajo.5.5.- Circuitos caractersticos de aplicacin.5.6.- Smbolos de elementos de uso frecuente en neumtica.


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1.INTRODUCCIN

La Neumtica y la Hidrulica tratan de las leyes que rigen el comportamiento yel movimiento de los gases y de los lquidos, respectivamente, as como delos problemas que plantea su utilizacin.

Las diferencias entre ambas vienen marcadas por la naturaleza de los fluidos :

Los sistemas hidrulicosse emplean, por lo general, en aquellassituaciones en que se requiera una fuerza elevada.

Por el contrario, la neumticase utiliza preferentemente en la

autom atizacin de procesos.

En la actualidad, los sistemas hidrulicos y neumticos seencuentran presentes en automviles, aeronaves, mquinas-herramientas,maquinaria de construccin ..., y en casi cualquier tipo de aplicacionesindustriales


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2.Generalidades de los SistemasNeumticos e Hidrulicos.

Las diferencias entre ambas vienen marcadas por la naturaleza de losfluidos que se consideran: aire (muy compresible) y aceite o similares (casiincompresibles).

La Neumticase puede considerar adecuada para fuerzas no superiores alas 3 Tn., aunque su mbito preferente de utilizacin se extiende hastafuerzas menores de 1,2 Tn., con desplazamientos rpidos. Tambin ENpequeos motores, como es el caso

de herramientas porttiles, o demotores de alta velocidad que pueden alcanzar las 500.000 r.p.m.Su campo de aplicacin abarca procesos de control de calidad, etiquetado,embalaje, herramientas, etc. en todo tipo de industrias.La Hidrulicaes apropiada para grandes esfuerzostanto en actuadores

lineales como en motores de par elevado, y permite un control exactodevelocidad y parada.Su utilizacin se extiende a las industrias metalrgicas, a las mquinas-herramientas, prensas, maquinaria de obras pblicas, industria naval yaeronutica, sistemas de transporte, etc..


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EN TODO SISTEMA NEUMTICO O HIDRULICO DISTINGUIREMOS:

Elemento s generado res de energa. Se ha de conseguir que el fluidotransmita la energa necesaria para el sistema. En los sistemas neumticos se

utiliza un compresor, mientras que en el caso de la hidrulica se recurre a unabomba.

Elemento de tratamiento de los f luid os. En el caso de los sistemasneumticos, debido a la humedad existente en la atmsfera, es preciso procederal secado del aire antes de su utilizacin. Los sistemas hidrulicos trabajan en

circuito cerrado, y por ese motivo necesitan disponer de un depsito de aceite yen los dos tipos de sistemas, debern ir provistos de elementos de filtrado yregulacin de presin.

Elementos de mando y con tro l. Se encargan de conducir de forma adecuadala energa comunicada al fluido en el compresor o en la bomba hacia loselementos actuadores.

Elementos actuadores. Son los elementos que permiten transformar laenerga del fluido en movimiento, en trabajo til. Existen dos grandes grupos:cilindros, en los que se producen movimientos lineales y motores, en los que

tienen lugar movimientos rotativos.


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3. Conceptos bsicos3.1 Propiedades de los fluidos

Los fluidos no mantienen su forma sino que fluyen, debido a que lasfuerzas de cohesin entre sus molculas son muy pequeas, demanera que stas pueden desplazarse unas respecto a otras. Estaes la razn por la que adoptan la forma del recipiente que loscontiene.

LOS LQUIDOS fluyen bajo la accin de la GRAVEDAD hasta queocupan las regiones ms bajas posibles de los recipientes que locontienen.LOS GASES se EXPANDEN hasta llenar por completo losrecipientes cualquiera que sea su forma. A diferencia de loslquidos, los gases se pueden comprimir y expandir fcilmente.

Entonces el comportamiento de lquidos y gases es anlogo enconductos cerrados (tuberas); pero no en conductos abiertos(canales).


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3.1 Magnitudes y principios fundamentales I

Presin. Conceptos fundamentales.La presinejercida por un fluido, ya sea lquido o gaseoso, sobre la

superficie de las paredes del recipiente que lo contienen, y viceversa, es elcociente entre la fuerza aplicada y la superficie que recibe su accin.

P = F/S

Caudal. Conceptos fundamentales.El caudalse define como el volumen de fluido que atraviesa por unidad de

tiempo una seccin transversal de una conduccin

Leyes fundamentales en los fluidos.principio fundamental de la Hidrosttica La presin aplicada, sobre un punto

de una masa de fluido confinado, se transmite ntegramente en todas lasdirecciones y ejerce fuerzas iguales sobre reas iguales, actuando estas

fuerzas normalmente a las paredes del recipiente.

StlS

tVQ

2

2

1

1

S

F

S

F


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3.1 Magnitudes y principios fundamentales II

Ecuacin de continuidad.Si la tubera a lo largo de la cual circula el fluido tiene dos secciones

diferentes S1y S2, en las cuales el fluido, con una densidad d1y d2,posee las velocidades respectivas v1y v2, se establece que:

Si el fluido es incompresible (caso de los lquidos), d1= d2 = d, con lo que laexpresin anterior resulta:

Ecuacin de Bernoulli.El Principio de Bernoulli afirma que la suma de las energas cintica, potencial

y de presin, en distintos puntos de un fluido en movimiento estacionarioque recorre un tubo inclinado, debe ser constante

Ecuacin de los gases perfectos

PV = n RT

dvSdvS 222111

cvSvS 2211

g

v

dg

Phg

v

dg

Ph

22

2

22

2

2

11

1


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4. Sistemas Neumticos

Produccin del aire comprimido.

Elementos de tratamiento del aire

comprimido. Elementos de consumo en circuitos

neumticos.

Regulacin y control.


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4.1 Produccin de aire comprimido

Para generar el aire comprimido :

COMPRESORES

REFRIGERADOR.SECADOR


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Produccin de aire comprimido ICompresores

Los compresores elevan la presin del aire hasta el valor adecuado

para su utilizacin.Energa exterior -> energa de presin

En el funcionamiento de un compresor aparecen dos magnitudes:

Lapresinque se comunicar al aire,

El caudalque el compresor es capaz de proporcionar.

Existen dos tipos:

Los compresores volumtricos.En ellos el aire que entra en un

recipiente hermtico es reducido a un volumen inferior al que tena,aumentando su presin (Ley de Boyle-Mariotte).

Los compresores dinmicos.El aire aspirado aumenta su velocidada medida que pasa por las distintas cmaras, transformndose suenerga cintica en energa de presin.


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Produccin de aire comprimido IIcompresores

Compresores

VolumtricosDe embolo

De una etapa

De dos etapas

De varias etapas

RotativosPaletas

Tornillos

Dinmicos

Centrfugos


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Produccin de aire comprimido IIIRefrigerador y secado

Refrigerador. El aire comprimidoalcanza temperaturas bastantealtas, por lo que es necesariorefrigerarlo, para dejarlo a uno25C.

Secador. Tiene por objeto reducir elcontenido de vapor de agua

existente en el aire.

Secador por absorcin


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4.2 Elementos de tratamiento del aire comprimido

TIENEN COMO MISIN SUMINISTRAR EL AIRE COMPRIMIDO EN LASMEJORES CONDICIONES POSIBLES PARA SU UTILIZACIN

POSTERIOR.

El aire comprimido debe estar libre de impurezas (partculas en suspensin,

agua, aceite), regulado a la presin deseada de utilizacin yadecuadamente lubrificado en aquellos lugares donde sea preciso.

Los elementos de tratamiento del aire comprimido son:

Filtros.Reguladores de presin.

Lubricadores.


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Elementos de tratamiento del aire comprimidoIIFILTROS

LOS FILTROS TIENEN COMO MISIN

DEPURAR EL AIRE COMPRIMIDO.

El polvo y vapor de agua si llegan hasta lospuntos de consumo de aire comprimido, pudiendoocasionar serios deterioros.

FuncionamientoEl aire, entra en el filtro por la parte superior ysufre un centrifugado por efecto del deflector dealetas, de esta manera las partculas msgruesas y las gotas de agua se proyectan contrala pared interna de la cuba y se depositan en laparte inferior. Las partculas slidas ms finas sondetenidas por medio del elemento filtrante.


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Elementos de tratamiento del aire comprimidoIIIREGULADORES DE PRESIN

LA MISIN DEL REGULADOR DE PRESIN ESMANTENER CONSTANTE EL VALOR DE LA

MISMA.

FuncionamientoSe basa en bloquear o dejar pasar el airecomprimido a travs de un obturador, cuyaapertura o cierre se consigue por medio de unvstago accionado por una membrana o por unpistn en equilibrio entre dos fuerzas. Laregulacin de la presin consiste en la mayor omenor apertura de la vlvula de asiento, quedispone de un muelle que evita oscilaciones.


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Elementos de tratamiento del aire comprimido IVLUBRICADORES

Como las automatizaciones neumticas serealizan por medio de componentes queposeen rganos mecnicos mviles y que, portanto, estn sujetos a rozamientos, resultanecesario proceder a la lubricacin de losmismos.

FuncionamientoLa lubricacin se suele llevar a cabo medianteel aire comprimido, que es el que produce elmovimiento de los rganos mecnicos. De esta

manera, el lubricador aporta aceite a loselementos mviles, disminuyendo as elrozamiento y evitando la oxidacin.


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4.3 RECEPTORES

SON LOS ELEMENTOS QUE PERMITEN TRANSFORMAR LA ENERGACOMUNICADA AL AIRE POR EL COMPRESOR EN ENERGA TIL.

Se pueden dividir en dos grandes grupos:

Elementos alternativos o cilindros.

Elementos rotativos o motores.


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RECEPTORES IICilindros

De simple efecto

De doble efecto


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RECEPTORES IIIMotores

De pistones

Paletas

Turbinas


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4.4 ELEMENTOS DE CONTROL

Se llaman Vlvulas a los elementos encargados de controlar la energa que setransmite a travs del fluido hacia los elementos de consumo, tanto la

presin como el caudal del aire comprimido.

TRES TIPOS FUNDAMENTALES

Vlvulas de control de direccin (distribuidores).

Vlvulas de control de caudal

Vlvulas de control de presin


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ELEMENTOS DE CONTROLIIVlvulas de control de direccin (distribuidores).

Son los elementos que gobiernan la direccin y el sentido en que debe

circular el aire comprimido, segn los casos, y en unas ocasiones se debepermitir el paso libre del fluido y en otras cortarlo totalmente.

Se definen por dos caractersticas:

N de vas u ori fi c io s :Representa el nmero de agujeros que tiene unavlvula, tanto de entrada como de salida.

N de p os icio nes:Generalmente tienen dos posiciones, una que define elestado de reposo y otra el estado de trabajo, aunque algunas aplicacionesexigen el empleo de tres posiciones, que implica el empleo de una posicinneutra central.


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ELEMENTOS DE CONTROLIIVlvulas de control de direccin (distribuidores).

Identificacin de orificios

Son los elementos que gobiernan la direccin y el sentido en que debe

circular el aire comprimido, segn los casos, y en unas ocasiones se debepermitir el paso libre del fluido y en otras cortarlo totalmente.

Se definen por dos caractersticas:

N de vas u ori fi c io s :Representa el nmero de agujeros que tiene unavlvula, tanto de entrada como de salida.

N de po sicio nes:Generalmente tienen dos posiciones, una que define elestado de reposo y otra el estado de trabajo, aunque algunas aplicacionesexigen el empleo de tres posiciones, que implica el empleo de una posicinneutra central.

Alim entacin de ENTRADA (compresor) ......... P

Circuitos de trabajo ........................................... A, B, C, .....

Escape a la atmsfera....................................... R, S, T, .....

Conexiones de pi lotaje ...................................... X, Y, Z, .....


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Vlvulas de control de direccin (distribuidores).


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ELEMENTOS DE CONTROLVlvulas de control de caudal

Antiretorno

Reguladora de caudalUnidireccional

Bidireccional


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ELEMENTOS DE CONTROLVlvulas de control de presin

ACTA SOBRE LA PRESIN DEL AIRE

MANTENINDOLA REGULADA DESDE UNVALOR NULO HASTA OTRO MXIMO QUECORRESPONDE AL VALOR DE LA PRESIN

DE ALIMENTACIN.

La regulacin se realiza por medio del ascenso odescenso de un elemento roscado.

Finalidades:

Como vlvula de seguridad en los equiposgeneradores de aire comprimido, (vlvula dedescarga).

Para alimentar elementos que trabajan apresiones diferentes (vlvula de secuencia).

Para mantener la presin de alimentacinestabilizada en un determinado valor.


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4.6

S

IMB

OLO

G

A


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Lneas de fluido

Equipos de linea

Grupos de acondicionamiento

Actuadores

Accesorios


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5.Sistemas hidrulicos

Las instalaciones hidrulicas constan de:

Grupo de accionamiento

Elementos de transporte

Elemento de trabajo Regulacin y control.


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VENTAJAS

Las ventajas de las instalaciones hidrulicas : Fcil regulacin de la velocidad (incompresibilidad de los

lquidos).

Posibilidad de inversin instantnea de los mecanismoshidrulicos. Posibilidad de efectuar grandes esfuerzos con

componentes de reducido tamao (trabajo a altaspresiones).

Detencin en cualquier posicin de los actuadoreshidrulicos (incompresibilidad de los lquidos). Fcil proteccin del sistema ante las sobrecargas (con el

uso de vlvulas limitadoras de presin).


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5.1 Grupo de accionamientoE. mecnica -> E. Hidrulica

B. engranajes

B. De tornillo

B pistones

B. Paletas


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5.2 Elementos de transporte

El TRANSPORTE del lquido se realiza por medio deTUBERAS.

Aqullas que forman el circuito de potenciase representanmediante una lnea continua

Los circuitos auxiliarespara el controlde alguna vlvulase

simbolizan por medio de una lnea de trazos


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5.3 Regulacin y Control

Las vlvulas son los elementos que sirven para gobernar los sistemashidrulicos.

VLVULAS DISTRIBUIDORAS Rotativas, axiales, piloto,electrovlvulas, antirretorno.

VLVULAS REGULADORAS DECAUDAL

Estranguladoras, temporizadoras,parada-marcha.

VLVULAS REGULADORAS DEPRESIN

De seguridad, de derivacin,productoras de presin.


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Vlvulas distribuidoras

2/23/2

4/2

4/3

5/2

V inversin rotativa


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Reguladoras de caudal

V. caudal fijo.

V. caudal variable.

Reguladora de caudal conantiretorno


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Reguladoras de Presin

Reguladora de Presin Limitadora de presin


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5.4 Actuadores

CilindrosMotores


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Cilindros

C. De simple efecto C. De doble efecto


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Motores hidraulicos

M de paletas

M de Engranajes

M de pistones


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6.5 Circuitos hidraulicos

Accionamiento de un cilindro desimple efecto

Accionamiento de un cilindrode doble efecto con v 4/2


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Ejemplos II

Mando de Cilindro de dobleefecto con vlvula 4/3

Regulacin de velocidad demando de un cilindro


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Smbolos Hidrulicos


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EJERCICIOS

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TEMA 61

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