Instalaciones Neumaticas

Algunas escuelas no suelen enseñar a lo que refieren los sistemas neumáticos, esperamos que el presente trabajo sea de gran utilidad para aquellos que ingresen a este blog, de igual manera trataremos de presentar de modo breve y conciso los fundamentos de los sistemas neumáticos básicos y ejercicios que pueden ser de gran ayuda, todo esto de a cuerdo a lo que hemos recopilado a lo largo del estudio de estos sistemas .

1. INTRODUCCION: En la actualidad, cada vez existen mas y mas especialistas, técnicos e ingenieros los cuales deben enfrentarse con los problemas de los sistemas neumáticos de mando en las ramas mas variadas de la producción. 2. Neumática: Provienen de la palabra griega “PNEUMA”, la cual significa “ALIENTO” o “soplo”. En su acepción original, la neumática se ocupa de de la dinámica del aire y de los fenómenos gaseosos, pero la técnica ha creado de ella un concepto propio. Podemos decir que la neumática es una tecnología que emplea aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. Algunas ventajas y desventajas que podemos mencionar acerca de los sistemas neumáticos son: 2.1 Ventajas de la neumática • Mejorar la productividad, reduciendo costos de producción y mejorando la calidad de la misma • Mejorar condiciones de trabajo del personal • Realizar operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente • Mejorar la disponibilidad de los productos • Integrar la gestión y producción 2.2 Desventajas de la neumática • En circuitos muy extensos se producen pérdidas de cargas considerables • Requiere de instalaciones especiales para recuperar el aire previamente empleado • Las presiones a las que trabajan normalmente, no permiten aplicar grandes fuerzas • Altos niveles de ruido generados por la descarga del aire hacia la atmósfera 3. Sistemas de aire comprimido Se considera un sistema neumático a todo aquel que funciona en base a aire comprimido, ósea aire a presión superior a una atmósfera, el cual puede emplearse para empujar un pistón, como en una perforadora neumática; hacerse 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.

4. Producción del aire comprimido 4.1 Generadores Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado. Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una estación central. Entonces no es necesario calcular ni proyectar la transformación de la energía para cada uno de los consumidores. El aire comprimido viene de la estación compresora y llega a las instalaciones a través de tuberías.

Es muy importante que el aire sea puro. Si es puro el generador de aire comprimido tendrá una larga duración. También debería tenerse en cuenta la aplicación correcta de los diversos tipos de compresores. 4.2 Tipos de compresores Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro, se pueden emplear diversos tipos de construcción. 4.3 Sistemas de aire comprimido Se considera un sistema neumático a todo aquel que funciona en base a aire comprimido, ósea aire a presión superior a una atmósfera, el cual puede emplearse para empujar un pistón, como en una perforadora neumática; hacerse 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. El aire comprimido suministra fuerza a las herramientas llamadas neumáticas, como perforadoras, martillos, remachadoras o taladros de roca. El aire comprimido también se emplea en las minas de carbón para evitar que se produzcan explosiones por las chispas de las herramientas eléctricas que hacen detonar las bolsas de grisú Una gran instalación neumática se compone de diferentes dispositivos sencillos de trabajo. La acción combinada de estos diferentes dispositivos forma el conjunto del mando neumático.

El suministro del aire comprimido para instalaciones neumáticas comprende los apartados siguientes: • Producción del aire comprimido mediante compresores. • Acondicionamiento del aire comprimido para las instalaciones neumáticas. • Conducción del aire comprimido hacia los puntos de utilización. 4.4 Generadores Para producir aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado. Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una estación central. Entonces no es necesario calcular ni proyectar la transformación de la energía para cada uno de los consumidores. El aire comprimido viene de la estación compresora y llega a las instalaciones a través de tuberías. Los compresores móviles se utilizan en el ramo de la construcción o en máquinas que se desplazan frecuentemente. En el momento de la planificación, es necesario prever un tamaño superior de la red, con el fin de poder alimentar aparatos neumáticos nuevos que se adquieran en el futuro. Por ello, es necesario sobredimensionar la instalación, al objeto de que el compresor no resulte más tarde insuficiente, puesto que toda ampliación ulterior en el equipo generador supone gastos muy considerables. Es muy importante que el aire sea puro. Si es puro el generador de aire comprimido tendrá una larga duración. También debería tenerse en cuenta la aplicación correcta de los diversos tipos de compresores. 4.5 Tipos de compresores El elemento central de una instalación productora de aire comprimido es el compresor, la función de un compresor neumático es aspirar aire a presión atmosférica y

comprimirlo a una presión más elevada. Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro. Se pueden emplear diversos tipos de construcción. Los compresores se dividen, según el tipo de ejecución, en: • Compresores de émbolo. • Compresores rotativos. • Compresores centrífugos. 4.6 Compresores de émbolos. El compresor más frecuentemente utilizado es el de émbolos, pudiendo emplearse como unidad fija o móvil, Utilizan un Sistema de biela - manivela para transformar el movimiento rotativo de un motor en movimiento de vaivén del embolo.

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. • Compresores de dos etapas. • Compresores de varias etapas (Multietapa). En los compresores de una etapa la presión final requerida es obtenida en sólo un cilindro (en este caso, un cilindro es una etapa). En estos compresores el aire es comprimido hasta la presión final de 6 a 8 bar y en casos excepcionales llegan hasta los 10 bar. En compresores con una relación de compresión más alta, el sistema de una etapa no es posible por la excesiva elevación de le temperatura por lo tanto este proceso de compresión se realiza en dos etapas o más. El aire comprimido en una etapa es enfriado antes de volverse a comprimir a más presión en la siguiente etapa. Entre los cilindros se intercalan los enfriadores adecuados, llamados por ello enfriadores intermedios. Así mismo, el aire es enfriado a la salida del último cilindro, al que se denomina enfriador final.

En líneas generales, los fabricantes de compresores los construyen en las siguientes escalas: a) Compresores de una etapa para presiones hasta 10 bar. b) Compresores de dos etapas para presiones hasta 50 bar. d Compresores de tres y cuatro etapas para presiones hasta 250 bar. Las ejecuciones más adecuadas para la neumática son las de una y dos etapas. Con preferencia se utiliza el de dos etapas en cuanto la presión final exceda de los 6 a 8 bar, porque se proporciona una potencia equivalente con gastos de accionamiento más bajos. Los compresores de émbolos pueden ser accionados por un motor eléctrico o un motor de combustión interna. 4.7 Compresores rotativos Los compresores rotativos ocupan un lugar intermedio entre los compresores centrífugos y los compresores de émbolo. 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. 4.8 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 acústico, 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.

Aceite es inyectado continuamente dentro del estator para enfriarlo, estanquiezar y lubricar las paletas. Después de la compresión el aire pasa a través de un deflector mecánico que separa la gran cantidad de aceite. Los compresores rotativos también pueden ser accionados directamente por un motor eléctrico o un motor de combustión interna. 4.9Compresores de tornillo. En los compresores de tornillo, dos rotores paralelos en contrarrotación, 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.

Fotografía de los rotores paralelos del interior de al cámara de compresión Ventajas de los compresores rotativos 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 los 4 bar. Con dos etapas pueden alcanzar de 4 a 8 bar. los caudales suministrados pueden llegar hasta 100 Nm3/min. según el tamaño. 4.10 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. Otra ventaja sobre los compresores de émbolo es que los compresores centrífugos son accionados directamente por una máquina rápida como un motor eléctrico o una turbina de gas mientras que en los otros se debe usarse una transmisión reductora Tipo De Aplicación El tipo de aplicación determina el tipo de compresor. Para presiones muy elevadas (20.000 psíg p.e. ) solo se pueden lograr con compresores multietapas (reciprocantes). Por otro lado para alto volumen (150.000 cfm) y presiones del orden de los 30 psíg, solo se pueden lograr con unidades centrifugas.

Se dan dos grupos de aplicación del aire comprimido, uno es para propósitos de potencia y el otro es para gases de proceso en refinerías y plantas químicas. Los requerimientos para ambos grupos pueden variar sustancialmente, pero la selección del equipo debe regirse por criterios económicos. 5. Conducción del aire comprimido 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 relaciona” estrechamente. Cuanto mayor es la velocidad de circulación, mayor es’ caída de presión; pero en la caída de presión también influyen o ‘ 4 factores como la rugosidad de la pared interior de la tubería, la longitud tubería y el número de accesorios instalados. La velocidad de circulad del aire comprimido en las tuberías debe estar comprendida entre 6 y mis. La caída de presión no debe superar, en lo posible, el valor de kplcm2 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 aire comprimido de instalación fija deben ser accesible en la medida que sea posible, para facilitar la vigilancia o comprobación d la estanqueidad de la red, por lo que ha de evitarse su colocación empotrada en paredes. 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. Por su morfología las líneas se dividen en: Líneas Abiertas (ramificadas) y Líneas

Cerradas (Reticuladas) Las redes ramificadas, se caracterizan por una entrada general que se va descomponiendo progresivamente en otras más pequeñas hasta llegar a las diferentes utilizaciones. Este tipo de red es más económico y se emplea en instalaciones de pequeña envergadura. El inconveniente principal es que cuando se estropea un ramal, queda sin servicio una gran parte de la instalación. Las redes reticulares son más caras por incluir mucho más material de instalación, pero poseen la ventaja de que una avería en cualquiera de las zonas de la red no afecta nada más que a una sección limitada del conjunto, si se han previsto las suficientes válvulas seccionadoras. Se emplea este sistema siempre que la red sea de cierta importancia y responsabilidad. 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. 5.1 Tuberías flexibles Las tuberías y flexibles que se emplean en los sistemas de conexión descritos son de medidas métricas de 4,6, 8, 10, 12, 14 Y más milímetros de diámetro exterior con diferentes espesores de pared. Las roscas de conexionado a los elementos de automatismo, en el continente europeo, son en general de roscas tipo B.S.P. con calibres de 1/8, 1/4,3/8, 1/2,3/4, etc. En el continente americano los diámetros exteriores de los tubos son, generalmente, medidos en pulgadas y las roscas de adaptación a elementos de automatismo en roscas N.P.T. En cuanto a materiales se refiere, los tubos de diámetros métricos emplea- dos se fabrican en nylon 11, poliuretano, polipropileno, etc. El nylon y poliuretano se fabrican en diferentes colores, permitiendo la selección de los diferentes circuitos. El color negro se emplea preferentemente en sistemas que deben resistir la intemperie. Las tuberías rígidas empleadas suelen ser de cobre, cobre recubierto de PVC, acero, acero inoxidable, etc., empleándose para infinidad de fluidos además del aire comprimido, atendiendo siempre a las tablas de compatibilidades. En cuanto se refiere a la instalación de flexibles para conducir el fluido a zonas de máquinas con movimientos relativos, es necesario cumplir cuatro condiciones principales: 1) Los flexibles no deben ser sometidos a tracción. 2) Los flexibles no deben ser sometidos a torsión. 3) Los flexibles no deben someterse a curvaturas exageradas que sobrepasen las prescripciones del fabricante. 4) En caso de limitación de espacio, utilizar codos y curvas rígidas de adaptación. Como norma visual orientativa de la instalación de flexibles, se ha preparado la figura 6.26, que habla por sí sola y reúne suficientes posibilidades orientadoras de multitud de aplicaciones básicas. La instalación de tuberías de nylon tiende siempre a adquirir un aspecto desaliñado, por lo que, para la organización y presentación de las instalaciones con este tipo de tubos, es preciso utilizar elementos exteriores de ordenamiento como: -Canaletas ranuradas con tapa, iguales a las empleadas en instalaciones eléctricas. -Clip sujetos a elementos resistentes. -Corbatillas de nylon para agrupar tubos de recorridos paralelos. 6. Mantenimiento Además de las operaciones de purgado de condensaciones que deben hacerse lo más frecuentemente posible, cada año, aproximadamente, debe hacerse una prueba y evaluación de las fugas, inspeccionándose grifos, purgas, derivaciones, etc., que

permita su corrección con las reparaciones pertinentes. Las redes secundarias de alimentación a máquinas y las tuberías de distribución dentro de ellas se efectúan por medio de los accesorios de conexionado que son muy variados y atienden a toda suerte de posibilidades. 7. LEYES DE LOS GASES 7.1 Ley de Avogadro Relación entre la cantidad de gas y su volumen. Esta ley, descubierta por Avogadro a principios del siglo XIX, establece la relación entre la cantidad de gas y su volumen cuando se mantienen constantes la temperatura y la presión. Recuerda que la cantidad de gas la medimos en moles. Podemos expresar la ley de Avogadro así: V1/n1=V2/n2 El volumen es directamente proporcional a la cantidad de gas: •Si aumentamos la cantidad de gas, aumentará el volumen. •Si disminuimos la cantidad de gas, el volumen disminuye. 7.2 Ley de Boyle Relación entre la presión y el volumen de un gas cuando la temperatura es constante. Fue descubierta por Robert Boyle en 1662. Edme Mariotte también llegó a la misma conclusión que Boyle, pero no publicó sus trabajos hasta 1676. Esta es la razón por la que en muchos libros encontramos esta ley con el nombre de Ley de Boyle y Mariotte. La ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante. La expresión matemática de esta ley es: P1*V1=P2*V2 El volumen es inversamente proporcional a la presión: •Si la presión aumenta, el volumen disminuye. •Si la presión disminuye, el volumen aumenta. 7.3 Ley de Charles Relación entre la temperatura y el volumen de un gas cuando la presión es constante. En 1787, Jack Charles estudió por primera vez la relación entre el volumen y la temperatura de una muestra de gas a presión constante y observó que cuando se aumentaba la temperatura el volumen del gas también aumentaba y que al enfriar el volumen disminuía. Matemáticamente podemos expresarlo así: V1/T1=V2/T2 El volumen es directamente proporcional a la temperatura del gas: •Si la temperatura aumenta, el volumen del gas aumenta. •Si la temperatura del gas disminuye, el volumen disminuye. 7.4 Ley de Gay-Lussac Relación entre la presión y la temperatura de un gas cuando el volumen es constante Fue enunciada por Joseph Louis Gay-Lussac a principios de 1800. Establece la relación entre la temperatura y la presión de un gas cuando el volumen es constante. Podemos expresar la ley de Gay-Lussac así: P1/T1=P2/T2 8. Densidad: Es la relación masa y volumen d=m/v

9. Densidad relativa: Es la densidad que tiene el agua o una sustancia. Fs=sustancia/H2O Volumen específico: = 1/p 10. Presión: fuerza que ejerce un fluido en la superficie. (Líquidos y gases). Se maneja el termino Esfuerzo para los cuerpos sólidos 11. Principio de Pascal: La presión para un fluido en reposo es la misma en cualquier dirección TIPOS DE PRESION: 12. Presión atmosférica: Es la fuerza que ejerce la atmosfera sobre la superficie o sobre un sistema. La presión se mide con un Barómetro. P. Atm=P*g*h 13. Presión manométrica: Fuerza que ejerce un sistema como un compresor, valvula, tubería. 14. Tipos de secado del aire comprimido 14.1 Secado por refrigeración El método de des humificación del aire comprimido por refrigeración consiste en someter el aire a una temperatura suficientemente baja, con el fin de que la cantidad de agua existente sea retirada en gran parte y no perjudique de modo alguno el funcionamiento de los equipos, porque, como mencionamos anteriormente la capacidad del aire de retener humedad está en función de la temperatura. Además de remover el agua, produce en el compartimento de enfriamiento, una emulsión con el aceite lubricante del compresor, ayudando a la remoción de cierta cantidad de aceite. El método de secado por refrigeración es bastante simple. El aire comprimido (A.C.) entra, inicialmente, en un preenfria-dor (cambiador de calor) (A), sufriendo una cuidado temperatura causado por el aire que sale del enfriador principal (B).En el enfriador principal el aire es enfriado aún más, pues está en contacto con un circuito de refrigeración. Durante esta fase, la humedad presente en A.C. forma pequeñas gotas de agua corriente llamadas condensadas y que son eliminadas por el separador (C), donde el agua depositada es evacuada a través de un dreno (D) para la atmósfera. La temperatura de A.C. es mantenida entre 0,65 y 3,2oCen el enfriador principal, por medio de un termostato que actúa sobre el compresor de refrigeración (E).El A.C. seco se retorna nuevamente al intercambiador de calor inicial (A), causando el pre-enfriamiento en el aire húmedo de entrada, recogiendo parte del calor de este aire. El calor adquirido sirve para recuperar su energía y evitar el enfriamiento por expansión, que ocasionaría la formación de hielo, en caso que fuese lanzado a una baja temperatura en la red de distribución, debido a la alta velocidad. 14.2 Secado por Absorción Es el método en el cual se utiliza en un circuito una sustancia sólida o líquida, con capacidad de absorber otra sustancia líquida o gaseosa. Este proceso es también llamado Proceso Químico de Secado, pues el aire es conducido en el interior de un volumen a través de una masa higroscópica, insoluble y delicuescente que absorbe la humedad del aire, ocurriendo una reacción química. Las sustancias higroscópicas son clasificadas como insolubles cuando reaccionan químicamente con el vapor de agua, sin licuarse. Son delicuescentes cuando, al absorber el vapor del agua, reaccionan y se convierten en líquidas.

Las principales sustancias utilizadas son: Cloruro de Calcio, Cloruro de Litio, Dry-o-Lite. Con la consecuente disolución de las sustancias, es necesaria una reposición regular; en caso contrario, el proceso seria deficiente. La humedad retirada y las sustancias diluidas son depositadas en la parte inferior del tanque, en el punto de dreno, de donde son eliminadas hacia la atmósfera. 14.3 Secado por Adsorción Es la fijación de las moléculas de una sustancia en la superficie de un adsorbente generalmente poroso y granulado, o sea, es el proceso de depositar moléculas de una sustancia (ej. agua) en la superficie de otra sustancia, generalmente sólida (ej.SiO2). Este método también es conocido como Proceso Físico de Secado, pero sus detalles son desconocidos. Es admitido como teoría, que en la superficie de los cuerpos sólidos existen fuerzas desbalanceadas, influenciando moléculas líquidas y gaseosas a través de su fuerza de atracción; se admite, por lo tanto, que estas moléculas son adsorbidas en las cámaras mono o multimoleculares de los cuerpos sólidos, para efectuar un balance semejante a la Ley de los Octetos de los átomos. El proceso de adsorción es regenerativo; la sustancia adsorbente, después de estar saturada de humedad, permite la liberación de agua cuando es sometida a un calentamiento regenerativo. Para secar el aire por adsorción existen dos tipos básicos de secadores: Torres Dobles: es el tipo más común. Las torres son rellenadas con Óxido de Silicio SiO2(Silicagel), Alúmina Activa Al2O3,y otros materiales. A través de una válvula direccional, el aire húmedo es orientado hacia una torre donde se realizará el secado del aire. En la otra torre ocurrirá la regeneración de la substancia absorbente que podrá ser hecha por la inyección de aire caliente; en la mayoría de los casos, por resistencia y circulación de aire seco. Habiendo un calentamiento de la substancia, provocaremos la evaporación de la humedad. Por medio de un flujo de aire seco y agua en forma de vapor se arrastrará hacia la atmósfera. Terminado un período de trabajo preestablecido, se invierte la función de las torres, por control manual o automático en la mayoría de los casos; la torre que seca el aire pasa a ser regenerada y la otra inicia el secado

15. COMPRESOR DE 2 PISTONES O 2 ETAPAS Entra el aire atmosférico baja el pistón y el aire se comprime a 3bar, sube el pistón, sale el aire para pasar por un refrigerador y entrar a la segunda entrada bajando el pistón y sale el aire comprimido a 7 bar. Diafragma.-sirve para reducir el volumen en la cámara. Gasto volumétrico Se aplica cuando: La capacidad o salida de un compresor se indica como gasto volumétrico en, m3 /min, it/min, entre otros. La capacidad puede describirse también como volumen desplazado o volumétrico desplazado o volumétrico. Q=AX LX CXN DONDE Q Volumen desplazado (It/min) A Área del embolo en dm2 L longitud de carrera del pistón en dm C el número de cilindros en la primera etapa N revolución por minuto RENDIMIENTO TERMICO.-Si un compresor trabaja a su capacidad total, acumula gran cantidad de calor y pierde rendimiento. CONSUMO ESPECÍFICO DE ENERGIA.-Medida del rendimiento global utilizado para estimar el costo de producción de aire comprimido.

Ejercicio: Calcule el volumen desplazado si se comprime aire a 100 kpa y 280ºk en un compresor de embolo de una fase hasta de 600 kpa. Si se supone que la longitud de carrera es de 0.5 y se mueve a 1500 revoluciones por minuto. El área del embolo es de 0.3 m2 .también calcule la temperatura del aire comprimido a la salida del compresor. Q =? A = 0.3 m2 = 30 dm2 L = 0.5 m = 5 dm C=1 N = 1500 P1 = 100 kpa T1 = 280 K P2 = 600 kpa T2 =?

16. Principio de Venturi Es una aplicación del Teorema de Bernoulli, recibe el nombre del físico italiano Giovanni Battista Venturi también es conocido como Tubo de Venturi. Bernoulli - “A medida que es mayor la velocidad de un fluido, menor es su presión y viceversa”. Venturi – Consiste en que un fluido en movimiento dentro de un conducto cerrado disminuye su presión al aumentar la velocidad después de pasar por una zona de sección menor. Un estrechamiento producido en un tubo y proyectado de forma que mediante una disminución gradual de la sección en la entrada y un aumento gradual en la salida, se evita la producción de remolinos y quede asegurado un régimen estacionario. Aplicación Clásica.- Tubo formado por dos secciones cónicas unidas por un tubo estrecho. Aplicaciones Aeronáutica.- se utiliza para explicar la sustentación producida en alas de aviones. Motor.- en el carburador aspira el carburante por efecto Venturi, mezclándolo con el aire (fluido del conducto principal), al pasar por un estrangulamiento. Hogar.- en los equipos ozinificadores de agua, utilizando un tubo Venturi para succionar del ozono producido en un depósito de vidrio y mezclándolo con el flujo de agua, destruyendo las posibles bacterias patógenas. Acuarofilia.- en las tomas de agua o filtros se inyecta aire y/o CO2. Neumática.- para aplicaciones de ventosas y eyectores. 17. Servomotor neumático Es un diafragma con resorte que trabaja con posiciones extremas de entre 0.2 – 1 bar (3 y 15 psi). Al aplicar presión sobre el diafragma, el resorte se comprime hasta que el mecanismo empieza a moverse hasta que existe un equilibrio entre la fuerza ejercida por la presión del aire sobre el diafragma y la fuerza ejercida por el resorte. Pueden ser: • Acción Directa.- cuando la fuerza sobre el diafragma es ejercida hacia abajo. Cuando se aplica aire, el vástago se mueve hacia abajo. • Acción Inversa.- cuando la fuerza sobre el diafragma es ejercida hacia arriba. Cuando se aplica aire, el vástago se mueve hacia arriba. Debe existir una proporcionalidad entre las señales intermedias y sus correspondientes posiciones. En la práctica las válvulas se desvían del comportamiento debido a: Rozamiento en la estopada. Histéresis y falta de linealidad del resorte.

Área efectiva del obturador que varía con la carrera del vástago de la válvula. Esfuerzo en el obturador de la válvula creado por la presión diferencial del fluido. Fuerza adicional del servomotor necesaria para conseguir in cierre efectivo entre el obturador y el asiento (fuerza de asentamiento). En la válvula, un equilibrio de fuerzas esta dado por: Fa ≥ Fr + Fs + Fw + Fb1 ± Fb2 + Fp Fa = Fuerza resultante obtenida por el servomotor, en Kg. Fr = Fuerza de rozamiento, en Kg. Fs = Fuerza de asentamiento, en Kg. Fw = Peso del obturador, en Kg. Fb1 = Fuerza elástica del fuelle de estanqueidad, en Kg. Fb2 = Fuerza de desequilibrio del fuelle de estanqueidad, en Kg. Fp = Fuerza estatica y dinámica sobre el obturador, en Kg. Fp = (As – Ast) * P1 * 1.02 As = Área del asiento Ast = Área transversal del vástago. Válvulas de acción directa la fuerza Fa vale: Fa = Ad * Pa * 1.02 – Fsr = Ad (Pa – F2) * 1.02 con Fsr = AdF2 * 1.02 Ad = área efectiva del diafragma, en cm2. Pa = presión de aire sobre el diafragma, en bar. Fsr = fuerza debida a la compresión final del muelle a carrera total, en Kg. F2 = compresión final del muelle a carrera total, en bar. Válvulas de acción inversa la fuerza Fa vale: Fa = Ad * F1 * 1.02 F1 = compresión inicial del muelle a carrera cero, en bar. La fuerza de rozamiento Fr, se produce entre el vástago de la válvula y la empaquetadura y depende del tipo de empaquetadura, de su longitud, de la temperatura, etc. una regla práctica da los valores. Tipo de empaquetadura Tamaño válvula Rozamiento Apriete con resorte ½ a 1 ¼ ” 1½a2½“ 3 a 12” 5 kg 10 kg 15 kg Ajuste manual ½ a 1 ¼ “ 1½a2½“ 3 a 12” 10 kg 20 kg 30 kg La fuerza de asentamiento permite cerrar la válvula y conseguir que la fuga de fluido sea mínima. Su valor depende del grado de mecanización del asiento y del obturador. Fs = 0.5 π Dsr Fs = fuerza de asentamiento, en kg. Dsr = ø interior del asiento, en cm. EJERCICIO Calcule la máxima presión de cierre o la presión de entrada del fluido en una válvula de control con las siguientes características: La válvula es de acción directa. Válvula de 4 in de ajuste manual. Ad = 850 cm2 Fsr = 0.82 Ds = 6 cm As = 21.3 cm2

Ast = 0.125 cm2 Fw = 12 kg Pa = 0.82 bares Fa = Fr + Fs + Fw + Fp Fa = Fr + Fs + Fw + (As – Ast) * P1 * 1.02 Fs = 0.5 π 6 Fs = 9.42 == 9 kg As – Ast = 21.3 – 0.125 = 21.17 == 21 cm2 Fa = Ad * Pa * 1.02 - Fsr Fa = (850 cm2) (0.82 kg/cm2) (1.02) – (0.82 kg/cm2) Fa = 710.94 kg – 0.82 kg Fa = 710.12 kg P1 = 30.76 == 31 bares