viernes, 1 de agosto de 2014

Informe Mes de Agosto 2014

 Cilindros Neumáticos

Objetivo
Obtener un concepto básico acerca de los cilindros neumáticos, partiendo desde sus componentes, funciones/aplicación, mantenimiento y los diferentes tipos de cilindros.

Introducción
Un cilindro neumático o también conocido como actuador neumático, es aquel que tiene la capacidad de utilizar la energía del aire comprimido para lograr realizar un trabajo mecánico a través de un proceso automatizado.

Las partes básicas esenciales de un Cilindro Neumático son:

             

Funciones y aplicación en la industria

En sí, la función de los cilindros neumáticos es la de impartir fuerza para convertir una energía potencial de aire comprimido en energía cinética/mecánica.
Su aplicación en la industria es la de:
  • Accionamiento de válvulas para aire, agua o productos químicos.
  • Apisonamiento en la colocación de hormigón.
  • Pintura por pulverización.
  • Máquinas de soldadura eléctrica por puntos.
  • Sujeción para encolar, pegar en caliente o soldar plásticos.
  • Manipuladores neumáticos.

Mantenimiento

Para un mantener en buen estado los actuadores mecánicos, no solo es necesario darles un buen uso y evitar golpes bruscos, sino también requieren de dicho mantenimiento que consta parcialmente de:
  • Mantenimiento Preventivo: Lo más común es darle mantenimiento a los elementos que evitan tanto fugas internas como externas.
    Lubricar con aire neumático limpio las juntas, conectores y racores antes de usarlos. Comprobar la presión de funcionamiento del Circuito Neumático para evitar sobrepresiones.
    Comprobar el apriete de los conectores neumáticos del Cilindro para evitar fugas.
    Comprobar los soportes de los cilindros, tanto en holgura como en alineación.
    Limpiar la suciedad del vástago, usando fuelles en instalaciones en zonas de polvo suciedad alta.
    Mantener el Aire Neumático en perfectas condiciones ayuda en gran medida a la conservación de todos los elementos de una Instalación neumática.
  • Mantenimiento correctivo: Consiste básicamente en el reemplazo de partes internas sometidas a desgaste excesivo o con fallas de operación. Las partes que mas se dañan son los vástagos por lo que es común que sean rectificados.
    Una vez dañados hay que desarmar el cilindro rectificar el vástago y cromarlo para evitar corrosión.
Tipos de Cilindros Neumáticos
Existen diferentes tipos de cilindros neumáticos independientemente de su forma constructiva, para eso representamos los mas comunes en los circuitos automatizados.




¿Cómo determinar un cilindro?
Analizaremos las maneras mas básicas y fundamentales para poder determinar y realizar los cálculos de un cilindro.


Fuerza del Émbolo
La fuerza ejercida por un elemento de trabajo depende principalmente de la presión del aire, del diámetro del cilindro y del rozamiento de las juntas. La fuerza teórica del émbolo se calcula con la siguiente fórmula:


                                                            Fteórica=P·A

Longitud de Carrera
La longitud de carrera en cilindros neumáticos no debe exceder de 2000 mm. Con émbolos de gran tamaño y carrera larga, el sistema neumático no resulta económico por el elevado consumo de aire y precio de los actuadores.

Velocidad del Émbolo
La velocidad del émbolo, en cilindros neumáticos depende de la fuerza antagonista, de la presión del aire, de la longitud de la tubería, de la sección entre los elementos de mando y trabajo y del caudal que circula por el elemento de mando. La velocidad media del émbolo, en cilindros estándar, está comprendida entre 0,1 y 1,5 m/s. Con cilindros especiales (cilindros de impacto) se alcanzan velocidades de hasta 10 m/s.

Consumo de Aire
Para disponer de aire y conocer el gasto de energía, es importante conocer el consumo de la instalación, cálculo que comenzará por los actuadores. Para una presión de trabajo, un diámetro y una carrera de émbolo determinados, el consumo de aire se calcula como sigue:

                                                                    Q = 2 (S ⋅ n ⋅ q)

Donde: Q (Caudal Nominal; Nl/min.), n (Carreras por minuto), S (Carreras en cm.),  y q (Consumo por carrera)


Conclusión

A lo largo de este proyecto hemos hablado acerca de las partes mas básicas y esenciales de los cilindros neumáticos que vemos reflejadas comúnmente dentro de la industria. Los puntos a resaltar son:
  • La función básica de un cilindro neumáticos es la de convertir una energía potencial a una energía cinética.
  • Como toda Maquina/Herramienta, es necesario dar un buen uso y mantenimiento tanto preventivo como correctivo, a los cilindros para evitar fallas, paros de producción, acortar el tiempo de vida del cilindro, etc.
  • Conocimos los diferentes tipos de cilindros.
  • Como podemos llegar a determinar un cilindro y de que manera nos ayudarían en la actividad a realizar.


Problemas de Calculo

1.-Un cilindro de simple efecto, con retroceso por muelle, es alimentado con aceite a una presión de 1000 N/cm2. Si el pistón tiene un diámetro de 50mm y el muelle opone una resistencia de 800 N. Calcule la fuerza que desarrolla el cilindro.

Favance = Fpresion - Fmuelle = (1000N/cm^2) ( 3.1416 (5^2) )/4 cm^2 - 800N = 18825N

2.-Calcular el equivalente en psi, atmosfera, Kp/cm^2 y Pascal


25bar = 362.325 psi
            24.675 Atm
            25.5 Kp/cm^2

            25000000 Pa

3.-Un cilindro de simple efecto se alimenta con aire con una presión de 600.000 Pa, si la superficie del émbolo es de 10 cm2 y la fuerza que realiza el muelle de retorno es de 20 N. ¿Cuál será la fuerza F1, que puede realizar el vástago? No se consideran pérdidas.

Sol.F1=580 N


4.- ¿Cuál será la fuerza máxima de empuje y de retroceso de un cilindro de doble efecto que tiene los siguientes datos, si le aplicamos en ambos casos una presión de 3 bar? No se consideran pérdidas. 
Superficie del émbolo = 10 cm2. 
Superficie del vástago = 1 cm2.

Sol.Fa =300N. Fr= 270N

5.- ¿Cuál debe la presión mínima con que se debe alimentar un cilindro de simple efecto cuyo muelle ejerce una fuerza de 20 N., para que levante un objeto de 100 kg de masa? Datos del cilindro: Superficie del émbolo =20cm2, Superficie del vástago =6 cm2. Se considera que no presenta pérdidas. 

Sol. p=500000 Pa=5 bar.

6.-Un cilindro de simple efecto, debe elevar una carga de 1500N a una velocidad constante de 1m/s, alimentado con una presión de 5 bares, siendo la fuerza del resorte 100N.



 7.-Una troqueladora es accionada mediante un cilindro de doble efecto. El desplazamiento del vástago es de 70 mm, el diámetro del émbolo mide 6cm, el del vástago 1 cm, la presión del aire es de 7 bar.
Determina
Fuerza en el avance y en el retroceso.



 8.-Una troqueladora es accionada mediante un cilindro de doble efecto. El desplazamiento del vástago es de 70 mm, el diámetro del émbolo mide 6cm, el del vástago 1 cm, la presión del aire es de 7 bar
Determina
Fuerza en el avance y en el retroceso.




9.-El depósito de aire de una instalación neumática contiene 1500 litros de aire a 4 bar de presión, y a una temperatura de 8ºC. Se produce una subida de temperatura alcanzándose 30ºC, en esas condiciones: ¿Qué presión alcanzará el aire?.


  10.-Se quiere diseñar un cilindro de simple efecto que utilice en su funcionamiento un volumen de aire de 650 cm3 con una carrera de 250 mm,que trabaje con una presión de 11 Kp/cm2. Determina: Diámetro del émbolo del cilindro.




Cuestionario


1.- ¿De qué manera se les conoce también a los cilindros neumáticos?2.- ¿Cuál es la función principal de un cilindro neumático?3.- Nombra las partes básicas de un cilindro4.- ¿Cuáles son los tipos de mantenimiento en un cilindro neumático y de que constan?5.- Menciona los diferentes tipos de cilindros neumáticos6.- Menciona las cuatro maneras básicas de determinar un cilindro7.- ¿Qué es la fuerza del embolo? Escribe su formula8.- ¿Qué es la longitud de carrera?9.- ¿Qué es la velocidad del embolo? ¿Cuál es la velocidad media?10.- ¿Qué es el consumo de aire? Escribe su formula
Bibliografía





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