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Tema: Neumática e Hidráulica
Autor: Uziel Arturo Linares Martínez
Catedrático: José Jesús Medrano Aguilar
Grupo: 3° E 26/08/2011
Autor: Uziel Arturo Linares Martínez Página 2
Índice
Historia de la neumática…………………………………………………….3
Historia de la hidráulica……………………………………………………..4
Fluidos que se utilizan………………………………………………………..5
Quienes los utilizaron y como…………………………………………….6
Aplicaciones de la Neumática e Hidráulica…..........................7
Propiedades de los fluidos…………………………………………………10
Ley de Gay-Lussac………………………………………………………………14
Ley de Boyle-Mariotte……………………………………………………….15
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Historia de la neumática
El aire comprimido es una de las formas de energía más antiguas que conoce el hombre y aprovecha para reforzar sus recursos físicos.
El primero del que sabemos con seguridad es que se ocupó de la neumática de la utilización del aire comprimido como elemento de trabajo, fue el griego KTESIBIOS. Hace más de dos mil años, construyó una catapulta de aire comprimido. Uno de los primeros libros acerca del empleo del aire comprimido como energía procede del siglo I de nuestra era, y describe mecanismos accionados por medio de aire caliente.
los rasgos básicos de la neumática se cuentan entre los más antiguos conocimientos de la humanidad, no fue sino hasta el año 1950 podemos hablar de una verdadera aplicación industrial de la neumática en los procesos de fabricación como la fabricación de los frenos del tren.
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Historia de la hidráulica
La ingeniería Hidráulica es tan antigua como la civilización misma. Es evidente que el hombre lucha por la supervivencia, que lo obligó a aprender a utilizar y controlar el agua. Por esto, las civilizaciones antiguas se desarrollaron en las proximidades de los grandes ríos y basaron su economía en la agricultura. Paulatinamente fueron utilizando el riego en sus formas primitivas. En el año 500 A. C. en la antigua Grecia se construyeron acueductos y se empezaron a desarrollar fórmulas para dichos sistemas; fue éste uno de los primeros intentos para la elaboración de un modelo matemático. Después, básicamente se conoce la invención del molino de viento utilizado para extraer aguas subterráneas. Ya en el siglo XVI se desarrollaron los principios de la hidráulica con científicos como Keppler y Torricelli,- alrededor del año 1800 Newton, Bernouilli y Euler perfeccionaron dichas teorías. El primer modelo físico hidráulico fue construido en el año
1795 por el ingeniero Luís Jerónimo Fargue sobre un tramo del Río Garona. En el año 1885, Reynolds construyó un modelo del río Merssey, cerca de Liverpool. Él anotó que la relación existente entre la fuerza de la inercia y la fuerza de fricción interna era de gran importancia para el diseño de los modelos hidráulicos. Hoy en día, esta relación se denomina número de Reynolds, parámetro adimensional muy significativo en los modelos hidráulicos actuales. El arquitecto naval William Froude, en 1870, indicó la
importancia de tal relación de la fuerza de inercia y de la
fuerza de gravedad.
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Fluidos que se utilizan
La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos.
El aire es un material elástico y, por tanto, al aplicarle una fuerza se comprime, mantiene esta compresión y devuelve la energía acumulada cuando se le permite expandirse, según
dicta la ley de los gases ideales.
Mediante un fluido, ya sea aire (neumática), aceite o agua (hidráulica) se puede conseguir mover un motor en movimiento giratorio o accionar un cilindro para que tenga un movimiento de salida o retroceso de un vástago (barra)
- Fluidos hidráulicos.
Cuando el fluido que utilizamos no es el aire, si no un líquido que no se puede comprimir, agua, aceite, u otro. Los
fundamentos físicos de los gases se cumplen considerando el volumen constante. Una consecuencia directa de estos fundamentos es el Principio de Pascal, que dice así: Cuando se aplica presión a un fluido encerrado en un recipiente, esta presión se transmite instantáneamente y por igual en todas
direcciones del fluido.
Neumática e Hidráulica.
Fluido:
Elemento en estado líquido o gaseoso, que utilizaremos para sistemas neumáticos "aire comprimido” y en los sistemas
hidráulicos "aceites derivados de petróleo".
Sistema de transmisión de energía Neumática e Hidráulica.
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Es un sistema en el cual se genera, transmite y controla la
aplicación de potencia a través del aire comprimido y aceite
que circulan dentro de un circuito cerrado o abierto
Quienes los utilizaron
Neumática
Las primeras aplicaciones de neumática se remontan al año 2.500 a.C. mediante la utilización de muelles de soplado.
Posteriormente fue utilizada en la construcción de órganos musicales, en la minería y en siderurgia. Hace más de 20 siglos, un griego, Tesibios, construyó un cañón neumático que, rearmado manualmente comprimía aire en los cilindros. Al efectuar el disparo, la expansión restituía la energía almacenada, aumentando de esta forma el alcance del mismo. En el siglo XIX se comenzó a utilizar el aire comprimido en la industria de forma sistemática.
Hidráulica
Las civilizaciones más antiguas se desarrollan a lo largo de los ríos más importantes de la Tierra, como el Tigris e Indo. Del año 4000 al 2000 A. C. los egipcios y los fenicios ya tenían experiencias en problemas de agua, en la construcción de sus barcos y sus puertos. En ese tiempo, China, India, Pakistán, Egipto y Mesopotamia iniciaron el desarrollo de los
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sistemas de riego.
En roma los acueductos suministraban más de un millón de m³ de agua al día a la Roma Imperial
Aplicaciones de la Neumática e Hidráulica
CILINDRO DE DOBLE EFECTO: se trata de un tubo
cilíndrico cerrado con un diseño muy
parecido al cilindro de simple efecto, pero sin el muelle de
retorno, el retorno se hace por
medio de otra entrada de aire.
Este tipo de cilindro trabaja en los dos sentidos, cuando el
aire entra en él produce fuerza
y desaloja el aire que está en el otro compartimento. El
retroceso y desalojo del aire se
produce cuando el aire entra por el otro orificio.
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LOS ACTUADORES ROTATIVOS se utilizan para hacer girar
objetos o máquinas herramientas,
motor de una taladradora, atornillar y destornillar, etc.
También se utilizan los cilindros
basculantes para producir movimientos circulares
alternativos.
MOTOR DE PALETAS DE
DOS SENTIDOS DE GIRO
Cilindro basculante: genera
movimiento
alternativo en una dirección
u otra. Se trata de
un cilindro con dos entradas
de aire que hacen
mover una paleta que
contiene un eje de giro al
cual está sujeto el objeto
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que queremos mover,
por ejemplo un limpia parabrisas.
VÁLVULA ANTIRRETORNO: Se encarga de permitir el paso
del aire libremente cuando circular
desde el terminal 2 al 1. Mientras que no permite circular el
aire desde el terminal 1 al 2.
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PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS DE LA NEUMATICA E
HIDRAULICA
Las propiedades de los fluidos son: a) Fluidez, b) Viscosidad, c) Compresibilidad y d) Régimen de f lujo.
a) Fluidez Se define como fluidez, la mayor o menor facilidad que encuentra un fluido a fluir.
a) Viscosidad
La viscosidad viene dada por la mayor o menor resistencia de las moléculas de los fluidos a desplazarse unas sobre otras.
c) Compresibilidad Un fluido sometido a presión se comprime. Sin embargo esta compresibilidad es muy reducida en los líquidos, no así en los gases. En algunos cálculos se toma el fluido como si no fuera compresible. Ahora bien, en otros casos en que la presión es importante debe tenerse en cuenta este concepto. Seguidamente se dan algunos coeficientes de compresión
para fluidos.
PODER LUBRICANTE
Si el movimiento ocurre entre superficies en contacto, la fricción tiende a oponerse al movimiento.
Cuando la presión empuja el líquido de un sistema hidráulico entre las superficies de piezas móviles, el líquido se extiende en una fina película que permite a las piezas moverse más
libremente. Diversos líquidos, incluyendo los aceites, varían ampliamente no sólo en su capacidad de lubricación sino también en la resistencia de la película. La resistencia de película es la capacidad de un líquido a resistir de ser limpiado o ser escurrido entre las superficies cuando se dispersa en una capa extremadamente delgada. Un líquido no lubricará más si la película se rompe, puesto que el movimiento de una
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parte contra otra parte barre el metal limpiando el líquido.
El poder lubricante varía con los cambios de temperatura; por lo tanto, las condiciones climáticas y de trabajo deben entrar en la determinación de las calidades de lubricación de un líquido. A diferencia de la viscosidad, que es una característica física, el poder lubricante y resistencia de la película de un líquido están directamente relacionados con su naturaleza química. Las cualidades de lubricación y de resistencia de la película se pueden mejorar mediante la adición de ciertos agentes químicos.
ESTABILIDAD QUÍMICA
La estabilidad química es otra característica que es excesivamente importante en la selección de un líquido hidráulico. Se define como la capacidad del líquido de resistir la oxidación y el deterioro por largos períodos. Todos los líquidos tienden a experimentar cambios desfavorables bajo condiciones de funcionamiento severas. Esto es el caso, por
ejemplo, cuando un sistema funciona por un considerable periodo de tiempo a elevadas temperaturas.
GRADO DE ACIDEZ
Un líquido hidráulico ideal debe estar libre de los ácidos que causan la corrosión de los metales en el sistema. En la mayoría de los líquidos no se puede esperar que éstos sigan siendo no corrosivos bajo condiciones de funcionamiento severas. El grado de acidez de un líquido, cuando es nuevo,
puede ser satisfactorio; pero por el uso posterior, el líquido puede tender a llegar a ser corrosivo mientras que comienza a deteriorar.
PUNTO DE INFLAMACIÓN
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El punto de inflamación es la temperatura a la cual un líquido
emite vapor en suficiente cantidad para encender momentáneamente o para producir un destello cuando una llama es aplicada. Un alto punto de inflamación es deseable para los líquidos hidráulicos porque así se proporciona una buena resistencia a la combustión y un grado bajo de evaporación a temperaturas normales. Los mínimos requeridos del punto de inflamación varían desde 300°F para los aceites más livianos a 510°F para los aceites más pesados
PUNTO DE IGNICIÓN
El punto de ignición es la temperatura en la cual una sustancia emite el vapor en suficiente cantidad para encenderse y para continuar quemándose cuando está expuesta a una chispa o a una llama. Como el punto de inflamación, un alto punto de ignición es deseable en los líquidos hidráulicos.
TOXICIDAD MÍNIMA
Los fabricantes de líquidos hidráulicos se esfuerzan por
producir líquidos adecuados que no contengan ningún producto químico tóxico y, consecuentemente, la mayoría de los líquidos hidráulicos están libres de estos productos químicos riesgosos. Algunos líquidos resistentes al fuego son tóxicos, y la protección y el cuidado conveniente en la manipulación de los mismos deben ser informados al usuario.
DENSIDAD Y COMPRESIBILIDAD
Un líquido con una gravedad específica de menos de 1.0 es
deseable cuando el peso es crítico, aunque con un diseño de sistema apropiado, un líquido con una gravedad específica mayor que uno puede ser tolerado. Donde la evasión en la detección por unidades militares sea necesaria, un líquido que se hunda en vez de subir a la superficie del agua es preferible. Los fluidos que tengan una gravedad específica mayor de 1.0 son los más indicados, dado que al escaparse el
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líquido, éste se hundirá, permitiendo que el recipiente con la
pérdida siga siendo desapercibido.
TENDENCIA A PRODUCIR ESPUMA
La espuma es una emulsión de burbujas de gas en el líquido. La espuma en un sistema hidráulico resulta de los gases comprimidos en el líquido hidráulico. Un líquido bajo alta presión puede contener un gran volumen de burbujas de aire. Cuando se despresuriza este líquido, y luego alcanza el depósito, las burbujas de gas en el fluido crecen y producen
espuma. Cualquier cantidad de espuma puede causar cavitación de la bomba y producir una pobre respuesta del sistema. Por lo tanto, agentes despumantes se agregan a menudo a los líquidos para evitar la formación de espuma.
La limpieza en sistemas hidráulicos ha recibido la considerable atención recientemente. Algunos sistemas hidráulicos, tales como sistemas hidráulicos aeroespaciales, son extremadamente sensibles a la contaminación. La limpieza del fluido es de importancia primaria porque los contaminantes
pueden causar el malfuncionamiento de los componentes, evitar el cierre apropiado de las válvulas, causar desgaste en componentes, y puede aumentar el tiempo de reacción de servoválvulas.
LIMPIEZA
El interior de un sistema hidráulico sólo se puede mantener tan limpio como el líquido agregado al mismo. La limpieza inicial del líquido hidráulico puede ser alcanzada observando rigurosos requisitos de limpieza, o filtrando todo el líquido
agregado al sistema.
TIPOS DE LÍQUIDOS HIDRÁULICOS
Ha habido muchos líquidos probados para el uso en sistemas hidráulicos. Actualmente, los líquidos que son utilizados incluyen el aceite mineral, el agua, el ester de fosfato,
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compuestos a base de agua de glicol de etileno, y los fluidos
de silicona. Los tres tipos más comunes de líquidos hidráulicos son a base de petróleo, sintéticos resistentes al fuego, y a
base de agua resistentes al fuego
Ley de Gay-Lussac
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.
La presión del gas es directamente proporcional a su
temperatura:
Si aumentamos la temperatura, aumentara la presión.
Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presión.
Esto ocurre porque al aumentar la temperatura las moléculas
de gas se mueven mas rápido y por lo tanto aumenta el
numero de choques contra las paredes, es decir aumenta la
presión ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen
no puede cambiar.
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Ley de Boyle-Mariotte
Para una misma masa gaseosa a temperatura constante el
producto de la presión del gas por el volumen que ocupa es
constante que es lo mismo que decir que la presión del gas y
su volumen son magnitudes inversamente proporcionales
“A temperatura constante, el volumen ocupado por una masa
determinada de una sustancia es inversamente proporcional a
la presión”
