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Proyecto de Resumen en analisis de fluidos.
Typology: Lab Reports
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Debido a estas relaciones mutuas entre el volumen, la presión y la temperatura, es necesario referir todos los datos sobre el volumen de aire a un volumen normalizado, el metro cúbico estándar (mn3) que es la cantidad de aire de 1,293 kg de masa a una temperatura de 0°C y una presión absoluta de 760 mm Hg (101325 Pa). Flujo La unidad básica del caudal "Q" es el metro cúbico normal por segundo (m3n/s). Ecuación de Bernoulli Si un líquido de gravedad específica fluye horizontalmente a través de un tubo con diámetros variables, la energía total en el punto 1 y 2 es la misma. Ilustración 4 : Ley de Bernoulli Esta ecuación también se aplica a los gases si la velocidad del flujo no supera los 330 m/s aproximadamente. Las aplicaciones de esta ecuación son el tubo Venturi y la compensación del flujo en los reguladores de presión. Humedad del aire El aire atmosférico siempre contiene un porcentaje de vapor de agua. La cantidad de humedad presente dependerá de la humedad atmosférica y de la temperatura. Cuando el aire atmosférico se enfría, llegará a un cierto punto en el que se saturará de humedad. Esto se conoce como el punto de rocío. Si el aire se enfría más, ya no puede retener toda la humedad y el exceso se expulsa en forma de gotitas diminutas para formar un condensado. La cantidad real de agua que se puede retener depende enteramente de la temperatura Humedad relativa Con la excepción de condiciones climáticas extremas, como un descenso repentino de la temperatura, el aire atmosférico nunca se satura. La relación entre el contenido real de agua y el punto de rocío se llama humedad relativa y se indica como un porcentaje.
𝐻𝑢𝑚𝑒𝑑𝑎𝑑 𝑟𝑒𝑙𝑎𝑡𝑖𝑣𝑎 = 𝐶𝑜𝑛𝑡𝑒𝑛𝑖𝑑𝑜 𝑟𝑒𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑃𝑢𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑟𝑜𝑐𝑖𝑜 𝑥100% La caída de presión es igual al flujo dividido por la sección de flujo", solo que, mientras que las unidades eléctricas son directamente proporcionales, la relación para el aire es muy compleja y nunca simplemente proporcional. La escala de presión en el lado izquierdo indica tanto la presión de entrada como la de salida. En la primera línea vertical de la izquierda, que representa un flujo cero, las presiones de entrada y salida son las mismas. Las distintas curvas, para presiones de entrada de 1 a 10 bar, indican cómo disminuye la presión de salida al aumentar el caudal. COMPRESION Y DISTRIBUCION DEL AIRE Un compresor convierte la energía mecánica de un motor electico o de combustión a energía potencial de aire comprimido. Los compresores de aire caen en dos categorías: alternativo (o de embolo) y rotatorio.
comprimiéndolo. La lubricación y el sellado se consiguen inyectando aceite en la corriente de aire cerca de la entrada. El aceite también actúa como refrigerante para limitar la temperatura de salida. De Tornillo. Dos rotes helicoidales engranados giran en direcciones opuestas. El espacio entre ellos disminuye axialmente de volumen y esto comprime el aire atrapado entre los rotores (figura 4.6). La inundación de aceite proporciona lubricación y sellado entre los dos tornillos giratorios. Los separadores de aceite eliminan este aceite del aire de salida. Con estas máquinas se obtienen altos caudales continuos, superiores a 400m^3/min, a presiones de hasta 10 bares. A comparación del compresor de paletas, este tipo de compresor ofrece un suministro continuo sin pulsaciones. El tipo de compresor de aire industrial más común sigue siendo el alternativo, aunque los de tornillos y los de paletas son cada vez más populares. Clasificación de los compresores La capacidad o el rendimiento de un compresor se indica como caudal volumétrico estándar, la capacidad también puede describirse como volumen desplazado, o “volumen teórico de admisión”, una cifra teórica. El caudal efectivo es siempre menor debido a las pérdidas volumétricas y térmicas. La primera es inevitable, ya que no es posible descargar todo el aire comprimido del cilindro al final de la carrera de compresión, queda algo de espacio, el llamado “volumen muerto”. Eficiencia volumétrica. La relación 𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑙𝑖𝑏𝑟𝑒 𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒𝑔𝑎𝑑𝑜 𝑑𝑒𝑠𝑝𝑙𝑎𝑧𝑎𝑚𝑖𝑒𝑛𝑡𝑜 expresada como porcentaje, se conoce como eficiencia volumétrica, y variará en función del tamaño, el tipo y la marca de la máquina, el número de etapas y la presión final. El rendimiento volumétrico de un compresor de dos etapas es menor que el de uno de una sola etapa, ya que tanto el cilindro de la primera como el de la segunda etapa tienen volúmenes muertos. Eficiencia térmica. Estas pérdidas reducen aún más el rendimiento global en función de la relación compresión y la carga. Un compresor que trabaja casi a pleno rendimiento acumula mucho calor y pierde eficiencia. En un compresor de dos etapas la relación de compresión por etapa es menor y el aire, parcialmente comprimido en un cilindro de la primera etapa, se enfría en un inter-enfriador antes de la compresión hasta la presión final en un cilindro de la segunda etapa.
El consumo específico de energía es una medida de la eficiencia global y puede utilizarse para estimar el coste de generación del aire comprimido. Las cifras exactas deben establecerse en función del tipo y el tamaño del compresor. TRATAMIENTO DEL AIRE Filtrado El filtro estándar es una combinación de separador de agua y filtro. Si el aire no se ha deshidratado previamente, se recogerá una cantidad considerable de agua y el filtro retendrá impurezas sólidas como partículas de polvo y de óxido. La separación del agua se produce principalmente por una rápida rotación del aire, causada por el deflector en la entrada. El elemento filtrante elimina las partículas más finas de polvo, óxido y aceite carbonizado a medida que el aire fluye hacia la salida. El elemento estándar elimina todas las partículas de contaminación de hasta 5 micras de tamaño. Selección del filtro El tamaño del filtro de aire que se necesita para una aplicación concreta depende de dos factores a) El caudal máximo de aire comprimido utilizado por el equipo neumático. b) La máxima caída de presión aceptable para la aplicación. Regulación de la presión La regulación de la presión es necesaria porque a presiones superiores a la óptima, se producirá un rápido desgaste con poco o ningún aumento del rendimiento. Una presión de aire demasiado baja no es rentable, ya que provoca un bajo rendimiento. Los reguladores de presión tienen un pistón o diafragma para equilibrar la presión de salida contra una fuerza de fuerza del muelle. Regulador pilotado El regulador pilotado ofrece una mayor precisión en la regulación de la presión en un amplio rango de caudales. Esta precisión se obtiene sustituyendo el muelle de ajuste de un regulador estándar por la presión de pilotaje de un pequeño regulador piloto situado en la unidad. Ilustración 5 : Eficiencia global.
Lubricación de sistemas neumáticos Muchos componentes neumáticos modernos están diseñados con materiales auto lubricantes que eliminan la necesidad de lubricación externa. Sin embargo, ciertos equipos especializados aún requieren lubricación para asegurar un funcionamiento eficiente y prolongado. Los lubricadores proporcionales son fundamentales en estos casos, ya que garantizan una distribución uniforme del aceite en el sistema. Ventajas de los sistemas sin lubricación. ➢ Reducción de costos de mantenimiento. ➢ Entornos de trabajo más limpios. ➢ Mejora en la seguridad. Ilustración 6 : Componentes CIRCUITOS BASICOS Los circuitos básicos son conjuntos de válvulas para realizar ciertas funciones. Hay un número limitado de alumnos de primaria. funciones de las que se componen incluso los circuitos más sofisticados. Estas funciones pueden tener la capacidad de: ➢ Controlar un cilindro, o ➢ Operar otra válvula para control remoto desde un panel, para cambiar una función de válvula a otra, para enclavamientos de seguridad, etc.
El último tipo de función también se conoce como "función lógica". Válvulas de control direccional Las válvulas se distinguen en términos de: el número de puertos, el número de posiciones de cambio, su posición normal (sin operar) y su método de operación. Los primeros dos puntos son normalmente expresados en términos 5/2, 3/2. 2/2 etc. La primera figura relaciona el número de puertos (excluyendo los puertos pilotos) y la segunda el número de posiciones. Símbolo Principio de construcción Función Aplicación 2/2 ON/OFF sin escape Motores de aire y herramientas neumáticas 3/2 Normalmente cerrado (NC) presurizando o despresurizando la salida A Cilindros de acción única (de los que empujan), señales neumáticas 3/2 Normalmente abierto (NO) presurizando o despresurizando la salida A Cilindros de acción única (de los que jalan), señales neumáticas inversas 4/2 Cambiando entre la salida A y B con un escape común Cilindros de acción doble 5/2 Cambiando entre la salida A y B con escapes distintos Cilindros de acción doble 5/3 Centro cerrado: como el 5/2 pero con una posición central totalmente cerrada Cilindros de acción doble que pueden pararse 5/3 Centro abierto: como el 5/2 pero con salidas de escape en el centro Cilindros de acción doble que pueden presurizar el cilindro 5/3 Centro presurizado Cilindros con cabeza de cierre
