Compresores

Materia

Sistemas neumáticos

Cuatrimestre

Mantenimiento 3° A

Alumno

Héctor Miguel Andrade Cervantes.

Unidad I.

Principios de mecánica

Competencia del modulo.- resolver problemas relacionados con el aire comprimido mediante operaciones de mantenimiento para su aplicación en los sistemas industriales.

Neumática.

Iniciamos con los conceptos básicos y leyes físicas fundamentales. Aunque luego se tendrán en cuenta otras partes de la física referentes a la automatización de procesos. Estos conceptos son muy básicos pero nos sirve para ubicarnos en el mundo neumático, lo mismo es válido para el estudio de hidráulica.

Podemos definir la neumática como una tecnología capaz de hacer uso del aire comprimido para automatizar procesos. Por regla general, dichos procesos suelen ser industriales, pero muy bien podrían ser de otra naturaleza si lo reflexionamos detenidamente.

Hay que entender el aire comprimido como el aire que está bajo una influencia superior al aire atmosférico, es decir, su presión es superior.

Asimismo, la composición química del aire es de oxigeno, anhídrido carbónico, vapor de agua y nitrógeno. Esta composición química resulta de gran importancia para nosotros porque:

1. Nos indica su nula volatidad, deflagación o explosividad.

2. El vapor de agua oxida los elementos mecánicos que componen cualquier circuito neumático.

3. La baja sensibilidad que tiene el aire al aumento de la temperatura.

4. La viscosidad del aire se incrementa cuando aumentamos su presión, lo cual incide directamente en el rozamiento de los elementos mecánicos, disminuyendo el rendimiento óptimo de toda la instalación neumática. Existen unos límites óptimos para trabajar con aire, por así decir, que son entre 6 y 8 bar.

5. La neumática al necesitar forzosamente un aire con una presión superior a la atmosférica, resulta significativamente más cara que la tecnología eléctrica para producir trabajo efectivo.

6. El aire comprimido además de transmitir vapor de agua, puede transmitir otro tipo de sustancias también perjudiciales para el equipo neumático. Asimismo, si dotamos al aire de partículas de aceite en suspensión, estaremos engrasando los elementos mecánicos del circuito neumático. Para acabar de invertir el problema de la transmisión, podemos dotar al circuito neumático de filtros para recoger la suciedad del aire.

7. El hecho de poder limpiar el aire comprimido convierte a la neumática en una tecnología ideal para sectores como la alimentación o la farmacológica, frente a otra tecnología como puede ser la hidráulica, ésta es bastante más sucia en todos los sentidos. El aire se puede extraer al exterior, mientras que el aceite hay que recogerlo, por citar un ejemplo.

8. El circuito principal de suministro de aire comprimido, no debe sobrepasar los 1000 metros, porque aumentaría considerablemente las pérdidas de aire comprimido, haciendo que la tecnología neumática no resulte práctica.

9. Resulta provechoso y aconsejable hacer uso de un sistema de almacenamiento de aire comprimido, sobre todo, en largas distancias, de esta forma se elimina las posibles fluctuaciones que podamos tener en el circuito neumático a consecuencia de la distancia, de pequeños vaivenes del compresor, etc.

Presión.

Existen varios tipos de presión. Las podemos clasificar de la siguiente manera:

1. Presión atmosférica.

2. Presión absoluta.

3. Presión relativa.

Pero antes de tratar sobre las diferencias entre estas presiones, vamos a definir qué es la presión en si misma.

La presión es el cociente entre la fuerza normal que incide sobre una superficie o cuerpo y el valor del cuerpo o la superficie. De esta forma obtenemos esta fórmula:

Presión atmosférica.

Torricelli realizó un experimento que consistía en verter mercurio en un tubo de vidrio, colocó el tubo de vidrio en una cubeta rellena de mercurio, dejando la parte abierta del tubo dentro de la cubeta y la parte cerrada en el exterior de la cubeta. Realizando dichas operaciones, observó que el mercurio quedaba a determinada altura dentro del tubo. Pero lo curioso del experimento era que la altura en que quedaba el mercurio dentro del tubo, variaba dependiendo de la altitud y de ciertas condiciones climatológicas. Al hacerlo sobre el nivel del mar, la altura del mercurio alcanzaba los 760 mm. A este valor se le denominó 1 atmósfera.

La presión atmosférica es la presión que ejerce la atmósfera sobre todos los cuerpos de la tierra o que están en el interior de la atmósfera.

Peso específico.

Antes de continuar tratando de las presiones, debemos aclarar que es el peso específico de un líquido y de un gas.

Se denomina peso específico de un gas o líquido al peso de la unidad de su volumen.

Tanto la temperatura como la presión influyen en el peso específico, por este motivo se acostumbra a indicar éstos valores cuando se da el valor del peso específico, normalmente en Kg/m3 o en gr/cm3.

Presión absoluta.

Se denomina presión absoluta a la presión que soporta un sistema respecto al cero absoluto. Para poder decir que existe sobrepresión la presión absoluta debe ser superior a la presión atmosférica.

Sin embargo, cuando la presión absoluta es inferior a la presión atmosférica decimos que existe una depresión.

Para complicar un poco el asunto, diremos que la sobrepresión y la depresión son la presión relativa.

Hay que tener en cuenta, que tanto la presión absoluta (Pab) como la presión relativa (Pr) están en función de la presión atmosférica (P0).

Leyes.

Existen varias leyes útiles para la tecnología neumática.

Ley de Boyle-Mariotte.

En el siglo XVII tanto Robert Boyle como Edmé Mariotte enunciaron la siguiente ley:

A una temperatura constante, los volúmenes ocupados por una misma masa gaseosa son inversamente proporcionales a las presiones que soportan.

Los gases son elásticos y se pueden comprimir, los líquidos no. Los gases cuando están encerrados tienden a ocupar el mayor espacio posible y ejercen una presión sobre el recipiente que ocupan. Aumentando la temperatura disminuimos el volumen. Esta ley es fundamental en neumática, pues nos indica el rendimiento que tendrá una instalación.

Ley de Gay-Lussacc.

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