Presión: fuerza ejercida sobre la superficie de un cuerpo.

Las unidades que se utilizan para la presión son:

En el Sistema Internacional: el Pascal (Pa)

Un pascal es la presión ejercida por una fuerza de un newton (N) cuando se aplica perpendicularmente a una superficie de un metro cuadrado (m2).

Pero el Pascal es muy pequeño para las presiones con las que vamos a trabajar, por lo que emplearemos el bar.

El aire comprimido que se emplea en la industria se comprime hasta alcanzar una presión de unos 6 bares con respecto a la atmosférica (presión relativa).

Magnitudes e instrumentos (1)

1 Pa = 1 N/m2

Presión = Fuerza / Superficie

105 Pa = 1 bar ≈ 1 atmósfera

Magnitudes e instrumentos (2)

Los manómetros son instrumentos que nos indican el valor de la presión relativa que estamos utilizando.

Presión absoluta = P. atmosférica + P. relativa

El manómetro

mide esto

Magnitudes e instrumentos (3) Caudal: es la cantidad de fluido que atraviesa una sección de la

tubería en la unidad de tiempo.

Las unidades que se utilizan para el caudal son metros cúbicos por segundo (m3/s). Sin embargo, en los cálculos técnicos, suelen emplearse diferentes unidades, dependiendo del tipo de instalación. Las más habituales son litros por minuto (L/min), litros por segundo (L/s), metros cúbicos por minuto (m3/min) y metros cúbicos por hora (m3/h)..

Los instrumentos para medir el caudal se llaman caudalímetros.

Las magnitudes que usamos en neumática e hidráulica equivalen a otras magnitudes eléctricas que hemos usado anteriormente.

Caudal = Volumen / Tiempo

Magnitudes eléctricas

Magnitudes neumáticas e hidráulicas

Intensidad Caudal

Tensión (voltaje) Presión

Principios físicos

El aire, para presiones inferiores a 12 bares se comporta siguiendo la ley de los gases perfectos:

P * V = m * R * T

Si mantenemos constante la temperatura tenemos:

Si mantenemos constante la presión tenemos:

Si mantenemos constante el volumen tenemos:

P = presión (N/m2)V = vol. Específico

(m3/kg)m = masa (kg)R = cte. del aire

(286,9 J/kg * K)T = temperatura (K)

Modificando la presión, la temperatura cambia y viceversaP / T = cte.

Modificando la presión, el volumen cambia y viceversa

P * V = cte.

Modificando el volumen, la temperatura cambia y viceversa

V / T = cte.

Actuadores neumáticos. Tienen como función transformar la energía acumulada en el aire

comprimido en energía mecánica mediante un movimiento rectilíneo o de vaivén. Se denominan genéricamente cilindros.

Un cilindro es un tubo de sección circular constante, cerrado por sus extremos, en cuyo interior se desliza un émbolo solidario con un vástago que atraviesa uno de los fondos. El émbolo divide al cilindro en dos volúmenes llamados cámaras. Dispone de aberturas en las cámaras por las que penetra y sale el aire.

Los actuadores neumáticos se clasifican en dos grandes grupos: cilindros de simple efecto y cilindros de doble efecto.

En el cilindro de simple efecto, el aire introducido desplaza el pistón y el vástago con un movimiento lineal y produce una acción. El retroceso del pistón a la posición inicial se realiza mediante un muelle.

En el cilindro de doble efecto, el aire provoca tanto el avance como el retroceso del pistón y genera una acción en ambos sentidos.

La capacidad de trabajo de los cilindros viene determinada por dos magnitudes: la carrera y el diámetro.

La carrera (e) es el desplazamiento que efectúa el émbolo en el interior del cilindro. De ella depende la longitud (L) de desplazamiento del vástago.

El diámetro (D) determina la superficie del émbolo. Dada una determinada presión del aire, cuanto mayor sea la superficie del émbolo, mayor será la fuerza que ejerce el vástago, ya que:

empuje teórico

En el caso de los cilindros de doble efecto, además de producirse una fuerza en el avance del vástago, tal y como aparece en la expresión anterior, también se produce fuerza en el retroceso del vástago, y viene determinada por la siguiente expresión:

Donde: F= fuerza ejercida por el vástago (N); P= presión del aire (Pa); D=diámetro del émbolo (m) y d = diámetro del vástago.

Fuerza que ejerce el vástago

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Cilindro de simple efecto Cilindro de doble efecto

Fuerza teórica

Fuerza efectiva en el avance

Fuerza efectiva en el avance

Fuerza efectiva en el retroceso

p = Presión, N/m2.

S = Superficie del embolo

Fm = Empuje del muelle, N.

R = Radio del émbolo, mm2.

r = Radio del vástago, mm2.

V = Volumen cámara anterior del

cilindro.

V’ = Volumen cámara posterior del

cilindro.

;

L = Carrera del cilindro