Cálculos para actuadores neumáticos

EQUIPO 8ALDO A. MARQUINA

RAMÓN FIGUEROA

JOSÉ M. VISOSO

EMMANUEL BAHENA

BÁRBARA HIDALGO

CONCEPTOS BÁSICOS DE NEUMÁTICA FUNDAMENTOS FÍSICOS

AIRE:-Aprox. 78 Vol% de nitrógeno-Aprox. 21Vol% de oxígeno

AIRE NORMAL:-Temperatura normal Tn: 273.15K tn: 0°C-Presión normal Pn:101325Pa=1.01325bar

LEY DE NEWTON

Donde:F= fuerza (N)m= masa (Kg)a= aceleración (m/s2)

PRESIÓN

Donde:P= presión (Pa)F= fuerza (N)A= área (m2)

Presión atmosférica (Patm) -sobrepresión(Pe>0) -subpresión(Pe<0)

PROPIEDADES DEL AIRE

LEY DE BOYLE-MARIOTTE

𝑃 1𝑉 1=𝑃 2𝑉 2=𝑃3𝑉 3=𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒

LEY DE GAY-LUSSAC

V1=volumen en T1

V2=volumen en T2

ECUACIÓN GENERAL DE LOS

GASES

𝑃1𝑉 1𝑇 1

=𝑃 2𝑉 2𝑇 2

Pcte.= variación isobáricaVcte.= variación isocóricaTcte.= variación isotérmica

PROPIEDADES DE LOS CILINDROS

FUERZA DEL ÉMBOLO

CARRERA VELOCIDAD DEL ÉMBOLO

CONSUMO DE AIRE

FUERZA DEL ÉMBOLO

La fuerza ejercida por el émbolo de un cilindro depende de:

Presión de aireResistencia por fricción de los

elementos estanqueizantes

Diámetro del cilindro

Se calculan 2 tipos de fuerza:

Fuerza teórica

Fuerza efectiva o real

Fuerza es todo aquello capaz de deformar un cuerpo o de modificar su estado de reposo o de movimiento.

FUERZA TEÓRICA

Donde:Fteo= fuerza teórica del émbolo (N)A= superficie útil del émbolo(m2)P= presión de trabajo (Pa)

FUERZA EFECTIVA O REAL

CILINDRO DE DOBLE EFECTO Carrera de avance:

Carrera de retroceso:

Donde:Fef= fuerza del émbolo efectiva (N)A= superficie útil del émbolo (m2)A‘= superficie útil anular del émbolo (m2)P= presión de trabajo (Pa)FR= fuerza por fricción(aprox. 10% de Fteo) (N)FM= fuerza del muelle recuperador (N)D= diámetro del cilindro (m)d= diámetro del vástago (m)

𝑨=𝑫𝟐∗𝝅

𝟒

𝑨 ′=(𝑫𝟐−𝒅𝟐)∗𝝅

𝟒

CILINDRO DE SIMPLE EFECTO:

CARRERALongitud de carrera

La carrera es la distancia recorrida por el émbolo entre sus dos posiciones extremas. No debe exceder de 2000 mm.

Cuando la carrera es muy larga, el esfuerzo mecánico del vástago y de los cojinetes de guía es muy grande, por lo que podrían sufrir pandeo.Para evitarlo se deben usar vástagos de diámetro superior a lo normal.

Cilindros normalizados

Normas DIN ISO 6431 y 6432 establecen que la carrera puede diferir de la carrera indicada debido a las tolerancias de fabricación. Estas tolerancias siempre son positivas. En la tabla constan las desviaciones admisibles exactas.

Norma aplicable

Diámetro del émbolomm

Carreramm

Desviación admisible de la carreramm

DIN ISO 6432 8, 10, 12, 16, 20, 25

...500 +1,5

DIN ISO 6431 32, 40, 50 ...500 +2

32, 40, 50 500...1250 +3,2

63, 80, 100 ...500 +2,5

63, 80, 100 500...1250 +4

125, 160, 200, 250, 320

...500 +4

125, 160, 200, 250, 320

500...1250 +5

VELOCIDAD DEL ÉMBOLO

La velocidad del émbolo de los cilindros neumáticos depende de:

CONTRAFUER

ZA

SECCIÓN ENTRE LA

UNIDAD DE

MANIOBRA Y

DE TRABAJO

CAUDAL DE

LA VÁLVULA

DE MANIOBRA

AMORTIGUACIÓ

N DE FINAL DE

CARRERA

PRESIÓN DE

AIRE

LONGITUD DE

LOS CONDUCTOS

VELOCIDAD MÁXIMA DE 10 m/s (CILINDROS DE IMPACTO)

---REDUCIDA MEDIANTE VÁLVULAS DE ESTRANGULACIÓN Y ANTIRRETORNO

---AUMENTADA CON SISTEMAS DE ESCAPE RÁPIDO

CONSUMO DE AIREGASTO O CAUDAL

¿Qué es?Se define como el volumen de un fluido ΔV que pasa por un área dada en la unidad de tiempo Δt. Sus unidades en el sistema internacional son los m³/s

Donde:Q= caudal volumétrico (m3/s) V= volumen (m3)t= tiempo (s)A=áreaS= longitud

Remplazando tenemos:

Vel= velocidad

𝑽=𝑨∗𝑺𝑽𝒆𝒍=

𝑸𝑨

𝑸=𝑽𝒕

𝑸=𝑨∗𝑽𝒆𝒍

𝑨=𝑸𝑽𝒆𝒍

Por lo tanto:

Para neumática

En una tubería:

𝑸=𝑽𝒕

o

El consumo de aire de un cilindro es:

[Para una sola carrera ]

El consumo para un ciclo será doble (carreras de ida y vuelta) ya que a niveles prácticos resulta despreciable el volumen del vástago en la carrera de retroceso y, en todo caso, dicho volumen compensa el de la tubería del circuito de alimentación del cilindro.

𝑸=𝑺∗𝑳∗𝑷𝒂𝒃𝒔

𝑸=(𝝅∗𝑫𝟐)

𝟒∗𝑳∗𝑷𝒂𝒃𝒔

GRACIAS POR SU ATENCIÓ

N

BIBLIOGRAFÍA

https://1mecanizadoelarenal.files.wordpress.com/2011/09/neumatica-festo.pdf

http://personales.unican.es/renedoc/Trasparencias%20WEB/Trasp%20Neu/T12%20CILINDROS%20OK.pdf

http://roble.pntic.mec.es/jpoi0000/apuntes-t5.pdf