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Gestión del Mantenimiento Neumática e Hidráulica ANTECEDENTES ¿QUE ES LA NEUMÁTICA? FUNDAMENTOS FÍSICOS EL AIRE COMPRIMIDO OBTENCIÓN Y DISTRIBUCIÓN TRATAMIENTO DEL AIRE COMPRIMIDO ELEMENTOS DE TRABAJO ELEMENTOS DE MANDO Y SEÑAL REPRESENTACIÓN GRÁFICA APLICACIONES/EJEMPLOS MANTENIMIENTO Neumática 1 Hidráulica ANTECEDENTES ¿QUE ES LA HIDRÁULICA? FLUIDOS HIDRÁULICOS PRINCIPALES COMPONENTES APLICACIONES/EJEMPLOS MANTENIMIENTO 2 3 SÍMBOLOS BÁSICOSVENTAJAS Y DESVENTAJAS Neumática e Hidráulica Fuelles de mano, para avivar el fuego de fundiciones o para airear minas de extracción de minerales. Hace más de 2000 años construyó una catapulta de aire comprimido. Antecedentes de la neumática Primera máquina neumática de Robert Boyle 1659 con la que comenzó una serie de experimentos sobre las propiedades del aire • La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. Los procesos consisten en incrementar la presión de aire y a través de la energía acumulada sobre los elementos del circuito neumático (por ejemplo las cilindros) y efectuar un trabajo útil. ¿Qué es la neumática? Fundamentos Físicos El aire es una mezcla de gases cuya composición volumétrica es aproximadamente la siguiente: 78 %Nitrógeno 20 % Oxigeno 1 % Hidrógeno Resto El aire comprimido El aire comprimido que se emplea en la industria procede del exterior. Se comprime hasta alcanzar una presión de unos 6 bares de presión, con respecto a la atmosférica (presión relativa). Obtención y distribución del aire comprimido Para producir aire comprimido se utilizan los compresores, que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado. Por tanto, aspiran el aire del ambiente y lo comprimen mediante la disminución del volumen. Por medio de un motor eléctrico o de combustión internacalder ín Pistón compres or Manómetr o Tipos de Compresores 1. Los que trabajan según el principio de desplazamiento, obteniéndose la compresión en un lugar hermético por reducción del volumen (émbolo). 2. Los que trabajan según el principio de la dinámica de los fluidos, al entrar el aire aspirado por un sitio y comprimido como consecuencia de la aceleración de la masa (turbina). Calderín El complemento del compresor es el depósito, calderín o acumulador y tiene las siguientes funciones: 1. Amortiguar las pulsaciones del caudal de salida de los compresores alternativos. 2. Permitir que los motores de arrastre de los compresores no tengan que trabajar de manera continua, sino intermitentemente. 3. Hacer frente a las demandas puntuales de caudal sin provocar caídas en la presión. Distribución del aire comprimido: Tuberías Las máquinas y mecanismos neumáticos se abastecen del aire comprimido proporcionado por un compresor a través de las tuberías Su cálculo debe ser riguroso teniendo en cuenta una serie de elementos como: a) El caudal. b) La longitud de las tuberías. c) La pérdida de presión admisible. d) La presión de servicio. Tratamiento del aire comprimido Agua Desgaste prematuro en componentes neumáticos. Deterioro a las tuberías flexibles Favorece la formación de hielo en bajas temperaturas Impurez as Solidas Dañan las juntas Dañan las partes móviles de los componentes El aire comprimido contiene impurezas que pueden producir perturbaciones en el funcionamiento y un rápido deterioro de las instalaciones neumáticas. Estas impurezas están formadas por polvo, agua, óxido y aceite procedente de la lubricación del compresor. Estación de Compresión 1. Separación del Agua 1.1 Secado por Absorción -Procedimiento de secado puramente químico -Instalaciones de bajo consumo de aire Los efectos negativos que los condensados de vapor de agua producen en las instalaciones neumáticas, hacen necesaria su eliminación. 1. Secado por Absorción 2. Secado por Adsorción 3. Secado en Frío Separación del Agua 1.2 Secado por Adsorción • Se basa en la fijación de las moléculas de H2O a las paredes de un elemento poroso compuesto por dióxido de silicio. • Formado por dos depósitos, mientras uno esta activo, el otro se regenera o seca usando para ello aire caliente • No puede entrar aceite • El elemento adsorbente se renueva cada dos años aproximadamente 1.3 Secado en Frío -La separación del agua se realiza por enfriamiento. -El aire es enfriado hasta 2°C -A la salida se instala un separador que evacua condensados al exterior. -Después se instala un filtro que retiene el aceite. - El aire seco y filtrado entra en el secundario del intercambiador. 2. Unidad de Mantenimient o 2.1 Filtro Elimina las últimas impurezas que pueda llevar el aire.También llamada de tratamiento final del aire comprimido, se coloca al comienzo de la aplicación neumática. Formada por: - Filtro - Válvula reguladora de presión - Lubricador Unidad de Mantenimiento 2.2 Regulador de Presión Reduce la presión de la red al nivel requerido de la instalación y lo mantiene constante. 2.3 El Lubricador Incorpora el aire comprimido una fina niebla de aceite para lubricar las partes móviles de los componentes neumáticos. 3. Distribución del aire comprimido Lo normal es que exista una sola estación de compresión y que el aire se distribuya a los puntos de utilización a través de tuberías 3.1 Dimensionado de la Red PARAMETROS A CONSIDERAR Caudal máximo solicitado -Dificultad del tendido -Caída de presión admitida -Presión del servicio -Longitud de tubería Caída de presión < 0.1 bar Presión Óptima 7bar 3.2 Tendido de la Red Para el tendido de la Red principal se adoptan tres sistemas - Circuito Abierto - Circuito Cerrado - Circuito de redes mixto Elementos de Trabajo El aire comprimido se emplea para accionar cilindros o motores neumáticos que se encargan de transformar la energía neumática en energía mecánica. Motores neumáticos 1. Paletas 2. Pistones, axiales o radiales 3. Engranajes, rectos o helicoidales Cilindros neumáticos 4. Simple Efecto 5. Doble Efecto Motores neumáticos Son máquinas que transforman la potencia neumática en potencia mecánica rotativa. • Proporcionan una marcha suave y continua, exenta de vibraciones. • Son insensibles a las severidades atmosféricas. • Son fácilmente regulables en velocidad y reversibles. • Pueden protegerse fácilmente contra sobrecargas. •Son de bajo mantenimiento y de construcción compacta. 1 Motores Neumáticos 2 3 Cilindros neumáticos El funcionamiento de los cilindros neumáticos se basa en el movimiento de avance y retroceso de un pistón o émbolo dentro de una cámara provocado por la entrada y/o salida de aire comprimido en el interior de dicha cámara, lo que provoca un empuje en dicho pistón que lo hace mover. Por ello son denominados elementos lineales. Velocidad entre 0.1 y 1 m/s. 2 1 Cilindros Neumáticos Los elementos de señalización y mando modulan las fases de trabajo de los elementos de trabajo y se denominan válvulas. Elementos de Mando y Señal Tipo de mando neumático Mandos manuales El pulsador y el pedal se utilizan como un medio para cambiar la posición de forma manual, construyéndose en forma de seta. Accionamiento secundarios En estos casos, las válvulas se equipan con medios de cambio de posición provenientes de una señal eléctrica que excita un relé o mediante la inyección de una salida de aire a presión ( mando neumático) Finales de carrera Este tipo de mandos tiene un accionamiento(palanca, leva o rodillo, resorte) que es accionado por un objetivo cuando entra en contacto con el, de forma que se mantiene en dicha posición inestable mientras se produzca Representación Grafica Cuidados para la Unidad de Mantenimiento Filtro de aire comprimi do • Debe examinarse periódicamente el nivel del agua condensada, porque no debe sobrepasar la altura indicada en la mirilla de control. De lo contrario, el agua podría ser arrastrada hasta la tubería por el aire comprimido. Regulador de presión • Siempre que esté precedida por un correcto sistema de filtrado, no necesita más mantenimiento que comprobar la ausencia de fugas. Lubricador de aire comprimido • Verificar el nivel de aceite y, si es necesario, añadir hasta el nivel marcado. Los filtros de plástico y los recipientes de los lubricadores no deben limpiarse con disolventes, dado que pueden dañarlos. Para los lubricadores, utilizar únicamente aceites minerales de la viscosidad y componentes adecuados. Mantenimiento General Los intervalos para el servicio de mantenimiento dependen de: • Duración del funcionamiento del sistema • Desgaste de cada uno de los elementos • Circunstancias ambientales. Los trabajos de mantenimiento que se indican a continuación deberán realizarse con frecuencia y en intervalos pequeños. • Controlar el filtro. • Evacuar el agua condensada. • Controlar el desgaste y la suciedad en unidades emisoras de señales. Mantenimiento General Los trabajos de mantenimiento que se indican a continuación pueden realizarse en intervalos más prolongados: • Comprobar el grado de desgaste de las tuberías en las zonas móviles. • Controlar el apoyo del vástago en los cilindros. • Limpiar y sustituir filtros. • Controlar el funcionamiento de las válvulas de seguridad. • Controlar las sujeciones. Mantenimiento de Instalaciones Un diseño adecuado y un dimensionamiento correcto evitará problemas y ahorrará consumo energético. Eso incluye la elección del tipo de Compresor, nº y volumen de los depósitos de aire comprimido, etc. La ubicación del Compresor o Compresores debe facilitar su refrigeración, y la una correcta aspiración de aire fresco. Lleve perfecto control del Compresor de la Instalación, incluyendo comprobaciones de su nivel de aceite y sustituciones periódicas. Si ese tipo de Compresor lleva Separadores de Aire / Aceite, deben ser sustituidos cuando su presión de trabajo sea superior a la indicada. Usar el aceite recomendado por el fabricante. Los filtros de entrada de aire al compresor deben ser limpiados y sustituidos de acuerdo a los datos del fabricante y en función de su Plan de Mantenimiento Preventivo. Mantenimiento de Instalaciones Las Trampas de Drenaje automáticas o manuales deben ser comprobadas de forma habitual. Revise y sustituya los filtros de aire del Sistema Neumático cuando aumente su presión de trabajo. Como mínimo deben ser revisados a fondo anualmente. Comprobar, a ser posible monitorizando de forma continua, la presión y el flujo del aire a presión, así como su filtrado, como garantía de la calidad del aire suministrado a los equipos neumáticos de la instalación, para evitar averías y paradas, reducir gastos y alargar su vida útil. Revise a fondo las Fugas del Circuito Neumático, en especial en Conectores, acoplamientos, extensiones, actuadores neumáticos, válvulas, filtros, medidores de presión y/o caudal neumático, etc. Aplicaciones Aplicaciones Móviles: • Tractores • Grúas • Retroexcavadoras • Camiones recolectores de basura • Frenos y suspensiones de camiones • Vehículos para la construcción • Montacargas Aplicaciones Aplicaciones Industriales: • Maquinaria para la industria plástica • Maquinaria para la elaboración de alimentos • Equipamiento para robótica y manipulación automatizada • Maquinaria para la minería • Maquinaria para la industria siderúrgica Aplicaciones Aplicación Automotriz: • Suspensión • Dirección Aplicación Aeronáutica: • Trenes de aterrizaje • Frenos • Equipos de mantenimiento aeronáutico Aplicaciones Aplicación en Medicina: • Instrumental quirúrgico • Mesas de operaciones • Camas de hospital • Sillas • Instrumental odontológico Otros: • El control de apertura y cierre de puertas: en vehículos de servicio público. • En las atracciones de feria. • Máquinas y herramientas de aire comprimido: Taladrados neumáticos, Ciencia que estudia el comportamiento de los fluidos en función de sus propiedades específicas. Hidráulica Antecedent es • Las primeras aplicaciones que tuvo la Hidráulica en la sociedad fueron la Rueda Noria y el molino de viento La primera bomba construida por el hombre fue la jeringa y se debe a los antiguos egipcios, quienes la utilizaron para embalsamar las momias. • En 1643 Torriceli, alumno de Galileo enuncia la ley del flujo libre de líquidos a través de orificios. 1650 Blaise Pascal formula la ley de distribución de la presión de un liquido En los años posteriores a 1850 las grandes ciudades de Inglaterra instalaron centrales de suministros de energía hidráulica, la cual era distribuida a grandes distancias por tuberías hasta las fabricas donde accionaban molinos, prensas, laminadores y grúas. Propiedades especificas de los fluidos - Carencia de forma propia; lo mismo que los gases, los líquidos adquieren la forma del recipiente que los contiene y el trabajo exigido para tal menester es muy pequeño. - Incompresibilidad; contrariamente a los gases, los líquidos son prácticamente incompresibles, por lo que una pequeña variación de volumen produce un notable salto de presión. Fluidos Hidráulicos Es un líquido transmisor de potencia que se utiliza para transformar, controlar y transmitir los esfuerzos mecánicos a través de una variación de presión o de flujo. Propiedades • Si la Fluidez y la incompresibilidad eran las únicas características requeridas, cualquier líquido no muy denso se podría utilizar en un sistema hidráulico • Un líquido satisfactorio para un sistema particular debe poseer otras propiedades Principales Componentes del Sistema Hidráulico Principales componentes: •Bomba •Válvula de Seguridad •Filtros •Cilindro •Motor •Depósito Símbolos Básicos La norma UNE-101 149 86, se encarga de representar los símbolos que se deben utilizar en los esquemas neumáticos e hidráulicos. La norma establece las reglas de representación de las válvulas así como su designación. Símbolos Básicos Símbolos Básicos Ejemplo- Herr-Voss Válvulas Check Bombas Motor Cilindros de simple efecto, o actuadores Cilindros de simple efecto, o actuadores Válvulas distribuidoras y cilindro Mantenimiento de Hidráulica Ventajas y Desventajas sistema Neumático Ventajas y Desventajas sistema Hidráulico ¿Cuál es el mensajeGracias Neumática e Hidráulica Slide 2 Slide 3 Símbolos básicos Ventajas y desventajas Antecedentes de la neumática ¿Qué es la neumática? Slide 7 El aire comprimido Obtención y distribución del aire comprimido Tipos de Compresores Calderín Distribución del aire comprimido: Tuberías Tratamiento del aire comprimido Estación de Compresión 1. Separación del Agua Separación del Agua 1.3 Secado en Frío 2. Unidad de Mantenimiento Unidad de Mantenimiento 3. Distribución del aire comprimido 3.2 Tendido de la Red Elementos de Trabajo Motores Neumáticos Slide 24 Cilindros Neumáticos Slide 26 Slide 27 Slide 28 Cuidados para la Unidad de Mantenimiento Mantenimiento General Mantenimiento General Mantenimiento de Instalaciones Mantenimiento de Instalaciones Aplicaciones Aplicaciones Aplicaciones Aplicaciones Slide 38 Antecedentes Slide 40 Propiedades especificas de los fluidos Fluidos Hidráulicos Propiedades Principales Componentes del Sistema Hidráulico Símbolos Básicos Símbolos Básicos Símbolos Básicos Ejemplo- Herr-Voss Slide 49 Slide 50 Slide 51 Slide 52 Mantenimientode Hidráulica Ventajas y Desventajas sistema Neumático Ventajas y Desventajas sistema Hidráulico Slide 56
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