Caudal de aire y consumo

Caudal de aire y consumo

Existen dos formas para expresar el consumo de aire de un cilindro o un sistema neumático. Uno es el consumo medio por ahora: esta cifra se utiliza para calcular el costo de la energía como parte del costo total del producto.

El segundo aspecto es el consumo máximo de un cilindro, que se usa para calcular el tamaño correcto de la válvula o, en caso de un sistema neumático, para calcular correctamente el tamaño de la unidad filtro-regulador-lubricador.

El consumo, en el caso del cilindro, se define como:

Consumo = superficie del embolo x longitud de la carrera x N° de carrera por minuto x presión absoluta.

Cuando el embolo se encuentra en uno de los puntos finales, el volumen de es cero. Cuando el cilindro realiza una carrera, ingresa en el una cantidad de aire capaz de llenar una cámara hasta alcanzar la presión relativa de trabajo con lo cual, a necesitaremos el volumen de la cámara multiplicado por el valor de la presión absoluta.

Según esto, el consumo de aire de un cilindro, en una sola carrera es:

Siendo:

• Q = Consumo de aire del cilindro.
• D = Diámetro del cilindro en cm.
• L = Longitud de la carrera en cm.
• P_abs= Presión absoluta en bar.

El resultado se nos dará en cm³/carrera.

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

Para que el resultado se expresado en Nl/carrera, tendremos que dividir el valor obtenido por 1000.

Deberemos tener en cuenta que:

• La energía neumática no suceder pérdidas.

Para seleccionar el tamaño de la válvula de un cilindro, es necesario a otra cifra: el caudal máximo o el caudal de pico. Este caudal se determinará por la velocidad máxima del cilindro.

 

En donde: 

• Qn = Caudal máximo.
• D = Diámetro del cilindro en mm.
• V = Velocidad en mm/s
• P = Presión de trabajo en bar. 

En esta expresión, para no dejar de lado las pérdidas de energía debida a fenómeno térmicos, se ha tenido presente lo referente a los cambios adiabáticos, es decir de, procesos sin intercambio de calor, procesos que tienen definidos por la fórmula P.V^K = Cte., donde K = 1,41 en el caso del aire. La tabla muestra las cifras reales que se obtienen para el consumo de cilindros de doble efecto. 

Ejemplo de cálculo: 
En un cilindro de 63 mm de diámetro, 500 mm de carrera, trabajando a 6 bar. ¿cuál será consumo real de aire a 15 ciclos por minuto?

Enlaces de interes

Simulador para neumática: https://goo.gl/cPjlyP
Material de estudio I: https://goo.gl/2FMf0j
Material de estudio II: https://goo.gl/Me6wWP
Plantilla Hoja Normalizada:Plantilla Word Hoja Normalizada 

Circuitos básicos, funciones elementales

Función de memoria

Una función muy común es perpetuar el accionamiento momentáneo de una válvula manteniendo la posición alcanzada hasta que otra señal momentánea la desconecte permanentemente.

En este ejemplo, vemos que actuador 1.0 avanzar a su vástago cuando sea presionado el pulsador de la válvula piloto 1.2, una vez que dicho pulsador deje de ser presionado el muelle hará retornar la válvula a su posición inicial dejando de enviar aire de piloto a la válvula de potencia  1.1, ésta última se mantendrá en dicha posición hasta que reciba una señal del lado contrario proveniente de la válvula piloto 1.3; momento en que la válvula de potencia 1.1 cambia de posición haciendo que el vástago del cilindro retroceda; la válvula de potencia 1.1 quedara nuevamente en una posición fija. A este tipo de accionamiento se denomina con memoria.

Funciones de tiempo

Una temporización neumática se basan el tiempo necesario para cambiar la presión de un volumen fijo, mediante el paso de un caudal de aire por un orificio.
Existen cuatro funciones distintas de tiempo:

1. Temporización a la conexión de una señal de presión.
2. Temporización arte conexión de una señal de presión.
3. Un impulso de presión a la conexión.
4. Un impulso de presión a la de conexión.

Temporización a la conexión

En la figura se ilustra cómo se puede retrasar una señal de presión. La señal en el orificio de salida de la válvula 2 aparece en un tiempo determinado después accionamiento de la válvula 1. Esto es debido a las válvulas de prescripción del caudal.

En este caso vemos que luego de presionar el pulsador de la válvula piloto 1.2 durante unos segundos recién entonces actuará la válvula de potencia 1.1 haciendo que el vástago del cilindro avance.

Temporización a la desconexión

El retraso en la vuelta a la posición normal de una válvula se obtiene como se ha descrito anteriormente, en vez de limitar el flujo de aire hacia el orificio piloto de la válvula, se practiquen su escape.

La figura se observa una temporización hablar de conexión de una seña, los el accionamiento de la válvula 1.2 el vástago del cilindro avance inmediatamente, pero para soltar la válvula, el vástago permanece rendido durante un periodo de tiempo regulable.

Impulso de presión a la conexión 

Si una señal desde una válvula  pasa por una válvula normalmente pero pilotada por la misma señal, no habrá presión a la salida de la última válvula. Sin embargo, si se retrasa su pilotaje, la señal puede pasar hasta que el pilotaje se produzca después de la temporización. La consecuencia es una señal de presión de duración regulable en la salida de la válvula normalmente abierta. En la figura aparece una señal de duración regulable en la salida de la válvula normalmente abierta 1.1 cuando la válvula 1.2 esta accionada.

 

Control del cilindro

Control manual

Cilindro de simple efecto

Accionamiento director y control de velocidad

Si un cilindro de simple efecto está conectado a una válvula 3/2 de accionamiento manual, y le sale cuando se acciona la válvula y retornar cuando la válvula se libera. Este es el llamado control directo. En el caso de un cilindro grande, se aplica la aplicación del caudal como se ha indicado en la figura.

La única forma regular la velocidad de la carrera de ida del embolo de un cilindro de simple efecto es reducir el caudal de entrada en el mismo. La velocidad de carrera de retorno, por medio del resorte, están raramente y limitada en la práctica.

Control desde dos puntos: función OR (O)

Un cilindro o una válvula pueden accionarse de dos maneras distintas: manualmente o por medio de una señal de circuito automático. Si las salidas de dos válvulas de 3/2 están ínter-conectadas con un empalme T, el aire procedente de una de las válvulas sale por el escape de la otra. La utilización de una palanca selectora de circuito evitar el problema.

Enclavamiento: función and (Y)

El en algunos casos, para permitir una operación determinada, es necesario que se cumplan dos condiciones. Un ejemplo típico podría ser el de una prensa neumática que se puede accionar sólo sita cerrada una cuerda de seguridad y sí se acciona la válvula manual. Para controlar la puerta de seguridad, se usa una válvula de 3/2 accionada mecánicamente. La entrada de la válvula de accionamiento manual está conectada con su salida, así que solamente tendremos señal cuando ambas válvulas estén accionadas manualmente.

En el caso de que las señales procedentes de cada una de las dos válvulas tengan también otro uso, como se muestra en el esquema se puede realizar la función AND mediante una válvula de 3/2 de accionamiento neumático.Una alternativa es usar una válvula de simultaneidad como se muestra en la siguiente figura.