SELECCIN CONVENIENTE DE COMPONENTES NEUMTICOS

1) Situacin de los puntos de consumo

Lo primero es realizar un pequeo esquema con la distribucin en planta de la nave y los puntos de consumo, con vistas a ir generando la red de distribucin. Se puede aprovechar para ir haciendo un listado de los componentes con sus consumos y caractersticas

2) Requisitos de presin de los diversos dispositivos neumticos

Aunque en el apartado siguiente veremos cmo dimensionar los actuadores neumticos, para los elementos utilizados comnmente, existen gran cantidad de tablas que nos informan acerca de su consumo, la potencia que requieren, las presiones de trabajo, que permiten elegir los elementos directamente reduciendo los clculos al mnimo.Ha de tenerse presente que todas las herramientas neumticas utilizan el aire, o en su descarga a travs de un orificio, o trabajando sobre un pistn para realizar trabajo.

3) Purificacin del aire comprimido.

Antes de cada toma de consumo (entre las mquinas-herramienta y la red secundaria) se aaden elementos para preparar el aire justo antes de su consumo. El equipo de acondicionamiento para ellas incluye secadores, filtros y reguladores de presin. La seleccin va acompaada del tipo de herramienta empleada y la aplicacin. Generalmente los recomienda el fabricante de la herramienta.

4) Tiempo de funcionamiento de los elementos

Cada dispositivo presenta un factor de utilizacin, en funcin de la cadena productiva y del operario que lo usa. Se utiliza para no sobredimensionar en exceso la red, ya que, como norma general, no utilizaremos todos los equipos simultneamente a su mxima potencia. El usuario debera informar del ciclo de trabajo de cada herramienta.

5) Factor de utilizacin (use factor)

Es el valor del tiempo de uso para cada punto de consumo (conocidas las condiciones de trabajo de la herramienta asociada). La experiencia ensea que es prcticamente imposible determinar este factor a priori. Por tanto, es preciso ser flexible en el clculo del depsito y de la regulacin y tamao del compresor.

6) Fugas admisibles

Es difcil determinar un valor esperado de fugas en la instalacin, ya que dependen del nmero y tipo de conexiones, de la presin de trabajo, la calidad y los aos de la instalacin. Como regla general, muchos puntos de consumo con necesidades de caudal bajas tendrn muchas ms fugas que pocos con necesidades altas. Instalaciones bien conservadas presentan normalmente fugas del 2 al 5%. Con varios aos de servicio pueden llegar a fugas del 10% y con mal mantenimiento, se puede alcanzar un 25%.

8) Ampliacin de instalaciones

En la mayor parte de las ocasiones no viene de ms sobreestimar el tamao de las conducciones principales y de algunos elementos debido a la probabilidad de una ampliacin de las instalaciones en el corto/medio plazo

CLCULO DE ACTUADORES

Como ya he dicho anteriormente, en la mayora de los casos, para herramientas neumticas no necesitaremos realizar clculos, ya que los fabricantes nos proporcionarn las caractersticas necesarias, pero en otras ocasiones necesitaremos calcular los elementos, generalmente cuando se trate de actuadores. Las fases de clculo y diseo de los actuadores neumticos que se han de considerar son:

1) Seleccin del actuador (lineal o rotativo), en funcin de la carga problema y dimensionamiento.2) Determinacin del flujo msico (normalmente caudal) requerido. Este paso implica una descripcin en cuanto a tiempos de las distintas fases.3) Obtencin de la presin de trabajo de la instalacin en sus distintas partes.4) Tipo y velocidad de giro del accionamiento del compresor.5) Seleccin del acumulador.6) Descripcin detallada del resto de equipos auxiliares.7) Consideraciones adicionales (ruido, prdidas de caudal,).

Clculo del consumo de aire

Otra caracterstica importante es la cantidad de aire a presin necesaria para el funcionamiento de un cilindro. La energa del aire comprimido que alimenta los cilindros se consume en forma de trabajo y, una vez usado, el aire se expulsa a la atmsfera por el escape. El consumo terico de aire de un cilindro es el volumen consumido por ciclo de trabajo.Un ciclo de trabajo se refiere al desplazamiento del mbolo desde su posicin inicial hasta el final de su carrera de trabajo, ms el retorno a su posicin inicial.Dimensionado el actuador o actuadores del circuito, se podr definir la cantidad de aire requerida. Esta cantidad de aire es funcin del tiempo de duracin de cada fase o de la frecuencia de realizacin de una determinada tarea (movimiento lineal de una carga) o la velocidad de giro requerida (movimiento rotativo).Se debe tener en cuenta que la cantidad de aire requerido se encuentra a una cierta presin. Por tanto, se habla de cantidad de aire en Condiciones Normales (subndice 0, como se defini al principio del captulo). As se unifica el criterio, pasando el aire a presin atmosfrica. Para este clculo, se usa la ecuacin de los gases perfectos de la frmula 1.3. De hecho, esta frmula tiene bastante ms inters en neumtica si se dividen ambos trminos por la variable tiempo, quedando:

Tambin se ha de considerar que la densidad del aire vara en funcin de la presin y de la temperatura de trabajo. En cualquier libro de termodinmica podemos encontrar tablas que recoge dicha evolucin.

Datos de nuestros pistones

1) Conversin de litros de aire a presin en litros de aire libre

Con la siguiente frmula pasamos a las condiciones estndar una cantidad de aire a presin para calcular consumos, ya que este valor se usa para dimensionar componentes.

Donde:

- Q1= Litros de aire comprimido a presin P.- Q = Litros de aire libre.- P = Presin del aire comprimido en Kg/cm2.

2) Gasto de cilindros neumticos

Donde:

- Q= Litros de aire libre en l/min.- D = Dimetro del mbolo en mm.- L = Carrera del cilindro en mm.- P = Presin del aire en Kg/cm2.- t = Tiempo en realizarse la carrera.

Calculamos el caudal en los 2 actuadores

Pistn 1

Pistn 2

Finalmente, cada fabricante acaba proponiendo la forma de calcular el caudal o cantidad de aire requerida en funcin de la geometra y caractersticas de sus productos. En la tabla siguiente vemos el consumo de aire en un cilindro en funcin de la presin de trabajo y el dimetro del mbolo.

Tabla de Consumo de aire para cilindros neumticos.

Para disponer de aire y conocer el gasto de energa, es importante conocer el consumo de la instalacin. Para una presin de trabajo, un dimetro y una carrera de mbolos determinados, el consumo de aire se calcula como sigue: Relacin de compresin Superficie del mbolo CarreraLa relacin de compresin ?e2/?e1 se calcula de la forma siguiente:

Con ayuda de la tabla de la figura siguiente, se pueden establecer los datos del consumo de aire de una manera ms sencilla y rpida. Los valores estn expresados por cm de carrera para los dimetros ms corrientes de cilindros y para presiones de 200 a 1.500 kPa (2 15 bar). El consumo se expresa en los clculos en litros (de aire aspirado) por minuto.

Esquema neumtico

Esquema de mando - Fuerza

Diagrama de fase

Diseo de secuencia

A+,B+,B-,A-