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CICUITOS NEUMATICOS - Contenido educativo

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Subido el 12 de marzo de 2019 por Isabel L.

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Este ya es el último de las unidades didácticas de segundo bachillerato y este tema ya fue tratado en primero de bachillerato. 00:00:01

Por lo tanto, lo que vamos a hacer en esta presentación es ampliar aquellos contenidos que creemos que deben ser ampliados y mejorar un poco lo que ya se vio en primero de bachillerato. 00:00:13

Os remito a que le echéis un vistazo a los contenidos de primera bachillerato que también podéis encontrar en uno de mis blogs. 00:00:27

Principalmente vamos a volver a hablar de las propiedades físicas de los fluidos, de la simbología y vamos a hacer especial hincapié en este caso en las pérdidas de carga desde los circuitos hidráulicos. 00:00:39

Porque realmente los circuitos neumáticos, aunque sí que es cierto que también las tiene y por las mismas causas, son prácticamente despreciables. En cambio, los circuitos hidráulicos, por las características propias del agua, mucho más densa, mucho más pesada, etc., cobra un poco más de sentido hablar de esto que no se vio en su momento. 00:00:52

Y luego pues volveremos a hablar de ejemplos de aplicación de la neumática y de la hidráulica en nuestra vida cotidiana y pues os remito para mejorar todo lo que tengáis que mejorar y para entender conceptos y consolidar conceptos a que hagáis numerosos ejemplos, que es como más vais a utilizarlo. 00:01:13

También os recuerdo que ya el año pasado hicimos un sim y dijimos que es muy buena herramienta para diseño de circuitos neumáticos y para poder explicar y entender el funcionamiento de los circuitos neumáticos. 00:01:34

Y dicho esto, pasamos a ver las características de los fluidos que no conocemos, porque las que conocemos, que ya las vimos en el curso pasado, su composición, las distintas ecuaciones que rigen el aire, el aire comprimido que se entiende que es el aire, como una mezcla de gases que además son gases ideales, hablamos de la ecuación de estado y hablamos de algunas propiedades físicas importantes. 00:01:50

de los fluidos, sobre todo del aire. Caracterizamos sobre todo el aire como principal componente. 00:02:20

El problema es que el aire sí que es cierto que está formado aproximadamente por un 79% de nitrógeno y un 21% de oxígeno, 00:02:30

pero no son los únicos gases que forman parte del aire. En el aire hay otra serie de componentes que están en pequeñas proporciones 00:02:38

y que obviamos en el curso anterior, pero que en este vamos a empezar a tenerlos en cuenta. 00:02:47

Un componente del aire que dimos poca importancia en el curso anterior, pero que sí que es cierto que es el causante de numerosos fenómenos, es la humedad. 00:02:55

Yo creo que todos cuando hemos hablado de partes meteorológicas y cuando ha habido diferentes partes meteorológicas, etc., pues ha oído hablar de la humedad relativa del aire, etc. 00:03:06

Es decir, que el aire, el aire que nosotros tenemos, la atmósfera que nos rodea, pues tiene un cierto porcentaje de vapor de agua. 00:03:19

Y el vapor del agua, aunque nos parezca el vapor de agua, da más problemas de los que parece. 00:03:28

porque para empezar, al contrario que el nitrógeno y el oxígeno, no es un gas perfecto, es un vapor. 00:03:34

Entonces, pues todas las características que tiene, pues son diferentes. 00:03:43

Aparte, pues cuando hay cambios de presión, de temperatura, tiende a condensarse. 00:03:49

Entonces, con la finalidad de conocer la cantidad de agua que existe en un determinado, en el aire, 00:03:54

Pues se utiliza lo que se llaman los diagramas ciclométricos, que son, este es un caso, uno de ellos, ¿no? 00:04:04

Entonces nos van a permitir conocer las cantidades de agua que va junto con el aire. 00:04:11

Concreto para el caso de los sistemas neumáticos. 00:04:16

Bueno, en los sistemas neumáticos el aire tiene que estar comprimido. 00:04:19

Al comprimir el aire se suele condensar el agua. 00:04:23

Entonces, ese agua que aparece como consecuencia de la condensación puede corroer todo lo que son las válvulas y puede corroer todos los sistemas. 00:04:25

Por esa cuestión, en los equipos de alimentación de circuitos neumáticos se suelen poner filtros y se suelen tomar medidas para evitar que este aire pueda llegar a corroer, por ejemplo, las válvulas que ya son un costo importante y pueden dar lugar a problemas de corrosión. 00:04:37

O sea, es quizás lo más característico o lo más importante en cuanto a la humedad. 00:05:02

Otra característica de la cual no hablamos es la viscosidad. 00:05:13

Y no hablamos porque para el caso del aire, hablar de viscosidad resulta bastante irrisódico. 00:05:19

O sea, la viscosidad del aire se puede suponer que es despreciable prácticamente. El aire no es viscoso. Eso es cierto, eso es una realidad. Sin embargo, cuando hablamos del agua, las cosas cambian. 00:05:27

Porque, no del agua, sino los circuitos hidráulicos realmente, el fluido que forma parte del circuito no es agua. En la mayor parte de los casos es un tipo de aceite, son tipos de aceites. 00:05:41

Y para este caso, para estos aceites, que son los verdaderos fluidos que aparecen en los sistemas hidráulicos, la viscosidad sí que tiene mucha importancia. 00:05:55

Entonces, como no se puede paliar el concepto de viscosidad, lo hemos plasmado y como vemos, pues es una ecuación muy parecida a las ecuaciones de Fourier o otras ecuaciones de transporte. 00:06:09

La viscosidad está relacionada con, la inversa de la viscosidad concretamente es la fluidez y está relacionada con la posibilidad de que las distintas capas de fluido puedan fluir, puedan moverse. 00:06:25

Luego hay un esfuerzo cortante que va a estar relacionado con el gradiente de velocidad en una sección y esa constante proporcionalidad no es otra cosa que la viscosidad. 00:06:40

Por lo tanto, cuando hablamos de sistemas hidráulicos, la viscosidad va a cobrar una especial relevancia. Relevancia que no la tenían los sistemas neumáticos y que por ese motivo se obvió cuando se estudiaron los circuitos neumáticos en primero de bachillerato. 00:06:53

La viscosidad es más importante de las que nos puede ocurrir, nos puede aparecer en un principio, 00:07:16

porque no solamente nos está relacionada con esa resistencia al movimiento de las capas, 00:07:21

sino que podemos clasificar los fluidos, atendiendo a la viscosidad, en fluidos newtonianos y no newtonianos. 00:07:29

Hay fluidos que su viscosidad va a depender de la fuerza, o sea, que a medida que aumenta la fuerza, la viscosidad disminuye. 00:07:35

Estos son los fluidos no newtonianos. 00:07:44

Bueno, tienen algunas aplicaciones tecnológicas y por eso los he mencionado. 00:07:46

Lo normal es que los fluidos sean newtonianos y como consecuencia cumplan esa ecuación y además su viscosidad disminuye cuando aumente la temperatura. 00:07:53

Con lo cual la temperatura va a ser otro factor a tener muy en cuenta y muy en consideración en este tipo de circuitos, en los circuitos hidráulicos. 00:08:03

Pues ya digo que para los neumáticos no tiene especial relevancia. 00:08:13

Otra cuestión que tampoco tiene mucha relevancia en el caso de los sistemas neumáticos, porque realmente siempre vamos a tener más o menos el mismo tipo de régimen o lo vamos a poner nosotros, es este concepto de régimen. 00:08:22

Para los fluidos y para muchas otras cuestiones de tipo tecnológico, existe lo que se conoce con el nombre de teorema de Buckingham. 00:08:39

El teorema de Buckingham lo que hace es agrupación de variables para conseguir lo que se conoce con el nombre de números adimensionales. 00:08:47

Existen muchísimos números adimensionales que son muy utilizados en el mundo tecnológico, como el Nusselt, etc. 00:08:57

Pero quizá uno de los más populares y los más conocidos y el que tiene una relevancia muy importante sobre todo para el caso de los fluidos es el número de reinos. 00:09:04

El número de reinos relaciona las fuerzas de inercia con las fuerzas viscosas y por ello podemos calcular como la densidad por la velocidad y por el diámetro de una tubería dividido de la viscosidad, la viscosidad que la hemos definido anteriormente. 00:09:19

Dependiendo del valor de este número, se presentan dos tipos de régimen que van a tener muchísima importancia, sobre todo para cálculos posteriores. 00:09:42

El que tenemos aquí, que es el régimen turbulento, en donde digamos que los fluidos forman remolinos, se mueven un poco al azar, y el régimen laminar, en donde el desplazamiento de las capas de fluido se hace como las hojas de un libro. 00:09:54

Entonces, es el más importante, o sea, sería para reinos inferiores a 2000 se da el régimen laminar y para reinos superiores a 2000 se da el régimen turbulento. 00:10:10

Entonces, bueno, pues dependen de ese valor y lo que podemos ver, digamos que el efecto que tiene este número de reinos es el siguiente. 00:10:25

Pero el número de reinos no sabe conocer los cambios de régimen, sino que también puede afectar a otros cálculos como veremos más adelante. 00:10:34

Bueno, pues con esto hagamos un poco de repaso a la simbología hidráulica y neumática. 00:10:46

Os recuerdo que como en cualquier circuito, los elementos se pueden clasificar en elementos en generadores o elementos de alimentación, que son las rumbas y los compresores, que ya un poco hablamos de ellos en el curso pasado. 00:10:51

Podemos tener también elementos de protección y de acondicionamiento, filtros, depósitos, etc. 00:11:08

Y luego tenemos elementos actuadores y tenemos elementos de control y maniobra. Los elementos de control y maniobra, como en casi todos los circuitos, son los más interesantes porque, como su nombre indica, nos va a permitir ejercer ese control sobre el circuito y permitir que su funcionamiento cumpla los objetivos para el cual ha sido concebido. 00:11:14

concebido. Son válvulas, estos elementos son siempre válvulas. Las válvulas las vamos a 00:11:41

diferenciar en dos grandes tipos. Unas válvulas como las que tenemos aquí, que es la válvula de 00:11:48

simultaneidad y la válvula OR, que en realidad se pueden asociar a funciones lógicas. La función 00:11:54

lógica AND y la función lógica OR. Y otras válvulas, que son válvulas como las que tenemos 00:12:03

aquí que sirven un poco para realizar ese control, ese control, esa maniobra. Lo normal 00:12:09

son las 3, 2 y las 5, 2, aunque las demás también están. Y os recuerdo que el 3 se 00:12:15

refiere a, tenemos el primer número que se refiere al número de vías y el segundo número 00:12:25

que se refiere al número de posiciones. Entonces, un ata válvula 3, 2 significa que 00:12:31

tiene tres vías y dos posiciones, una válvula 5-2 es que tiene cinco vías y dos posiciones. 00:12:38

No es una regla, pero las válvulas 3-2 se asocian a cilindros de efecto simple, que 00:12:45

son los actuadores de los que vamos a hablar a continuación, y las válvulas 3-2 a efecto 00:12:52

simple y las 5-2 a efecto doble. Bueno, actuadores, veis que tenemos aquí distintos tipos de 00:12:59

actuadores y que ya os digo bueno los típicos efectos simple y doble efecto y luego aquí pues 00:13:12

tenemos un montón de símbolos, pálvulas de retroceso, pálvulas de otros tipos que bueno pues 00:13:19

que completan y mejoran la calidad de los diseños neumáticos y de los circuitos neumáticos. Antes 00:13:28

os he hablado del número de Reynolds y os he dicho que tiene mucha importancia para muchas 00:13:38

cuestiones. Os recuerdo la ecuación de Bernoulli que ya comentamos en el curso pasado y que es en 00:13:43

realidad una consecuencia del principio de conservación de la energía. También podríamos 00:13:49

poner pues la consecuencia del principio de conservación de la masa para el caso de los 00:13:56

fluidos y con estos dos principios sólo nos quedaría el principio de la conservación de 00:14:00

movimiento para establecer pues los tres equilibrios clave o los tres principios de 00:14:05

conservación clave que tenemos en cualquier sistema mecánico. 00:14:12

El número de reinos es también muy utilizado 00:14:17

para calcular las pérdidas de carga. ¿Por qué hablamos de pérdidas de carga? 00:14:20

O sea, cuando establecemos aquí, a través 00:14:24

del teorema de Bernoulli, dos puntos, siempre 00:14:28

hay que tener en cuenta de que hay 00:14:32

no toda la energía, o sea, no somos capaces de aprovechar el 100% 00:14:35

de energía. Siempre hay una cierta energía que se va a degradar y que son pérdidas energéticas y es 00:14:40

un poco lo que se asocia con las pérdidas de carga. ¿Cuál es el origen de estas pérdidas de carga? Pues 00:14:47

el origen de estas pérdidas de carga son las fricciones entre las distintas partes del 00:14:53

fluido y las fricciones del fluido con las paredes. ¿Eso qué ocurre? Que bueno pues para el caso de 00:15:00

los sistemas neumáticos, como apenas tienen viscosidad, pues estas fricciones pueden ser 00:15:06

despreciables, pero volvemos otra vez a que los sistemas hidráulicos en los que los fluidos 00:15:14

que vamos a utilizar son principalmente tipo aceite, pues sí que la viscosidad empieza 00:15:19

a tener una cierta trascendencia y como consecuencia de esa trascendencia es necesario tener en 00:15:27

cuenta esas posibles pérdidas de cargas en los circuitos para que nuestros cálculos 00:15:35

se ajusten a la realidad. Para hacer esos cálculos existen distintos abacos y distintas 00:15:39

formas de hacerlo, pero uno de los más interesantes es el denominado diagrama de Moody, que es 00:15:49

el que tenéis aquí. El diagrama de Moody, si os dais cuenta, aparece un cierto coeficiente 00:15:56

lambda que va a depender del número de reinos 00:16:02

entonces con ese coeficiente lambda 00:16:05

a partir de ese coeficiente lambda 00:16:08

vamos nosotros a poder calcular 00:16:09

las pérdidas de carga 00:16:12

y expresarlas en longitud de tubería 00:16:13

ya repito que para el caso concreto 00:16:15

de sistemas hidráulicos 00:16:20

pues si se comete 00:16:22

un error importante 00:16:26

si no se consideran 00:16:27

en el de neumáticos no demasiado 00:16:29

Pero para el caso de sistemas hidráulicos sí es necesario considerarlas. 00:16:31

Tenemos algunos ejemplos de aplicación de circuitos hidráulicos y circuitos neumáticos, el típico de la cinta transportadora, etc. 00:16:37

Entonces, ahí tenéis varios sistemas. 00:16:45

De todas formas, las aplicaciones y los diseños de los circuitos los vamos a hacer distintos ejemplos. 00:16:49

Y yo, desde luego, lo que sí que os recomiendo es que echéis un vistazo al Free Design del año pasado 00:16:57

y que utilicéis ese sistema, pues eso, tanto para la interpretación como para el diseño de los circuitos y la realización de cálculos. 00:17:02

Pues nada más, espero que os haya servido de ayuda. 00:17:13

Idioma/s:
Autor/es:: Isabel Lafuente
Subido por:: Isabel L.
Licencia:: Reconocimiento - No comercial
Visualizaciones:: 6
Fecha:: 12 de marzo de 2019 - 18:12
Visibilidad:: Público
Centro:: IES JAIME FERRAN
Duración:: 17′ 18″
Relación de aspecto:: 4:3 Hasta 2009 fue el estándar utilizado en la televisión PAL; muchas pantallas de ordenador y televisores usan este estándar, erróneamente llamado cuadrado, cuando en la realidad es rectangular o wide.
Resolución:: 1440x1080 píxeles
Tamaño:: 187.48 MBytes