integrated pneumatic and hydraulic systems · Éste principio, parte con un antecedente histórico...

Atlantic International University ID: UD45617SEL54477

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INTEGRATED PNEUMATIC AND HYDRAULIC SYSTEMS

Fernando Ignacio Tapia Ramírez e-mail: [email protected]

+56 9 88155623 – Chile

Ingeniero Electrónico Magister E.C.M. Física

Magister en Ciencias de la Educación

Estudiante de Doctorado en Ingeniería Electrónica, A.I.U. 2017


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RESUMEN:

La robótica, como tal, es una disciplina que integra una relación entre tecnologías

mecánicas, electrónicas y computacionales. Una de sus etapas que concede el movimiento

de sistemas, puede ser la utilización de actuadores neumáticos e hidráulicos, sin embargo,

existen en el comercio una gran variedad de alternativas funcionales que se ofrecen

logrando concebir movimientos de varias maneras, logrado articular diversos mecanismos.

En el documento expuesto a continuación, se encontrará un recorrido temático asociado a

la presentación funcional de los sistemas hidroneumáticos, como también la posibilidad de

contar con sistemas actualizados para el control de actuadores lineales o rotativos.

PALABRAS CLAVE: Oleohidráulica, Neumática, Válvulas, Mecanoconversión,

Termodinámica.


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INDICE

Indice 3

Introducción 4

2.1 El Principio de Pascal. 5

La transmisión y conversión de potencia. 5

2.2 La compresión y el compresor y sus métodos. 6

2.3 Técnicas de Selectividad de un compresor. 9

2.4 Normativas a Seguir para la calidad del aire comprimido. 11

2.5 La red de Aire comprimido, en forma real. 12

Normograma (ábaco), para el dimensionamiento de un ducto adecuado para

la red de aire comprimido 14

2.6 La bomba Oleohidráulica. 15

2.6.1 Bomba de bolas y Pistones 15

2.6.2 Bomba engranajes y Lobulares 16

2.7 la red oleohidráulica 16

Síntesis de las etapas existentes en la topología de la red hidráulica. 18

2.8 Síntesis con diagrama comparativo de fuentes energéticas. 19

El hardware de la hidroneumática y sus consecuencias en los circuitos. 21

4.1 Normas para la Rotulación de la Electroneumática 28

4.2 Accionamiento Simple Manual, de un cilindro de Simple efecto. 28

Circuitos hidráulicos y neumáticos. 28

4.3 accionamiento memorizado neumáticamente 29

4.4 Accionamiento Electroneumático simple 29

4.5 Accionamiento Electroneumático con Memoria Electromecánica. 30

4.6 Lógica Binaria, en un contexto Electromecánico, para la Neumática. 30

4.6.1 compuerta and 31

Ejemplos de topologias para la conversión de movimiento. 32

Ejemplos de diseños de hidroneumática aplicados. 35

Grúa Impulsada por Hidráulica y traccionada por Cilindro 35

Conclusiones 39

Referencias 40


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4

1 INTRODUCCIÓN

La automatización de sistemas como tal, nos ha ofrecido a lo largo de la historia una serie

de alternativas para conseguir movimiento. Una de ellas, partió por ejemplo con la impulsión

animal, para poder succionar agua de un pozo, personas moviendo remos, al interior de

una embarcación o también, sistemas de movimiento rotacional, como lo fueron los

sistemas impulsados por un pedal. Sin embargo, todos ellos, tienen la característica común

de que si los analizamos nos encontraremos con la base, de que corresponden a

movimientos lineales o una conversión de linealidad a movimiento rotativo.

En el recorrido temático que se expondrá a continuación, se dará a conocer la funcionalidad

de éstos hasta luego finalizar exponiendo partes y piezas reales que nos permiten controlar

dispositivos actuales.


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5

2 LA TRANSMISIÓN Y CONVERSIÓN DE POTENCIA. 2.1 El Principio de Pascal. Para comprender la forma de como desplazamos objetos o conseguimos movimientos a

través de un fluido, primero que todo, se tomará como referencia el principio de Pascal:

“La presión en cualquier punto de un líquido cerrado es igual en todos sus puntos”.

2

2

1

1

S

F

S

F

Éste principio, parte con un antecedente histórico muy relevante, que origina las bases de

la Hidroneumática, y es el hecho de usar fluidos, para la transmisión de movimiento. En el

caso de la cultura Griega por ejemplo, tenemos que un invento muy relevante utilizado

para la cuantificación del tiempo, corresponde al “Clepsidra”, referenciado en la imagen:


.

6

Imagen: Reloj Girego. Fuente: [1]

El Clepsidra, es un dispositivo que para poder operar, lo hacía “desplazando un eje” vertical,

el cual lo hacía a medida que el nivel de agua en su interior permitía flotabilidad. Desde el

punto de vista matemático, lograron hacer una relación entre:

𝜂 → Δ𝑉 → Δy

Donde logramos evidenciar, una relación entre viscosidad del agua que se desplaza,

variación de volumen y variación de altura, la cual mueve un mecanismo graduado que nos

indica “el tiempo vivenciado”, dicha evidencia, nos deja en claro, que existió por mucho

tiempo, la noción clave de manera no formal que podemos desplazar objetos a través de la

relación con un fluido.

2.2 La compresión y el compresor y sus métodos.

Para comprender la funcionalidad del compresor, inicialmente es necesario definir el

concepto de presión, pero con un sustento infinitesimal, dicho sustento se hace a través

de una expresión Integro diferencial donde la presión sobre una superficie Sp en un punto

P, producida por una fuerza F,


.

7

𝑝 = lim𝑑𝑖𝑎𝑚𝑆𝑝→0

∫ 𝐹(𝑃) ×�⃗� 𝑑𝑠𝑆𝑝

𝐴(𝑆𝑝)

Donde �⃗� , es normal a la superficie descrita.

Si ahora nos encargamos de reducir el “volumen de una superficie encerrada”, implicará

un aumento de presión, que podemos modelar de la siguiente manera:

Figura: Demostración gráfica de 1 (Pa) [2]

De tal forma que si ajustamos según la figura, la posición de “X”, en la superficie de

contacto en movimiento S, por medio de la Fuerza F, notaremos que la sustancia

encerrada, ejercerá una presión p, sobre la superficie S.

Si aplicamos ahora una Fuerza de magnitud de 1 (N) sobre 1 (m2) de superficie S, se

establecerá una magnitud 1 (Pa), de presión Ejercida en ésta misma. Por lo tanto,

“una forma de presurizar el aire por ejemplo, es introduciéndolo en un volumen

cerrado y luego reducir el mismo”.

Desde el punto de vista de la Termodinámica, podemos también evaluar un compresor,

con la mirada de aplicación de la Primera Ley de la Termodinámica, en donde como tal,

podremos considerar las siguientes variables sensibles a su funcionalidad:


.

8

Es un gas, que consideraremos ideal, para el contexto de comprimir Aire.

Aumentaremos la presión (↑ 𝑝), con lo que 𝑃2 ≫ 𝑃1

Para efectos del método de compresión, el segundo Volúmen es muy pequeño en

relación al primero, 𝑉2 ≪ 𝑉1, o también las densidades tendrán una relación de 𝜌2 ≫ 𝜌1

La Relación entre Temperaturas , se evidencia que la Temperatura del aire

comprimido será diferente a la del aire sin comprimir, con lo que 𝑇2 ≠ 𝑇1 Con lo que si aplicamos la Ecuación de Balance de Energía, tenemos que:

�̇� − �̇� = �̇�[∆�̇�] Donde

�̇� , es el calor.

�̇�, el trabajo

�̇�, el flujo másico.

∆�̇�, Variación entalpia. En forma real, el compresor tiene el siguiente comportamiento termodinámico:

Grafico, ciclo de trabajo del un compresor real. [3]


.

9

2.3 Técnicas de Selectividad de un compresor. Al igual que en un sistema eléctrico, el aire comprimido, es necesario, generarlo a través

de algún dispositivo, que nos permita ofrecer un flujo de aire, como también acumularlo, en

un sistema adecuado. Debido a la naturaleza funcional de los sistemas existentes para

poder generar el aire presurizado, es imposible encontrarnos de forma real con una

condición de consumo constante, con lo que para su selectividad, es necesario apoyarse

con ábacos (gráficos que relacionan más de dos variables y nos permiten con el

seguimiento de tendencia, obtener un valor empíricamente obtenido) , dispuestos por

fabricantes de compresores, los cuales se ajustan a la condición de flujo constante. Uno de

ellos, desarrollado por Creus-Solé, se expone a continuación:

Figura: Abaco selectividad de compresores, en función del Consumo de Aire, presión requerida y

tipo de compresor. [4] [5]

Algunos consumos típicos de aire comprimido, por equipo completo que lo requieren

corresponde a:


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10

Equipo Consumo

típico en (lit/min)

Presión típica (bar)

Pistola de soplado 150 6

Inflador 100 6

Taladradora neumática 350 6

Clavadora neumática 100 7

donde 1 (m3/h) = 16.6667 (lit/h)

La Potencia real del compresor, puede modelarse de la siguiente manera:

𝑃𝑟 = 𝑉𝑎𝜌∆𝑖 Donde:

𝑃𝑟, Potencia Real del compresor. 𝑉𝑎, Volumen de Aire Aspirado.

𝜌, Densidad del Aire Aspirado.

∆𝑖, Entalpia de la condición.

Sin embargo, el equipo que nos permitirá conseguir una fuente de Aire comprimido, tiene

más variables asociadas a su respuesta final, siendo más compleja su condición de

selectividad, ya que el sistema de impulsión tiene pérdidas, el aire no se encontrará bajo

las mismas condiciones en alturas diferentes. A partir de esa idea, las potencias típicas de

adquisición del compresor en función del consumo de aire, tomando como referencia los

resultados estándar obtenidos empíricamente con fabricantes de compresores, pueden

darse como:

Consumo en (lit/min) Potencia

(Hp)

0-39 1 ½

340-524 2

525-684 3

685-1029 5

1030-1445 7 ½

Donde 1 (Hp) = 745.7 (W)


.

11

2.4 Normativas a Seguir para la calidad del aire comprimido. Estamos insertos en un mundo donde la calidad prevalece ante todo. Por otro lado, es

necesario estandarizar procedimientos o protocolos funcionales de equipos, los cuales,

para poder ser puestos en servicio o simplemente hacer valer su garantía, tienen requisitos

mínimos para su operatividad correcta, entre ello, tenemos por ejemplo los sistemas

eléctricos, con tasas de distorsión armónica total, (THDi), normados para la posible

contaminación eléctrica de ésta. En el caso del aire comprimido, existen normativas, como

ISO 8573-1:2001 y UNE-EN 12021, las cuales caracterizan cantidades de contaminantes,

en función de su aplicabilidad. En nuestro caso, la norma a utilizar, es la versión ISO 8573,

la cual nos permitirá compartir estándares para la su calidad al ser aplicada en sistemas

mecatrónicos, orientados al caso actual. A continuación se expone uno de los extractos

más relevantes, de éste estándar.

Tabla de características normalizadas del aire comprimido, según ISO 8573-1, [6] Ésta tabla, nos permite dar respuesta al requerimiento que tanto como diseñador o

consumidor de sistemas de aire comprimido, se requiere como condición funcional. Su uso

es de la siguiente manera:

ISO 8573-1 X.Y.Z

X, partículas sólidas aceptables, expresadas en número de partículas por m3 de

aire, según la tabla normada.

Y, punto de rocío a la presión indicada, a la temperatura descrita.

Z, concentración de aceite lubricante del aire expresado en mg/m3 .


.

12

2.5 La red de Aire comprimido, en forma real. La Red de aire comprimido, se compone de dos etapas muy relevantes, la primera de ellas,

es su Acumulador, el cual además de almacenar el aire presurizado, también, sirve de

enfriador del mismo, con lo que su naturaleza constructiva deberá contar con un sistema

de drenaje, que permita obtener llevar a cabo la labor de eliminar el agua acumulada en su

interior.

Su volumen, se estima de la siguiente manera:

𝑉 =𝑡𝐶𝑃𝐴𝑇𝑀

𝑃1 − 𝑃2

Donde

t, es el tiempo que tarda de manera óptima el compresor en conseguir una variación de

presión entre un máximo y mínimo. Este valor lo podemos obtener de la hoja de datos del

fabricante del compresor, el cual también lo estimó en forma empírica. Se expresa en

minutos (min).

C, es el consumo de aire de toda la instalación, (m3/min).

P1, Presión máxima de acumulación (bar).

P2, Presión mínima de acumulación, que está condicionada por el presostato (bar).

PATM, es la presión Atmosférica a la cual el acumulador está expuesto (bar).

Nótese, que si la presión Atmosférica, varía, también condicionamos el volumen real

acumulado en el Acumulador. Por lo tanto, nuevamente, se promueve el uso de un trabajo

experimental.


.

13

Figura: Ejemplo de un tipo de Acumulador de Aire comprimido. [7]

Para efectos de la red de Aire comprimido, disponemos de la posibilidad de estimar

directamente el ducto adecuado para la red de distribución, en función de normogramas,

empíricos, suministrado también por la mayoría de los fabricantes de ductos, para

sistemas neumáticos. Un ejemplo de aplicación es el siguiente:


.

14

Figura: Normograma (ábaco), para el dimensionamiento de un ducto adecuado para

la red de aire comprimido. [4] Los pasos de uso se representan en el siguiente diagrama:

Largo Ducto -Caudal Suministrado

Presión de Trabajo - Pérdida Admisible

Esta unión de intersecciones,

nos ayudará a Seleccionar el

diámetro adecuado.


.

15

2.6 La bomba Oleohidráulica. Análogo al sistema Neumático, como lo es el compresor, para los sistemas Hidráulicos,

disponemos también, de su “fuente de poder”. Esta fuente de poder, corresponde ahora a

la Bomba Oleohidráulica, llamada así, porque su fluido impulsado y presurizado, es aceite.

A diferencia del Aire comprimido, aquí tendremos grandes diferencias operativas en lo que

respecta a las aplicaciones de la Oleohidráulica, ya que las presiones de trabajo son

distintas y los métodos de generación tienen ciertas semejanzas, tomando como idea clave,

el “encerrar el fluido en una cámara” y luego “reducirle su volumen”.

Algunos casos de ejemplo de éste tipo de bombas, son los siguientes:

2.6.1 Bomba de bolas y Pistones, compuesta por pequeños cilindros, los cuales a través

de un disco giratorio, los teminan empujando el fluido encerrado en los respectivos cilindros.

La marca Bosh, cuenta con una versión patentada de éste modelo de presurización de

fluido hidráulico, que corresponde al siguiente modelo:

Figura: Descripción Funcional Bomba de Rodillos y Bolas [8]


.

16

2.6.2 Bomba engranajes y Lobulares Una Bomba de engranajes y lobular, se caracteriza por ser de construcción simple,

tomando como núcleo, dos partes metálicas, que estrechan dentro de una cámara el

fluido, para lograr impulsarlo al punto de consumo.

Figura Referencial: Bomba de Engranajes [9]

En ambos casos a diferencia de la Neumática, la Hidráulica, ofrece presiones sumamente

altas, las cuales bordean los 50 a 1000 (bar), de manera típica; que en comparación con el

sistema Neumático, en forma práctica, no se acostumbra a usar más de 12 (bar), de hecho

aquí el aire comprimido, deja de comportarse como un gas ideal, para efectos de

aproximación matemática en el tratamiento de sus procesos de dimensionamiento.

2.7 La Red Oleohidráulica A diferencia de los sistemas neumáticos, si bien, ambos son tratados como fluidos con

comportamientos de compresibilidad y viscosidad distintas, para efectos de cálculo de los

procedimientos de adecuación de sus partes y piezas, es necesario hacer algunos alcances

asociados a la forma en cómo deben de plantearse consideraciones para describir su

comportamiento. Ello se debe a que las presiones de trabajo, son bastantes más elevadas

que en el caso de los sistemas neumáticos, como también, la conversión del movimiento

en lo que respecta a sus cargas a desplazar, son superiores.


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17

Lo primero que se expondrá, corresponde a la topología básica y segura, sugerida para la

puesta en servicio de una red Oleohidráulica, esta se caracteriza por disponer de dos

etapas de filtrado y un equivalente al fusible que corresponde al un limitador de presión,

que para poder interrumpir el flujo a la condición de posible riesgo, produce un bypass, que

ocasiona que el fluido retorne al estanque, “liberando”, el exceso de presión.

A continuación se expone su estructura:

Figura: Topología de la red Oleohidráulica. [10]


.

18

En forma estándar, de manera elemental la red Oleohidráulica, deberá siempre contar en

forma de requisito mínimo con las siguientes etapas:

Diagrama: Síntesis de las etapas existentes en la topología de la red hidráulica.

En lo que respecta la mirada de las variables dinámicas del comportamiento funcional, es

relevante recalcar que una variable muy sensible a operatividad, corresponde al caudal, el

cual es sensible a la relación entre la sección del ducto y la velocidad media entre este

mismo punto, con el cual se desplaza el fluido oleohidráulico, capaz de producirnos la

impulsión o transmisión del movimiento.

Expresado desde la mirada matemática, tenemos que:

𝑄 = 𝐴𝑣 Donde

𝑄, corresponde al caudal expresado en m3/s. 𝐴, corresponde a la sección transversal del ducto, expresada en m2 . 𝑣, corresponde a la velocidad promedio de desplazamiento del fluido en m/s. De ésta manera, es clave señalar, que para conseguir una regulación de la velocidad del

fluido oleohidráulico, implicará un actuar directo sobre el caudal.

Velocidad Caudal


.

19

2.8 Síntesis con diagrama comparativo de fuentes energéticas. Con la mirada de integrar, el conocimiento multidisciplinar ingenieril, surge la posibilidad de

plantear una comparación asociando las variables a la aplicación de un sistema eléctrico,

neumático y oleohidráulico, los cuales tienen como tarea final, desarrollar un trabajo

mecánico, a partir de la conversión de la energía. Todos ellos, de manera directa o indirecta,

se ven afectados por la Ley de conservación de la energía, la cual nos señala que: “La

cantidad total de energía en un sistema cerrado permanece invariable en el tiempo, pese a

que es posible se transforme en otra”. [11]

El siguiente diagraman nos expone las características de relación energética y variables

claves o relevantes a su selectividad.

Energía

Fuente de poder Eléctrica

Motor Eléctrico

Variador de Frecuencia

𝑃 = 𝑉𝐼 cos 𝜃

Fuente de poder Oleohidraulica.

Bomba Oleohidráulica

Reguladores de Caudal

𝑃 = 𝑄𝑝

Respuesta Mecánica

Impulsión o Succión de Fluidos o

Desplazamiento de cargas.

Potencia Final

Lineal: 𝑃 = 𝐹𝑣 Rotación: 𝑃 = 𝑀𝑤


.

20

Donde : V, es la tensión eléctrica medida en Voltios.

I, es la intensidad de Corriente, medido en Amperios.

𝜃, es el ángulo de desfase del motor, medido en grados (también radianes, debiéndose

ajustar el dispositivo de cálculo).

Q, es el caudal, medido en m3/s.

p, es la presión expresada en N/m2

F, es la fuerza desarrollada de manera lineal, expresada en N.

v, es la velocidad promedio del fluido, expresada en m/s

M, es el par de rotación expresado en Nm.

w, es la velocidad angular, expresada en rad/s.


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21

3 EL HARDWARE DE LA HIDRONEUMÁTICA Y SUS CONSECUENCIAS EN LOS CIRCUITOS.

Para la puesta en servicio de los sistemas Neumáticos, existen diversos equipos y dispositivos adecuados para su condición de trabajo, como también, acotado a las condiciones de presiones y fluido de impulsión. Para ello, se llevará a cabo un recorrido conceptual, involucrando diversas marcas, modelos y versiones de equipos que permitirán identificar su aplicabilidad, y variables a las cuales son sensibles en su funcionalidad. 3.1 Acondicionamiento en Neumática.

Nombre: Unidad FRL, (filtrado, regulado, lubricado)

Símbolo Ejemplo Comercial

Distribuidor GETEC (Chile) Filtro regulador Lubricador (Serie EIC) Filtro + Regulador + Lubricador con manómetro incluido. Presión de trabajo: 0.5-10 bar Max. Presión: 15 bar. Temperatura de operación: 5 a 60°C. Precisión de filtrado: 25µ

Funcionalidad Es la unidad encargada previo a cualquier aplicación directa del caudal de aire comprimido, que cumplirá la misión de filtrar, regular y lubricar el aire. Siendo esta última etapa de lubricación, sólo alternativa, dependiendo de la disciplina de trabajo, por ejemplo en equipos dentales, la etapa de lubricación, se hace con agua tratada para efectos de mineralización, con el fin de no dañar los equipos.


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22

3.2 Acondicionamiento en Hidráulica.

Nombre: Filtro Oleohidráulico


[12]

Funcionalidad Absorbe las partículas presentes en fluido aspirado y retornado. Puede contener también un sistema de intercambio de calor, para producir el enfriamiento.

3.3 Actuadores lineales.

Nombre: Cilindros de Simple efecto


[13]

Funcionalidad Produce el movimiento lineal, y retorna a su posición de origen gracias a un resorte interno.


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23

Nombre: Cilindros de Doble efecto


[14]

Funcionalidad Produce el desplazamiento lineal de una carga, y para su impulsión requiere de caudal de empuje y retorno.

3.4 Actuadores rotativos.

Nombre: Motor Neumático


[14]

Funcionalidad Gracias al empuje del aire comprimido con un sistema de turbinas o paletas interiores. La ventaja de éste tipo de motor, se debe a que ofrece altas velocidades, aplicándose tanto en el área de la saludo como los pulidores dentales, hasta sistemas de vulcanización.


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24

Nombre: Motor Oleohidráulico


[14]

Funcionalidad Opera de manera similar a un motor neumático, con la diferencia que el medio de impulsión corresponde a un fluido oleohidráulico. Es muy útil para sistema de transmisión mecánica en maquinaria agrícola.


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25

3.5 Válvulas de control de presión.

Nombre: Válvula de Alivio, hidráulica


[14]

Funcionalidad Ésta válvula, cumple la función de hacer la conmutación al momento de superarse una presión ya calibrada, produciendo un bypas temporal mientras se supere la presión.

3.6 Válvulas de control de caudal.

Nombre: Válvula estranguladora


[15]

Funcionalidad Es una válvula variable, que nos permite reducir el caudal aplicado a un sistema, trayendo como consecuencia, una baja en la velocidad de impulsión.


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26

Nombre: Válvula Anti retorno


[16]

Funcionalidad Equivalente al diodo semiconductor, permite el avance de un fluido en un solo sentido, existe tanto en versión neumática como hidráulica. Su uso se hace para bloquear el avance del fluido en sentidos opuestos.

3.7 Válvulas direccionales.

Nombre: Válvula 3/2


[16]

Funcionalidad Es la válvula mas simple de las ejemplificadas. Permite hacer una estrangulación directa, del fluido controlado.


.

27

Nombre: Válvula 5/2


[17]

Funcionalidad Ésta válvula nos permite hacer un control del fluido en dos posiciones. Logra por ejemplo controlar motores neumáticos, o cilindros de doble efecto

3.8 Electroválvulas.

Nombre:


[18]

Funcionalidad Opera de manera idéntica a la versión neumática, pero su disparo se hace a través de un solenoide que mueve un mecanismo que desplaza el eje interior.


.

28

4 CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS. 4.1 Normas para la Rotulación de la Electroneumática

ISO, International Organization Standarization. CETOP, Comité Europeo de las Transmisiones Óleo-hidráulicas y Neumáticas

4.2 Accionamiento Simple Manual, de un cilindro de Simple efecto.

2

1 3


.

29

4.3 Accionamiento Memorizado Neumáticamente

4.4 Accionamiento Electroneumático simple

4 2

1 32

1 3

2

1 3

2

1 3

V1

+24V

0V

V1

3

4

1


.

30

4.5 Accionamiento Electroneumático con Memoria Electromecánica.

4.6 Lógica Binaria, en un contexto Electromecánico, para la Neumática. 4.6.1 Compuerta OR

4 2

1 3

V1 V2

+24V

0V

V1

3

4

V2

3

4

2 3

1 1

2

2

1 3

2

1 3


.

31

4.6.1 Compuerta AND

2

1 3

2

1 3

1 1

2


.

32

5 EJEMPLOS DE TOPOLOGIAS PARA LA CONVERSIÓN DE MOVIMIENTO. 5.1 Si hacemos girar un disco frente a un cilindro, con una broca, lograremos por ejemplo, conseguir la tarea rutinaria de perforación.

5.2 Conversión de movimiento horizontal en vertical.

5.3 Sistema de mordazas para lograr trabajar en un material.


.

33

5.4 Sistema elevador de presión. Aplica el efecto de palancas, para aumentar el brazo y reducirlo en otro.

5.5 Sistema de conversión de movimiento.


.

34

5.6 Sistema distribuidor de piezas desde un acumulador.


.

35

6 EJEMPLOS DE DISEÑOS DE HIDRONEUMÁTICA APLICADOS. 6.1 Ejemplo experimental 1, desarrollado en conjunto con Estudiantes de la Universidad de Talca, Semestre 1 2017, Grúa Impulsada por Hidráulica y traccionada por Cilindro

A. El cilindro, es del tipo hidráulico, siendo posible controlar su velocidad de subida, bajada y

detención intermedia.

B. Debe levantar motores de máximo 300 Kg.

C. Su desplazamiento, es producido por la impulsión de un motor hidráulico.

D. El carro o grúa, podrá contar con la bomba, y acumulador hidráulico adecuado, impulsado

por un motor eléctrico, de corriente alterna, alimentado por un sistema aéreo, flexible.


.

36

Solución al caso, utilizando Festo Hidrausim


.

37

6.2 Ejemplo experimental 2, Fresado de Madera

Se requiere automatizar un proceso de fresado plano de madera, donde se emplea una

fresa de 18 dientes, una profundidad de corte de 0.5mm y una velocidad de 900 rpm. El

tamaño de la pieza es 30 cm y la masa de la masa y la pieza es de 50 kg. Todos los

elementos móviles son neumáticos.

Diagrama de Espacio fase en utilización


.

38

Solución al caso, desarrollada con la versión de Automation Studio 5.0.


.

39

8 CONCLUSIONES En términos generales, la robótica hoy en día se relaciona directamente en un aspecto netamente

mecatrónico. Ello se debe a que una parte relevante de los sistemas, corresponde a la inteligencia

que le demos al mismo, como también la acción concreta que éste puede ofrecernos. Para ello,

desde hace varias décadas, se dispone directamente de dispositivos actuadores lineales y rotativos,

capaces de conseguir desplazamientos de partes o mecanismos que lo requieran. Hemos llegado

hoy en día incluso a disponer de la posibilidad de encontrarnos con sistemas posibles que

reemplazan partes del cuerpo humano, como también, copiar movimientos y reemplazar al ser

humano frente a acciones peligrosas. Es Relevante mencionar, que empresas dedicadas a la venta

de dispositivos Neumáticos e Hidráulicos, tales como Festo, SMC, han hecho también, un aporte

relevante a la integración de sus dispositivos en el ámbito educacional, siendo posible contar con

dispositivos de su clase, en diversas casa de formación de disciplinas asociadas a la mecatrónica,

mecánica y automatización. Como cualquier disciplina derivada de la tecnología mecánica, es

relevante mencionar que los principios termodinámicos siguen siendo los mismos en relación a la

tecnología de los materiales, es decir, la compresión del aire, tiene un comportamiento directamente

relacionado entre variables de presión, volumen y temperatura.

Los nuevos desafíos y tareas pendientes por aportar en la integración de sistemas neumáticos, van

ahora a la reducción de tamaños asociadas a las partes y piezas involucradas, siendo relevante

contar con compresores de tamaño mas reducidos por ejemplo, capaces de conseguir presiones

de trabajo mucho mas elevadas. Finalmente, es posible aseverar que el aire comprimido, como tal,

nos ofrece una alternativa limpia al medio ambiente, ya que usa y devuelve a la atmósfera el fluido

propiamente utilizado como también no implica un proceso químico como lo es la combustión. Sin

embargo, la oleohidráulica, es una disciplina que nos permitirá conseguir mejor precisión en

movimientos, pero con los riesgos asociados a las altas presiones y teniendo en cuenta la gran

relevancia que tiene el cuidar el debido procedimiento de eliminación del fluido empleado para la

impulsión motriz.


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40

9 REFERENCIAS

10 Bibliografía

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integrated pneumatic and hydraulic systems · Éste principio, parte con un antecedente histórico...

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