CBTIS 271

SUBMODULO II

LA HISTORIA DE LA NEUMÁTICA E HIDRÁULICA

• RODRIGO NAVA

• GABRIEL PÉREZ

• SERGIO RAGA

• ROBERTO AGUILAR

• FELIPE REYNA

• JORGE CUMPEAN

HISTORIA DE LA NEUMÁTICA

• El termino neumática procede del griego pneuma que significa soplo o aliento. La neumática, es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y, por tanto, al aplicarle una fuerza se comprime, mantiene esta compresión devuelve la energía acumulada cuando se le permite expandirse, según dicta la ley de los gases hidráulicos.

HISTORIA DE LA HIDRÁULICA

• Las técnicas Hidráulica es tan antigua como la civilización misma. Es evidente que el hombre lucha por la supervivencia, que lo obligó a aprender a utilizar y controlar el agua.

• En el año 500 A. C. en la antigua Grecia se construyeron acueductos y se empezaron a desarrollar fórmulas para dichos sistemas y este fue uno de los primeros intentos para la elaboración de un modelo matemático.

¿Qué fluidos utilizan?

El fluido que utiliza la neumática es el aire comprimido, y es una de las formas de energía más antiguas utilizadas por el hombre. Su utilización se remonta al Neolítico, cuando aparecieron los primeros fuelles de mano, para avivar el fuego de fundiciones o para airear minas de extracción de minerales. Hasta el siglo XVII, la utilización del aire a presión como energía, se realiza en algunas máquinas y mecanismos, como la catapulta de aire comprimido.

El aire comprimido se refiere a una tecnología o aplicación técnica que hace uso de aire que ha sido sometido a presión por medio de un compresor. En la mayoría de aplicaciones, el aire no sólo se comprime sino que también se deshumidifica y se filtra.

¿QUIENES LO UTILIZARON?

• NEUMATICA

• Las primeras aplicaciones de neumática se remontan al año2.500 a.C. mediante la utilización de muelles de soplado. Posteriormente fue utilizada en la construcción de órganos musicales, en la minería y en siderurgia. Hace más de 20siglos, un griego, Tesibios, construyó un cañón neumático que, rearmado manualmente comprimía aire en los cilindros. Al efectuar el disparo, la expansión restituía la energía almacenada, aumentando de esta forma el alcance del mismo. En el siglo XIX se comenzó a utilizar el aire comprimido en la industria de forma sistemática

• HIDRAULICA

• Las civilizaciones más antiguas se desarrollan a lo largo de lo ríos más importantes de la Tierra, como el Tigris e Indo. Del año 4000 al 2000 A. C. los egipcios y los fenicios ya tenían experiencias en problemas de agua, en la construcción de sus barcos y sus puertos. En ese tiempo, China, India, Pakistán, Egipto y Mesopotamia iniciaron el desarrollo de los

• sistemas de riego. En roma los acueductos suministraban más de un millón dem³ de agua al día a la Roma Imperial.

Aplicaciones de la neumática e

hidráulica• Los circuitos neumáticos e hidráulicos se suelen utilizar en aplicaciones que• requieren movimientos lineales y grandes fuerzas. • Como: • ➢Maquinaria de gran potencia (excavadoras, perforadoras de túneles) que

emplean• fundamentalmente circuitos hidráulicos. • ➢ Producción industrial automatizada. Se emplean circuitos neumáticos o

hidráulicos.• ➢ Accionamientos de robot. Para producir el movimiento de las

articulaciones de un• robot industrial y de las atracciones de feria, se emplean principalmente

sistemas• neumáticos.• ➢Máquinas y herramientas de aire comprimido. Como el martillo

neumático o• máquinas para pintar a pistola, son ejemplos del uso de la neumática.

• PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS • Las propiedades de los fluidos son: • A) Fluidez: Se define como fluidez, la mayor o menor facilidad que encuentra un

fluido a fluir.• B) Viscosidad: La viscosidad viene dada por la mayor o menor resistencia de las

moléculas de los fluidos a desplazarse unas sobre otras.• C) Compresibilidad: Un fluido sometido a presión se comprime. Sin embargo

esta compresibilidad es muy reducida en los líquidos, no así en lo sgases. En algunos cálculos se toma el fluido como si no fuera compresible. Ahora bien, en otros casos en que la presión es importante debe tenerse en cuenta este concepto.

• D) el flujo puede circular por un conducto en régimen laminar o turbulento. Este concepto resulta muy importante a la hora de determinar las perdidas de carga que se originan en un fluido que circula por un conducto.

• PODER LUBRICANTE• Si el movimiento ocurre entre superficies en contacto, la fricción tiende a

oponerse al movimiento. • Cuando la presión empuja el líquido de un sistema hidráulico entre las

superficies de piezas móviles, el líquido se extiende en una fina película que permite a las piezas moverse más libremente. Diversos líquidos, incluyendo los aceites, varían ampliamente no sólo en su capacidad de lubricación sino también en la resistencia de la película.

• ESTABILIDAD QUIMICA

• El punto de inflamación es la temperatura a la cual un líquido emite vapor en suficiente cantidad para encender momentáneamente o para producir un destello cuando una llama es aplicada. Un alto punto de inflamación es deseable para los líquidos hidráulicos porque así se proporciona una buena resistencia a la combustión y un grado bajo de evaporación a temperaturas normales. Los mínimos requeridos del punto de inflamación varían desde 300°F para los aceites más livianos a 510°F para los aceites más pesados

• PUNTO DE IGNICIÓN

• El punto de ignición es la temperatura en la cual una sustancia emite el vapor en suficiente cantidad para encenderse y para continuar quemándose cuando está expuesta a una chispa o a una llama. Como el punto de inflamación, un alto punto de ignición es deseable en los líquidos hidráulicos.

• TENDENCIA A PRODUCIR ESPUMA

• La espuma es una emulsión de burbujas de gas en el líquido. La espuma en un sistema hidráulico resulta de los gases comprimidos en el líquido hidráulico. Un líquido bajo alta presión puede contener un gran volumen de burbujas de aire .Cuando se despresuriza este líquido, y luego alcanza el depósito, las burbujas de gas en el fluido crecen y producen espuma.

• La limpieza en sistemas hidráulicos ha recibido la considerable atención recientemente. Algunos sistemas hidráulicos, tales como sistemas hidráulicos aeroespaciales, son extremadamente sensibles a la contaminación. La limpieza del fluido es de importancia primaria porque los contaminantes pueden causar el malfuncionamiento de los componentes, evitar el cierre apropiado de las válvulas, causar desgaste en componentes, y puede aumentar el tiempo de reacción de servoválvulas.

• LIMPIEZA

• El interior de un sistema hidráulico sólo se puede mantener tan limpio como el líquido agregado al mismo. La limpieza inicial del líquido hidráulico puede ser alcanzada observando rigurosos requisitos de limpieza, o filtrando todo el líquido agregado al sistema.

LEY DE BOYLE–MARIOTTE

• La Ley de Boyle-Mariotte, o Ley de Boyle, formulada independientemente por el físico y químico irlandés Robert Boyle (1662) y el físico y botánico francés Edme Mariotte (1676), es una de las leyes de los gases que relaciona el volumen y la presión de una cierta cantidad de gas mantenida a temperatura constante. La ley dice que:

• La presión ejercida por una fuerza física es inversamente proporcional al volumen de una masa gaseosa, siempre y cuando su temperatura se mantenga constante. PV=K

• Esto ocurre porque al aumentar la temperatura las moléculas de gas se mueven mas rápido y por lo tanto aumenta el numero de choques contra las paredes, es decir aumenta la presión ya que el recipiente es de paredes fijas y su volumen no puede cambiar.

• Experimento de Boyle• Para poder verificar su teoría introdujo un gas en un cilindro con un émbolo

y comprobó las distintas presiones al bajar el émbolo. A continuación hay una tabla que muestra algunos de los resultados que obtuvo este fenómeno:

Experimento de Boyle

×P

(atm)

V (L) P · V

0,5 60 30

1,0 30 30

1,5 20 30

2,0 15 30

2,5 12 30

3,0 10 30

Si se observan los datos de la tabla se puede comprobar que al aumentar el volumen, la presión disminuye. Por ello se usa una diagonal isotérmica para representarlo en una gráfica. , aumenta y que al multiplicar y se obtiene atm·L.

ejercicio

• Un tanque de 10 litros de helio se encuentra a 200 atm de presión, con éste tanque se llenanglobos de un parquet y cada globo tiene un volume de 2 litrosy seinflan a 1atm depression ¿ cuantos globos se pueden inflar? Suponga no hay cambios de temperature.

• 1. P1V1 = P2V2

• 2. V2 = P1V1/P2

Ley de Gay-Lussac

• La ley de Gay-Lussac1 dice:

• Establece que la presión de un volumen fijo de un gas, es directamente proporcional a su temperatura.

• Si el volumen de una cierta cantidad de gas a presión moderada se mantiene constante, el cociente entre presión y temperatura (Kelvin) permanece constante:

• o también:

• donde:

• P es la presión

• T es la temperatura absoluta (es decir, medida en Kelvin)

• k3 la constante de proporcionalidad

• Esta ley fue enunciada en 1802 por el físico y químico francés Louis Joseph Gay-Lussac