ANTEPROYECTO DE NEUMATICA CAON DE AIRE COMPRIMIDO
JUAN CARLOS RAMIREZ SAPUY
UNIVERSIDAD LOS LIBERTADORES
FACULTAD DE INGENIERIA INGENIERIA MECANICA NEUMATICA Y
OLEODINAMICA
BOGOTA DISTRITO CAPITAL OCTUBRE 5 2011
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ANTEPROYECTO DE NEUMATICA CAON DE AIRE COMPRIMIDO
PRESENTADO A: ING. PEDRO CRISTANCHO
BOGOTA DISTRITO CAPITAL OCTUBRE 5 2011
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TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCION
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OBJETIVOS
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5 GENERALES ESPECIFICOS 1. INVESTIGACION PRELIMINAR
------------------------------------------------------- 6 2.
DESCRIPCION DEL PROYECTO
--------------------------------------------------- 11 2.1
MATERIALES ----------------------------------------------------- 12
3. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES
-----------------------------------------------4. AVANCES
--------------------------------------------------- 13 5.
CONCLUSIONES
----------------------------------------------------------------------
14 6. BIBLIOGRAFIA
-------------------------------------------------------------------------
15 ANEXOS
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INTRODUCCION
No basta tener buen ingenio; lo principal es aplicarlo bien, un
buen proyecto no es aquel que se ve bien a simple vista, un buen
proyecto es aquel que esta estudiado de la mejor manera posible y
analizado cada uno de sus partes que lo conforman razn a lo cual en
este anteproyecto se trata de analizar algunos factores de
construccin del can de aire comprimido.
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OBJETIVOS
GENERALES
Establecer desde el estudio de las ciencias (fsica, neumtica,
matemtica), elementos que hagan parte del can de aire comprimido
para empezar a desarrollarlo de manera terica y finalizarlo de
manera prctica.
ESPECIFICOS
Analizar los factores ambientales que influyen en el lanzamiento
del proyectil del can de aire comprimido. Investigar las normas
internacionales que incurran en el proyecto de neumtica y tratar de
aplicarlas. Demostrar porque se trabaja con el material PVC y no
con otro tipo de componente.
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1. INVESTIGACION PRELIMINAR
Para comprender el funcionamiento de un can de aire comprimido
definiremos dos estados, uno inicial, en el que el depsito est
cargado de aire comprimido y el proyectil est al fondo del tubo
lanzador, y un estado final en el que el depsito ha liberado gran
parte de la presin y el proyectil ha llegado hasta el extremo del
tubo. El tema es sencillo: en el estado inicial hay presin en el
depsito (en azul), la vlvula est cerrada y el proyectil est en el
fondo del can (en rojo). Cuando se abre la vlvula se libera la
presin del depsito y el proyectil es impulsado a lo largo del tubo
por el que acelera hasta llegar al extremo. El nico punto delicado
es que la presin que impulsa el proyectil va descendiendo a medida
que el proyectil avanza, por ello es necesario calcular la presin
final del sistema. Para calcular la velocidad de salida del
proyectil tendremos en cuenta la presin inicial del depsito P1 y
sus dimensiones longitud del depsito Ld y el diametro de depsito
Dd. Tambien tendremos en cuenta la longitud del can Lc y el
diametro del can Dc, todo ello para calcular un dato fundamental:
P2 la presin final del sistema.
Figura 1. Ley de Boyle-Mariote:
Y despejamos P2 que es la presin final del sistema, es decir,
cuando los gases del depsito se han expandido hasta llegar al
extremo del can empujando el proyectil:
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Figura 2. Despeje de la Ley de Boyle-Mariote:
El volumen del depsito se calcula como sigue:
Figura 3. Calcular el volumen del depsito
Y el volumen del can de la misma manera;
Figura 4. Calculo del volumen del can
As el volumen final del sistema es la suma de los dos volmenes
anteriores, que son el volumen del depsito ms el volumen del
can:
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Introducimos todo ello en la frmula de Boyle-Mariote y podemos
calcular la presin final del sistema. En adelante me referir a ella
simplemente como P2 por comodidad.
Figura 5. Reemplazando las ecuaciones.
Llegados a este punto hay que hacer algunas puntualizaciones: La
presin que impulsa al proyectil vara de P1 a P2 a lo largo del
recorrido del can Lc de modo que para conocer el impulso exacto
habra que integrar, pero esto creo que es complicar demasiado las
cosas. As que para calcular la velocidad de salida del proyectil se
considerar P2 constante a lo largo de todo el can. Claro que si la
diferencia entre P1 y P2 es demasiado grande el resultado acumular
un error difcilmente cuantificable, por lo que consideraremos que
este
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planteamiento ser vlido solamente si la presin final es de al
menos el 90% de la presin inicial. Este margen est estimado a ojo,
en funcin de los resultados experimentales puede que lo ajuste an
ms. Este clculo solo es vlido para un diseo lineal como el del
esquema que aparece al principio de la pgina. Para otros diseos con
depsitos mltiples o depsito y can coaxial habra que hacer
modificaciones en el clculo del volumen final del sistema. Ya falta
poco para calcular la velocidad de salida del proyectil, lo haremos
considerando que todo el trabajo que hace la fuerza que impulsa al
proyectil se transforma en energa cintica (naturalmente
despreciamos el rozamiento para no complicar el clculo):
Figura 6. Calculo de la velocidad de salida del proyectil
Figura 7. Igualamos
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Y ya podemos despejar la velocidad, que quedara as:
Los resultados que se obtienen con este clculo son "verosmiles",
quiero decir que parecen correctos. Cuando se lanza un proyectil es
difcil precisar si va a 100m/s a ojo. Trabajo desde hace tiempo en
cmo medir la velocidad con algn instrumento, pero es un tema
bastante ms complicado de lo que pudiera parecer en un
principio
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2. DESCRIPCION DEL PROYECTO
Para el can de aire comprimido hasta el momento se estn
estudiando algunos modelos, vistos en libros de neumtica clsica,
variando el tanque de depsito y otros aspectos que pueden alterar
la fisonoma de diseo; pero en si su modo de operacin es el
siguiente:
Figura 8. Modelo bsico Can de aire comprimido.
La figura anterior nos muestra algunas de las posibles partes
que pueden ser utilizados en el proyecto final, en si el material
elegido a utilizar es el PVC, por su fcil manejo y acceso. Las
partes principales que se utilizaran son el tanque de
almacenamiento, acople reductor y el disparador. El mtodo de
llenado del tanque de almacenamiento puede ser mediante un
compresor, o mediante una bomba de pistn, la cual se colocara en
una vlvula cheque que deja entrar el aire pero impide la salida de
este.
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Despus que se haya llenado el tanque de almacenamiento se
proseguir a activar otra vlvula la cual dejara salir todo el aire
comprimido por el tubo de escape o disparador accionando as el
dispositivo.
2.1 MATERIALES
Tuberas PVC de distintos calibres Cinta Tefln Soldadura de
tuberas Vlvulas Medidor de presin
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4. AVANCES
Los avances del proyecto en si, son debidos a la investigacin
realizada los cuales me permiten identificar lo siguiente:
Las posibles vlvulas que se utilizaran son vlvulas de solenoide
o electrovlvulas ya que me permiten expulsar determinada cantidad
del aire almacenado en un corto periodo de tiempo, razn a lo cual
disminuirn las prdidas de aire contenido en el tanque de
almacenamiento. Es necesario conocer cules son las ecuaciones de
las vlvulas que se utilizan ya que estas generan una prdida de
aire, aunque pequea pero es necesario calcularla para el diseo del
proyecto. El manmetro es un dispositivo primordial para el tanque
de almacenamiento; primero para determinar la cantidad de aire que
se puede almacenar y no saturar el dispositivo de almacenamiento; y
por precaucin ya que si no sabemos cul es la cantidad mxima de aire
almacenado, se puede daar el dispositivo de almacenamiento. Por
precaucin se utilizara un tanque de almacenamiento relativamente
pequeo para as evitar que la fuerza con la que sale disparado un
determinado proyectil no pueda ser tan peligroso para la integridad
de las personas. Este proyecto es realizado con un fin acadmico y
no se pretende utilizarlo para agredir a otras personas.
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5. CONCLUSIONES
El material elegido para la consecucin del proyecto es el poli
cloruro de vinilo o mejor conocido como PVC, ya que presenta
propiedades bsicas de diseo, es de fcil acceso tanto para
trabajarlo como para conseguirlo.
El diseo del can, hasta el momento est en proceso de
investigacin se puede presentar el caso que algunas fotos o imgenes
presentadas en el anterior anteproyecto pueden variar.
Las ecuaciones presentadas para adquirir los datos de diseo, son
ecuaciones que presentan valores en un ambiente ideal, ya que en la
vida practica este sistema no se presenta se requiere un mayor
estudio y evaluar factores ambientales para poder acercarnos al
modelo ideal que en todo proyecto se busca.
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6. BIBLIOGRAFIA
GUILLEN SALVADOR, Antonio. Introduccin a la neumtica. 1999.
http://www.nema.org/stds/aboutstds/ /http://www.astm.org/GLOBAL/
http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica10.htm
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ANEXOS
Figura 9. Posible diseo del can de aire comprimido
Figura 10. Diseo final del can de aire; (el diseo puede
variar).
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