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T4: Sistemas automáticos
Neumática
Problema
2024 · Extraordinaria · Suplente
6
Examen

El diámetro del émbolo de un cilindro neumático de doble efecto es 75 mm75 \text{ mm} y el del vástago 25 mm25 \text{ mm}. La presión del aire es 500 kPa500 \text{ kPa}.

a) Calcular el valor de la fuerza del vástago en la carrera de avance.b) Calcular el valor de la fuerza del vástago en el retroceso.c) Indicar la función de la unidad de mantenimiento en una instalación neumática.
Cilindro neumáticoFuerza de avanceFuerza de retroceso
a)

Datos

D=75 mm=0.075 mD = 75 \text{ mm} = 0.075 \text{ m}
P=500 kPa=500×103 PaP = 500 \text{ kPa} = 500 \times 10^3 \text{ Pa}

Fórmulas

Sa=πD24S_a = \frac{\pi D^2}{4}
Fa=P⋅SaF_a = P \cdot S_a

Sustitución

Sa=π(0.075 m)24S_a = \frac{\pi (0.075 \text{ m})^2}{4}
Sa=π⋅0.005625 m24=0.00441786 m2S_a = \frac{\pi \cdot 0.005625 \text{ m}^2}{4} = 0.00441786 \text{ m}^2
Fa=(500×103 Pa)⋅(0.00441786 m2)F_a = (500 \times 10^3 \text{ Pa}) \cdot (0.00441786 \text{ m}^2)

Resultado

Fa=2208.93 NF_a = 2208.93 \text{ N}
b)

Datos

D=75 mm=0.075 mD = 75 \text{ mm} = 0.075 \text{ m}
dv=25 mm=0.025 md_v = 25 \text{ mm} = 0.025 \text{ m}
P=500 kPa=500×103 PaP = 500 \text{ kPa} = 500 \times 10^3 \text{ Pa}

Fórmulas

Sr=π(D2−dv2)4S_r = \frac{\pi (D^2 - d_v^2)}{4}
Fr=P⋅SrF_r = P \cdot S_r

Sustitución

Sr=π((0.075 m)2−(0.025 m)2)4S_r = \frac{\pi ((0.075 \text{ m})^2 - (0.025 \text{ m})^2)}{4}
Sr=π(0.005625 m2−0.000625 m2)4S_r = \frac{\pi (0.005625 \text{ m}^2 - 0.000625 \text{ m}^2)}{4}
Sr=π(0.005 m2)4=0.00392699 m2S_r = \frac{\pi (0.005 \text{ m}^2)}{4} = 0.00392699 \text{ m}^2
Fr=(500×103 Pa)⋅(0.00392699 m2)F_r = (500 \times 10^3 \text{ Pa}) \cdot (0.00392699 \text{ m}^2)

Resultado

Fr=1963.50 NF_r = 1963.50 \text{ N}
c)

La unidad de mantenimiento en una instalación neumática tiene la función de acondicionar el aire comprimido antes de que llegue a los actuadores y elementos de control, garantizando su correcto funcionamiento y prolongando su vida útil. Se compone de tres elementos principales:1. Filtro: Elimina impurezas sólidas, partículas y condensado (agua) presentes en el aire comprimido, evitando daños en los componentes neumáticos.2. Regulador de presión: Mantiene una presión de trabajo constante y adecuada para el sistema, independientemente de las fluctuaciones de presión en la red de alimentación o del consumo de aire.3. Lubricador: Introduce una fina niebla de aceite en el flujo de aire para lubricar las partes móviles de los elementos neumáticos (válvulas, cilindros), reduciendo el rozamiento y el desgaste.