T2: Sistemas mecánicos · Neumática — TECNOLOGIA E INGENIERIA II PEvAU Madrid 2025

Neumática

Problema

2025 · Ordinaria · Suplente

3.2

Se conoce que un cilindro de simple efecto produce un trabajo de $300 \text{ J}$ cuando la presión de aire que circula por el circuito es $5 \text{ bar}$ ( $1 \text{ bar} = 10^5 \text{ N/m}^2$ ). Dicho cilindro contiene un muelle cuya resistencia es de $500 \text{ N}$ , y la carrera del pistón son $100 \text{ mm}$ . Se sabe además que el rendimiento del sistema de compresión del aire es del $80\%$ . Se pide:

a) Calcule la fuerza total necesaria para producir dicho trabajo.b) Obtenga el diámetro que debe tener el cilindro.c) Enumere los tres elementos que debe contener una unidad de mantenimiento de un circuito neumático. Dibuje el símbolo que identifica dicha unidad de mantenimiento.

Cilindro simple efectoNeumáticaFuerza+1

Cálculo de la fuerza total necesaria.La fuerza útil es la necesaria para realizar el trabajo de 300 J. La fuerza total que debe ejercer el aire debe vencer tanto esta fuerza útil como la resistencia del muelle.Datos:

W = 300 \text{ J}

d = 100 \text{ mm} = 0.1 \text{ m}

F_{\text{muelle}} = 500 \text{ N}

Fórmulas:

W = F_{\text{útil}} \cdot d

F_{\text{total}} = F_{\text{útil}} + F_{\text{muelle}}

Sustitución:

F_{\text{útil}} = \frac{W}{d} = \frac{300 \text{ J}}{0.1 \text{ m}} = 3000 \text{ N}

F_{\text{total}} = 3000 \text{ N} + 500 \text{ N} = 3500 \text{ N}

Resultado:

F_{\text{total}} = 3500 \text{ N}

Cálculo del diámetro del cilindro.La presión del aire actúa sobre la superficie del pistón para generar la fuerza total calculada en el apartado anterior.Datos:

F_{\text{total}} = 3500 \text{ N} \quad\text{(de apartado a))}

P = 5 \text{ bar} = 5 \times 10^5 \text{ N/m}^2

Fórmulas:

P = \frac{F_{\text{total}}}{S}

S = \frac{\pi D^2}{4} \implies D = \sqrt{\frac{4S}{\pi}}

Sustitución:

S = \frac{3500 \text{ N}}{5 \times 10^5 \text{ N/m}^2} = 0.007 \text{ m}^2

D = \sqrt{\frac{4 \cdot 0.007 \text{ m}^2}{\pi}} = \sqrt{\frac{0.028}{\pi}} \text{ m} \approx \sqrt{0.0089126} \text{ m} \approx 0.09441 \text{ m}

Resultado:

D = 0.0944 \text{ m}

Elementos de la unidad de mantenimiento y su símbolo.Una unidad de mantenimiento de un circuito neumático debe contener los siguientes tres elementos:1. Filtro (para eliminar impurezas y condensación del aire).2. Regulador de presión (para mantener una presión de trabajo constante y adecuada).3. Lubricador (para añadir una fina niebla de aceite al aire, lubricando los elementos móviles del circuito).El símbolo que identifica la unidad de mantenimiento es una combinación de los símbolos individuales de un filtro, un regulador de presión y un lubricador, representados en un único bloque. A continuación se representan los símbolos individuales de los componentes disponibles en la lista, y se describe el símbolo completo de la unidad de mantenimiento.

Símbolo del filtro.

Símbolo del lubricador.El regulador de presión se representa con un rombo con una flecha en su interior (para indicar la regulación) y un manómetro (para indicar la presión regulada). El símbolo combinado de la unidad de mantenimiento agrupa estos tres símbolos (filtro, regulador y lubricador) dentro de un único rectángulo o recuadro, manteniendo la secuencia de flujo del aire.