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Neumática
Problema
2024 · Ordinaria · Titular
6
Examen

En un sistema neumático:

a) Calcule el diámetro de un cilindro para producir un trabajo de 375 J375\text{ J} sabiendo que la presión del aire del circuito es de 7 bar7\text{ bar} (1 bar=105 N/m21\text{ bar} = 10^5\text{ N/m}^2), la resistencia del muelle es de 425 N425\text{ N}, la carrera del pistón es de 80 mm80\text{ mm} y el rendimiento del sistema de compresión del aire es del 85%85\%.b) ¿Qué elementos contiene una unidad de mantenimiento de un circuito neumático? Dibuje su símbolo. ¿Qué función tiene cada uno de dichos elementos?
Sistemas neumáticosCilindrosUnidad de mantenimiento
a) Cálculo del diámetro del cilindro.

Para calcular el diámetro del cilindro, consideramos que el trabajo total que debe realizar el aire sobre el pistón se distribuye en el trabajo útil (suministrado) y el trabajo necesario para vencer la resistencia del muelle, todo ello afectado por el rendimiento del sistema.La fuerza generada por el aire sobre la superficie del pistón es Faire=PSF_{\text{aire}} = P \cdot S. El trabajo realizado por el aire es Wneumaˊtica=Faired=PSdW_{\text{neumática}} = F_{\text{aire}} \cdot d = P \cdot S \cdot d. Este es el trabajo de entrada al sistema del cilindro.El trabajo de salida total del cilindro es la suma del trabajo útil (WuˊtilW_{\text{útil}}) y el trabajo necesario para vencer la resistencia del muelle (WresorteW_{\text{resorte}}). El trabajo para vencer la resistencia del muelle es Wresorte=FresortedW_{\text{resorte}} = F_{\text{resorte}} \cdot d.Por lo tanto, el trabajo mecánico total que debe producir el cilindro es Wmecaˊnico, total=Wuˊtil+WresorteW_{\text{mecánico, total}} = W_{\text{útil}} + W_{\text{resorte}}.La eficiencia del sistema relaciona el trabajo mecánico total con el trabajo neumático de entrada: Wmecaˊnico, total=ηWneumaˊticaW_{\text{mecánico, total}} = \eta \cdot W_{\text{neumática}}.

b) Elementos de una unidad de mantenimiento y su función.

Una unidad de mantenimiento es un componente esencial en los sistemas neumáticos para garantizar la calidad del aire comprimido y prolongar la vida útil de los actuadores y válvulas. Generalmente, está compuesta por un filtro, un regulador de presión y un lubricador.

1. Filtro
Filtro

Función: Elimina las impurezas sólidas (partículas de polvo, óxido, suciedad) y el agua condensada (humedad) del aire comprimido. Esto previene el desgaste y la corrosión de los componentes neumáticos.

2. Regulador de Presión
Manómetro

Función: Mantiene una presión de trabajo constante y deseada en el circuito neumático, independientemente de las fluctuaciones en la presión de entrada o de los cambios en el consumo de aire. El manómetro se utiliza para visualizar la presión regulada.

3. Lubricador
Lubricador

Función: Introduce una fina niebla de aceite en el aire comprimido, que se transporta a los componentes neumáticos aguas abajo (cilindros, válvulas). Este aceite lubrica las piezas móviles, reduciendo la fricción y el desgaste, lo que contribuye a una mayor durabilidad y un funcionamiento más suave del sistema.