Diseño de Instalaciones Neumáticas 1 2 1

 

INGENIERIA MECANICA AUTOMORIZ

Integrantes: -

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Bryan Guazhima Vicente Tacuri Tacuri Pau !ac"ni #uiz Benitez

$i%rauica & neumatica Gru'": (

)"cente: Ing* +is"n Cae Tema: Te ma: )ise," y Cacu" en Instaaci"nes Inst aaci"nes Neumaticas*

 

)I-E.O )E IN-TA#ACIONEIN-TA#ACIONE- NEUM/TICAO01eti2" genera* •

Diseñar una red de aire comprimido analizando el consumo de herramientas y caudas de

 presión. O01eti2"s es'ec34ic"s* • •

Identificar el consumo de aire de cada herramienta existente en un taller de mecánica. Planificar y calcular la presión necesaria para todos los equipos.

INTRO)UCCI5N El concepto moderno de neumática trata sobre los fenómenos y aplicaciones de sobrepresión o depr depres esió iónn ( (ac ac!o !o"" del del ai aire re## la ma mayyor!a or!a de la lass apli aplica caci cion ones es neum neumát átic icas as se basa basann en el aproechamiento de la sobrepresión. $e%&n su actual definición trata de una t'cnica moderna de utilización de ener%!a limpia. a neumática moderna# con sus %randes posibilidades# se inicia en Europa a partir de la mitad del si%lo si% lo )) de debid bidoo a una nec necesi esidad dad de aut autom omati atizac zación ión rac racion ional al del tra traba* ba*oo des desde de ent enton onces ces la neumática ha ido eolucionando y lo se%uirá haciendo se%&n sea los requerimientos. a concepción y estudios de los sistemas neumáticos requiere del conocimiento de elementos neumáticos y su respectio funcionamiento asi como la interconexión entre ellos# los elementos neumáticos pueden alcanzar alcanzar elocidades de traba*o eleadas pero depende de la compresibilidad compresibilidad del aire. Este informe tiene como finalidad el diseño de una red de aire comprimido# todas las herramientas tienen un consumo distinto de aire comprimido

Marc" Te6ric"* Definición de neumática.+ ,ecnolo%!a que emplea el aire comprimido como modo de producción# control y transmisión de la ener%!a necesaria para moer y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y# por tanto# al aplicarle una fuerza se comprime# mantiene esta compresión y deuele la ener%!a acumulada cuando se le permite expandirse

Pr"'ie%a%es %e aire c"m'rimi%": -ausara asombro de que la neumática se haya podido expandir en tan corto tiempo y con tanta rapidez# la solución a al%unos problemas se puede asumir a que sea simple y económica /bundante.+ Está disponible en todo el mundo y en cantidades ilimitadas.

 

,ransporte.+ ,ransport e.+ el aire comprimido puede ser fácilmente transportado por tuber!as. /lmacenamiento.+ 0o es preciso que un compresor permanezca continuamente en sericio# el aire comprimido puede ser almacenado y tomarse de estos para la utilización de un traba*o de terminado. ,emperatura.+ El aire comprimido es insensible a las ariaciones de la temperatura %arantizando as! un traba*o se%uro incluso en condiciones extremas. /ntidefla%rante.+ 0o presenta nin%&n ries%o de explosión ni incendio por lo tanto no es necesario disponer de instalaciones antidefla%rantes que son caras. impio.+ El aire comprimido es limpio en caso de faltas de estanqueidad# no produce nin%&n ensuciamiento. 1elocidad.+ 1elocidad.+ Es un medio de traba*o muy rápido# por eso permite obtener elocidades de traba*o muy eleadas. 2uerza.+ el aire comprimido es económico solo hasta cierta fuerza. -ondicionado por la presión de sericio normalmente usual de 344 5Pa.

Eement"s 'ara una re% %e aire c"m'rimi%" 2iltro de aire+compresor.+ De acuerdo con las mayores exi%encias# retención de sólidos muy finos. $e proeen con cartuchos descartables. -ompresor.+ 6n compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y -ompresor.+ desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles# tal como %ases y los apores. Esto se realiza a tra's de un intercambio de ener%!a entre la máquina y el fluido en el cual el traba*o e*ercido por  el compresor es transferido a la sustancia que pasa por 'l conirti'ndose en ener%!a de flu*o# aumentando su presión y ener%!a cin'tica impulsándola a fluir. /cumuladores o depósitos de aire comprimido.+ os acumuladores o depósitos de aire comprimido se utilizan para compensar oscilaciones de presión en la red y como depósito al que puede recurrirse  para amorti%uar picos de consumo de aire comprimido. /propiados /propiados para disponer de suficiente aire comprimido para alimentar sus equipos que funcionan e*ecutando ciclos rápidos. 6nidades de mantenimiento.+ as impurezas en forma de part!culas de suciedad u óxido# residuos de aceite lubricante y humedad dan ori%en muchas eces a aer!as en las instalaciones neumáticas y a la destrucción de los elementos neumáticos. Para eitar las impurezas# se debe procurar un filtrado correcto del aire aspirado por el compresor# la utilización de compresores exentos de aceite es una  buena alternatia.

$ecador es el encar%ado de eliminar la humedad residual del aire.

 

,uber!as primarias es la l!nea que sale del con*unto de compresores y conduce todo el aire que consume la planta. Debe tener la mayor sección posible para eitar p'rdidas de presión y preer  futuras ampliaciones de la red con su consecuente aumento de caudal.

MARCO PR/CTICO )IMEN-I5N )E #A IN-TA#ACI5N 7racias a la ayuda de un modelador se puede puede indicar de una me*or manera de cómo se encuentran las difer diferentes entes ddimens imensiones iones de llon%it on%itud ud de tube tuber!a r!a prin principal cipal qque ue están da dadas das en mm# con llas as diferentes herramientas que se encuentran alimentadas a la tuber!a secundaria.

 Fuente au autores tores (dimensione (dimensioness tubería) 0

a distancia distancia lo lon%itudinal n%itudinal de tuber! tuber!aa secunda secundaria ria que exi exististe stiste desde llaa tuber!a principal hacia las distintas dist intas herram herramienta ientass de traba traba*o *o es de 894 8944mm 4mm es dec decir ir 8.9 me metros# tros# la ccual ual se il ilustra ustra eenn la si%uiente ima%en.

 

-:I,E:I;$ / -;0$IDE:/: ,64 (m?s"

,69 a 84 (m?s"

/ continuación se desarrolla una tabla de las hherramientas erramientas donde se indica el consumo de aire como tambi'n la presión que necesitan par@a traba*ar. TABLA DE HERRAMIENTA HERRAMIENTAS S DE TRABAJO

$erramientas

N7mer" %e eement"s

Presi6n

C"nsum" %e aire %e ca%a eement"

C"nsum" %e aire %e ca%a eement"

Pist"a %e 'intura %e gra2e%a%

8

8 bar

894 litros?min

4.894mA?min

Ca4etera Pist"a 'u2eriza%"ra Pist"a %esem'"2a%"ra Rache neum8tic"s %e 9( %e 'uga%a Rache neum8tic"s %e ;< %e 'uga%a Pist"as %e im'act" neum8tica %e 9= 'uga%a Pist"as %e im'act"

8 > C

8.> bar 9 bar = bar

>B>.9litros?min. >94 litros?min. >84 litros?min

4.>B>mA?min 4.>9 mA?min 4.>8 mA?min

>

= bar

34.3 litros?min.

4.434 mA?min

>

= bar

>>C.8= litros?min.

4.>>C mA?min

8

3 bar

>>C.8= litros?min.

4.>>C mA?min

>

3 bar

8= litros?minutos

4.8= mA?min

neum8tica %e ;( 'uga%a

 

Pist"as %e im'act" neum8tica %e 9 'uga%a Recti4ica%"ra neum8tica Recti4ica%"ra neum8tica anguar

>

3 bar

8C.>= litros?min.

4.8C mA?min

8

3 bar

9 litros?minutos

4.49 mA?min

>

3 bar

9litros?minutos

4.49 mA?min

Cacu" %e %e c"e4iciente %e utiizaci6n C"e4iciente %e utiizaci6n cu =

Tiempo de funcionamiento funcionamiento tiem tiempo po detotal detotal de tr trab abajo ajo

TIEMPO )E !UNCIONAMIENTO ENTRE TIEMPO TOT TOTA# A# )E TRABA>O $e tomó en cuenta cuenta y en consideración qque ue el tiempo de to total tal de traba*o es de ocho ho horas ras para muestro cálculo del coeficiente de utilización. Pistola de pintura de %raedad F 8 horas?horas Pistola de cafetera F 8horas? horas Pistola pulerizadora F >hora? Pistola desempoladora F Bhoras? :ache neumáticos de >?B de pul%ada F4.9horas? :ache neumáticos de C? de pul%ada F4.9horas? Pistolas de impacto neumática de >>?8 ?8 pul%ada FChoras FChoras? ? Pistolas de impacto neum neumática ática de C?B pul%ada F>hora? Pistolas de impacto neum neumática ática de > pu pul%ada l%ada F>hora? :ectificadora neumática F8horas? :ectificadora neumática an%ular F Choras?

TAB#A )E CON-UMO )E A AIRE IRE TOTA TOTA# # )E #A- $ERRAMIENTA-

 

En la si%uiente tabla se ddetalla etalla el consumo de aire comprimido de cada herramienta y tambi'n el consumo de total de ai aire re comprimido de ttodas odas las herramientas.

Ecuaci6n %e c8cu" %e c"nsum c"nsum"" 'arcia %e ca%a herramienta coeficiente nte de utilizacion utilizacion∗con consumo sumoair airee cada cada ele element mento o C  p =¿ deelemento ∗coeficie

$erramienta

Pist"a %e 'intura %e gra2e%a% Ca4etera Pist"a 'u2eriza%a Pist"a %esem'"2a%"ra Rache neum8tic"s %e 9( %e 'uga%a Rache neum8tic"s %e ;< %e 'uga%a Pist"as %e im'act" neum8tica %e 9= 'uga%a Pist"as %e im'act" neum8tica %e ;( 'uga%a Pist"as %e im'act" neum8tica %e 9 'uga%a Recti4ica%"ra neum8tica Recti4ica%"ra neum8tica anguar

N7mer" %e eement"s

8

C"e4icient e %e utiizaci6n

C"nsum" C"nsum" %e aire %e Parcia ca%a eement" ?m@min ?m@min 4#89 4#89 4#>89

8 > C >

4#89 4#>89 4#9 4#4=89

4#>B> 4#>9 4#>8 4#43

4#4349 4#4>39 4#> 4#44BC39

>

4#C39

4#>>C

4#4B8C39

8

4#C39

4#>>C

4#4B39

>

4#>89

4#8=

4#4C3

>

4#>89

4#8C

4#4C9C39

8 >

4#89 4#C39

4#49 4#49

4#4B89 4#4C>39

TOTA# 3

Q P =0.6725

 m mim.

4#=389

 

CA#CU#O )E TUBERIA Para poder obtener el cálculo del diámetro necesario para realizar la instalación de la tuber!a se  procede a usar la ecuación de caudal que nos dice lo si%uiente de que el caudal es i%ual a la elocidad por el área del conducto# lo cual esta ecuaci ecuación ón es álid álidaa ya que pos poseemos eemos el dato del caudal de aire comprimido y la elocidad. 2

Q=V ∗ A

d

2

=

4∗Q

Q= V ∗π d

 

4

√

 4∗Q  d= V ∗π  V ∗π 

)i8metr" ?'reiminar ?'reiminar %e a tu0er3a 'rinci'a* $e pretende determinar los alores alores entre los que se tiene que encontrar el diámetro de la tuber!a principal.

d min=   4∗Q V ∗π 

d max = 4∗Q V ∗π 

√

m  4 ∗0.018883 s d max =  m 6  ∗π  s

3

d min =

√

0.004007 m d max =√ 0.004007

0.002404 m d min=√ 0.002404

d max =0.063301 m

d min=0.049031 m

2

3

m 4∗0.018883 s  m 10 ∗π  s 2

 

-E#ECCI -E#ECCI5N 5N )E TUBERA PRINCIPA# / continuación continuación se procede a seleccionar la tuber!a pprincipal rincipal para el diseño de nuestra instalaci instalación ón  para la cual nos basamos en catálo%o de tuber!a y accesorio accesorio P1- G-;1 G-;1/ /H.

:eferencia de catálo%o de tuber!a prin principal cipal http??.coal.com.co?pd http?? .coal.com.co?pdfs?manuales?manJd fs?manuales?manJdurmanJpresion.pdf  urmanJpresion.pdf 

 

-omo se e se seleccionó una tuber!a de B mm de diámet diámetro ro debido a qu quee se encuentra dentro del ran%o obtenido en los cálculos y tambi'n a que su presió presiónn traba*o es aaceptable. ceptable.

PE:DID/ DE P:E$IK0 E0 ,6B ba bar. r.

 

)i8metr" ?'reiminar ?'reiminar %e as tu0er3as %e ac"meti%a* Determinar los alores entre los que se tiene que encontrar el diámetro de las tuber!as de acometida para que en la tuber!a con mayor caudal se cumpla el criterio de elocidad descrito.

d max =

√

 4∗Q

d min=

V ∗π 

√

m 4∗0.018883 s d max =  m 15  ∗ π  s d max =√ 0.001603 0.001603 m

2

d   =0.040037 m

3

d min=

√

√

 4∗Q

V ∗ π 

3

m  4∗0.018883 s  m 20 ∗π  s

d min=√ 0.001202 0.001202 m

2

=

-E#ECCI5N )E TUBERA -ECUN)ARIA

:efe rencia de catálo%o de tuber!a http?? http??.coal.com.co?pd .coal.com.co?pdfs?manuales?manJdu fs?manuales?manJdurmanJpresion.pdf  rmanJpresion.pdf 

 

PE:DID/ DE P:E$IK0 E0 ,64M po porr fu%as y tambi tambi'n 'n la ampliación del taller m más ás el consumo nnormal. ormal.

QTotal =0.6725 + 0.06725 + 0.20175 3

 m QTotal =0.9415 min.

 

-E#ECCI5N )E# COMPRE-OR 

Para la selección del compresor se debe tomar en cuenta# el consumo de aire comprimido total que necesitan las herramientas para su correcto funcionamiento y tambi'n la presión. Para lo cual se inesti%ó y busco en diferentes catálo%os este compresor que cumple con todos los requerimientos que las herramientas necesitan para su correcto funcionamiento.

$e%&n este nomo%rama nos especifica que nuestro compresor puede ser los si%uientes -

-ompresor de anillo liquido -ompresor de pale paletas tas deslizantes -ompresor de tornillo -ompresor alternatio de un solo pistón -ompresor alternatio de doble pistón

 

-E#ECCI5N )E COMPRE-OR  a selección del compresor se realizó de un catálo%o de compresores centralair donde nos especifica que son compreso compresores res alternatios.

:eferencia de catálo%o de compreso compresores res http??.construnario.com?ebooNs?B89 http??.construnar io.com?ebooNs?B89?compresoresM84y ?compresoresM84yM84tratamientoM84d M84tratamientoM84delM84aire?cat elM84aire?cat M-CM/>lo%osM84%enerales?catM-CM/ M-CM/>lo%osM8 4%enerales?catM-CM/>lo%oM84comp >lo%oM84compresoresM84deM84pi resoresM84deM84pist st M-CM44 lt

 

-E#ECCI5N )E# ACUMU#A)OR 

:eferencia del catálo%o del acumulador  http??ar.Naeser. http??ar .Naeser.com?Ima%es?P+399+/:+t com?Ima%es?P+399+/:+tcm=+3B>> cm=+3B>>.pdf  .pdf  El acumulador ele%ido tiene una capacidad de >94lt ya que en nuestro calculo el olumen del acumulador salió a aproximadamente de 844lt. -omo se puede obserar en el catálo%o existe un acumulador de 4lt# pero este tendr!a un inconeniente ya que su depósito al ser de menos capacidad este se a%otar!a más rápido lo cual implica que el compresor ten%o que mayores conexiones y desconexiones lo cual implica que la ida &til del compresor se reduzca.

 

CONC#U-IONE$e pude concluir mencionando mencionando que el proceso de %eneración %eneración## preparación y distrib distribución ución de aire comprimido como la selección del compresor debe ser seleccionado con mucho cuidado y realizar reali zar unos estud estudios ios prei preios os para deta detallar llar cual an hacer las exi% exi%encia enciass que debe tener  nuestro compresor tanto como nuestras tuber!as y en si todo el diseño. Debemos tener claros los conceptos de los diferentes compresores existentes para de esta manera  poder ele%ir de la me*or manera el compresor que nos sea de mayor eficacia y no pueda tener un  precio más accesible en comparación comparación de los demás tipos tipos de compresor. -uando seleccionamos las tuber!as# tambi'n debemos reisar la presión máxima que puede soportar  dicha tuber!a para de esta manera saber si podemos ele%ir una de P1- o si se desea tener mayor  confianza en la durabilidad de la tuber!a deberemos reisar tubos de metal aunque su costo será mucho más eleado.

BIB#IOGRA!A. O> :oyo# E. -. (>B". /ir /iree comprimido. Paraninfo. O8 5entish# D. 0. Q. (>". ,uber!as industriales diseño# selección# cálculo y accesorios. 6rmo# $/ de Ediciones. OC http?? http??.sericiot .sericiotecnicocompresores.com? ecnicocompresores.com?productos?compreso productos?compresores?depositos+d res?depositos+de+aire+ e+aire+ comprimido.php OB http?? http??.cendimex.com.mx .cendimex.com.mx?catalo%os?cira.pdf ?catalo%os?cira.pdf O9 http?? http??.directindu .directindustry. stry.es?prod?airpress?p es?prod?airpress?pistolas+aire+comprim istolas+aire+comprimido+88=+==>4C ido+88=+==>4C.html .html

:eferencia de catálo%o de tuber!a prin principal cipal http??.coal.com.co?pd http?? .coal.com.co?pdfs?manuales?manJd fs?manuales?manJdurmanJpresion.pdf  urmanJpresion.pdf  :eferencia de catálo%o de compreso compresores res http??.construnario.com?ebooNs?B89 http??.construnar io.com?ebooNs?B89?compresoresM84y ?compresoresM84yM84tratamientoM84d M84tratamientoM84delM84aire?cat elM84aire?cat M-CM/>lo%osM84%enerales?catM-CM/ M-CM/>lo%osM8 4%enerales?catM-CM/>lo%oM84comp >lo%oM84compresoresM84deM84pi resoresM84deM84pist st M-CM> cm=+3B>>.pdf  .pdf