Automatización industrial


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1 TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE TIANGUISTENCO Automatización industrial CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS DIFERENTES ELEMENTOS DE TRABAJO DE CONTROL, BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Y COMPRESORES EXISTENTES EN EL MERCADO. ESTUDIANTE: MIGUEL ANGEL PASAFLORES VALDIN IM

2 ÍNDICE INTRODUCCIÓN. 3 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS DIFERENTES ELEMENTOS DE TRABAJO DE CONTROL BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO..6 COMPRESORES EXISTENTES EN EL MERCADO..13 CONCLUSIÓN.. 17 BIBLIOGRAFIA.17 2

3 INTRODUCCIÓN El control ha sido definido bajo dos grandes perspectivas, una perspectiva limitada y una perspectiva amplia. Desde la perspectiva limitada, el control se concibe como la verificación a posteriori de los resultados conseguidos en el seguimiento de los objetivos planteados y el control de gastos invertido en el proceso realizado por los niveles directivos donde la estandarización en términos cuantitativos, forma parte central de la acción de control. Bajo la perspectiva amplia, el control es concebido como una actividad no sólo a nivel directivo, sino de todos los niveles y miembros de la entidad, orientando a la organización hacia el cumplimiento de los objetivos propuestos bajo mecanismos de medición cualitativos y cuantitativos. Este enfoque hace énfasis en los factores sociales y culturales presentes en el contexto institucional ya que parte del principio que es el propio comportamiento individual quien define en última instancia la eficacia de los métodos de control elegidos en la dinámica de gestión. Todo esto lleva a pensar que el control es un mecanismo que permite corregir desviaciones a través de indicadores cualitativos y cuantitativos dentro de un contexto social amplio, a fin de lograr el cumplimiento de los objetivos claves para el éxito organizacional, es decir, el control se entiende no como un proceso netamente técnico de seguimiento, sino también como un proceso informal donde se evalúan factores culturales, organizativos, humanos y grupales. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LOS DIFERENTES ELEMENTOS DE TRABAJO DE CONTROL Válvulas distribuidoras. En el sistema neumático: Dirigen el aire comprimido hacia varias vías en el arranque, la parada y el cambio de sentido del movimiento del pistón dentro del cilindro. Válvula normal cerrada = no permite el paso del aire en posición de reposo. Si se acciona, permite circular el aire comprimido. Válvula normal abierta = en reposo el paso del aire está libre y al accionarla se cierra. Posición de partida = un movimiento de las partes móviles de una válvula al estar montada en un equipo y alimentarla a presión de la red neumática. Para representar a las funciones de las válvulas distribuidoras se utilizan símbolos que indican el número de posiciones y de vías de la válvula y su funcionamiento. El número de posiciones viene representado por el número de cuadrados yuxtapuestos en cuyo interior se dibuja el esquema de funcionamiento, siendo las 3

4 líneas el número de tuberías o de conductos, cuya unión se representa mediante un punto. Las conexiones se representan por medio de trazos externos unidos al cuadrado. La casilla indica la posición de reposo de la válvula distribuidora, es decir, la posición que ocupa cuando la válvula no estar accionada. La posición inicial es la que toma la válvula cuando se establece la presión o bien la conexión de la tensión eléctrica y es la posición por medio de la cual comienza el programa preestablecido. Válvulas de control de presión. Las válvulas de control de presión se usan para controlar la presión de un circuito o de un sistema. Aunque las válvulas de control tienen diferentes diseños, su función es la misma. Algunos tipos de válvulas de control de presión son: válvulas de alivio, válvulas de secuencia, válvulas reductoras de presión, válvulas de presión diferencial y válvulas de descarga. - Válvulas de alivio Los sistemas hidráulicos se diseñan para operar dentro de cierta gama de presión. Exceder esta gama puede dañar los componentes del sistema o convertirse en un peligro potencial para el usuario. La válvula de alivio mantiene la presión dentro de límites específicos y, al abrirse, permite que el aceite en exceso fluya a otro circuito o regrese al tanque. - Válvula de alivio de presión simple, presión de apertura de la válvula: La válvula de alivio simple (también llamada válvula de accionamiento directo) se mantiene cerrada por acción de la fuerza del resorte. La tensión del resorte se ajusta a una presión de alivio. Sin embargo, el ajuste de la presión de alivio no es la presión a la que la válvula comienza a abrirse. Válvulas de control de flujo. El control de flujo tiene como objetivo controlar el volumen de flujo de aceite que entra o sale de un circuito. El control de flujo de un circuito hidráulico puede realizarse de varias maneras. El modo más común es colocando un orificio en el sistema. Al poner un orificio se produce una restricción mayor de la normal al flujo de la bomba. Una mayor restricción produce un aumento de la presión de aceite. El aumento de la presión del aceite hace que parte del aceite vaya por otro camino. El camino puede ser a través de otro circuito o a través de una válvula de alivio. Orificio: Un orificio es una abertura pequeña en el paso del flujo de aceite. El flujo que pasa por un orificio se ve afectado por diferentes factores. Tres de los factores más comunes son: La temperatura del aceite. El tamaño del orificio. 4

5 La presión diferencial a través del orificio. Temperatura: La viscosidad del aceite varía con los cambios de temperatura. La viscosidad es una medida de la resistencia del aceite a fluir a una temperatura determinada. El aceite hidráulico es más delgado y fluye más fácilmente cuando la temperatura aumenta. Tamaño del orificio: El tamaño del orificio controla el régimen de flujo a través del orificio. Un ejemplo común es un hueco en una manguera de jardín. Un hueco del tamaño de una cabeza de alfiler producirá un escape de agua muy fina. Un hueco más grande producirá un escape en forma de un chorro de agua. El hueco, pequeño o grande, produce un flujo de agua que escapa de la manguera. La cantidad de agua que escapa depende del tamaño del hueco (orificio). El tamaño del orificio puede ser fijo o variable. Tipos de accionamientos de válvulas. La clase de accionamiento de una válvula no depende de función ni de su forma constructiva, sino que el dispositivo de accionamiento se agrega a la válvula básica. El medio de accionamiento se puede clasificar en accionamiento directo y a distancia. En el accionamiento directo, el órgano de mando esta directamente sobre la válvula, por ejemplo todas las clases de accionamiento manual y mecánico El accionamiento a distancia se divide en accionamiento neumático y accionamiento eléctrico. Como una particularidad de accionamiento de válvulas, se debe presentar una válvula accionada neumáticamente cuyo órgano de accionamiento permite simultáneamente una función de tiempo (temporizador). En la línea Z de mando entra aire comprimido a través de una válvula de estrangulación en un acumulador. De acuerdo con el ajuste del aire fluye más o menos aire en un intervalo de tiempo al acumulador en el que, al cabo de cierto tiempo alcanza 5

6 determinada presión. La intervención de la válvula solo se efectúa si se ha alcanzado la presión de aire necesaria. BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Características generales de funcionamiento Las bombas de este tipo son bombas de desplazamiento que crean la succión y la descarga, desplazando agua con un elemento móvil. El espacio que ocupa el agua se llena y vacía alternativamente forzando y extrayendo el líquido mediante movimiento mecánico. El término positivo, significa que la presión desarrollada está limitada solamente por la resistencia estructural de las distintas partes de la bomba y la descarga no es afectada por la carga a presión sino que está determinada por la velocidad de la bomba y la medida del volumen desplazado. Las bombas de desplazamiento positivo funcionan con bajas capacidades y altas presiones en relación con su tamaño y costo. Este tipo de bomba resulta el más útil para presiones extremadamente altas, para operación manual, para descargas relativamente bajas, para operación a baja velocidad, para succiones variables y para pozos profundos cuando la capacidad de bombeo requerida es muy poca. CLASES DE BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO Hay dos clases de bombas de desplazamiento positivo: a) Las de pistón o reciprocantes, que desplazan el liquido por la acción de un émbolo o pistón con movimiento rectilíneo alternativo, o con movimiento de oscilación. b) Las rotatorias, en las cuales, el desplazamiento se logra por el movimiento de rotación de los elementos de la bomba. Bombas reciprocantes Características de funcionamiento En las bombas reciprocantes el pistón crea un vacío parcial dentro del cilindro permitiendo que el agua se eleve ayudada por la presión atmosférica. Como hace falta un espacio determinado de tiempo para que se llene el cilindro, la cantidad de agua que entra al espacio de desplazamiento dependerá de la velocidad de la bomba, el tamaño de las válvulas de entrada y la efectividad del material sellante de las válvulas y del pistón. Como se muestra en la figura

7 Debido a la resistencia friccional que se desarrolla en sus partes en movimiento, las bombas reciprocantes tienen una eficiencia relativamente baja; las pérdidas en las correas, los engranes y las chumaceras se añaden a la resistencia de las partes móviles para dar un rendimiento bajo en proporción a la potencia suministrada por la unidad motriz. Las válvulas de las bombas de pistón son de dos tipos las de succión, que permiten la entrada al espacio de desplazamiento, y las de descarga, que dejan que el agua pase hacia el tubo de descarga, Estas válvulas operan por la fuerza que ejerce sobre ellas el peso del agua, o por la acción ejercida por elemento de desplazamiento Las foto 7.1 y figura 7.3 nos muestran modelos típicos de bombas reciprocantes. FOTO 7.1 BOMBA RECIPROCANTE O DE PISTON HORIZONTAL 7

8 FIG. 7.2 ESQUEMA DE BOMBA RECIPROCANTE DE EFECTO SIMPLE FIG. 7.3 BOMBA RECIPROCANTE HORIZONTAL DE TRANSMISIÓN DE DOBLE EFECTO Ventajas y desventajas de las bombas reciprocantes Las ventajas de las bombas reciprocantes de pozo llano son: - Alta presión disponible - Autocebantes (dentro de ciertos límites) 8

9 - Flujo constante para cargas a presión variable - Adaptabilidad a ser movidas manualmente o por motor Las desventajas son: - Baja descarga - Baja eficiencia comparada con las bombas centrifugas - Muchas partes móviles - Requieren mantenimiento a intervalos frecuentes - Succión limitada - Costo relativamente alto para la cantidad de agua suministrada - Requieren un torque considerable para llevarlas a su velocidad - Flujo pulsante en la descarga Bombas rotatorias Caracteres generales de su funcionamiento Las bombas rotatorias son unidades de desplazamiento positivo, que consisten en una caja fija que contiene engranes, aspas u otros dispositivos que rotan, y que actúan sobre el líquido atrapándolo en pequeños volúmenes entre las paredes de la caja y el dispositivo que rota, desplazando de este modo el líquido de manera similar a como lo hace el pistón de una bomba reciprocante. Como se muestra en la figura 7.4. Pero las bombas rotatorias en vez de suministrar un flujo pulsante como sucede con las bombas reciprocantes, descargan un flujo uniforme, por el movimiento de rotación de los engranes que es bastante rápido. Las bombas rotatorias se usan generalmente para aplicaciones especiales, con líquidos viscosos, pero realmente pueden bombear cualquier clase de líquidos, siempre que no contengan sólidos en suspensión. No obstante, debido a su construcción, su uso más común, es como bombas de circulación o transferencia de líquidos. Características principales: - Son de acción positiva - Desplazamiento rotativo - Flujo uniforme - Construcción compacta - Carga alta - Descarga relativamente baja - Velocidades de operación de moderadas a altas - Pocas partes móviles 9

10 - Requieren toda la potencia para llevarlas a su velocidad de operación - Flujo constante dentro de ciertos límites para carga variable - Aspiración limitada Como las piezas que originan el desplazamiento son de metal y rotan, el contacto metálico entre las partes móviles origina desgastes que posibilitan los resbalamientos a altas presiones, es por eso que la efectividad de las bombas rotatorias disminuye con el uso. Distintos tipos de bombas rotatorias Las bombas más comunes y más efectivas de este tipo son las de engranes externos (figura 7.4). Según los dientes se separan en el lado de succión de la bomba, el espacio entre dos dientes consecutivos se llena de líquido y de esta forma es arrastrado hasta quedar atrapado entre estos y la pared de la caja de la bomba; el movimiento de rotación del engrane lleva entonces el líquido atrapado hasta el lado de descarga, en donde al quedar libre es impulsado hacia afuera por la llegada constante de nuevas cantidades de liquido. Las bombas rotatorias son generalmente fabricadas para capacidades que no exceden de 500 gpm (31.54 l/s) y cargas que no sobrepasan 500 pies (152.4 m). Existen bombas rotatorias de engranes internos, de levas, lobulares de tornillo, de paletas, etc. En las figuras 7.4 a 7.7 se muestran distintos tipos de bombas rotatorias. 10

11 FIG. 7.4 BOMBA ROTATORIA DE ENGRANES EXTERNOS FIG. 7.5 BOMBA ROTATORIA DE DOS TORNILLOS 11

12 FIG. 7.6 BOMBA ROTATORIA DE PALETAS DESLIZANTES FIG. 7.7 BOMBA ROTATORIA DE LEVA Y PISTON Usos más corrientes de las bombas de desplazamiento positivo - Bombeo en pozos llanos - Bombeo en pozos profundos - Para niveles de agua variable 12

13 - Bombas de incendio - Bombas de transferencia y circulación - Operación por molinos de viento - Altas cargas a presión - Alimentación de calderas - Bombeo de aceite y gasolina - Fumigadores de cosechas COMPRESORES EXISTENTES EN EL MERCADO. Una amplia gama de soluciones El profesional comenta que "la oferta de compresores de aire existente en el mercado nacional es bastante completa, encontrándose la mayoría de los tipos, modelos, capacidades, marcas y rangos de operación conocidos, pudiendo ser usados en diversas áreas". El académico explica que los compresores son máquinas que a un fluido le otorgan una energía adicional, de tal forma que éste pueda desplazarse. Por consecuencia, el fluido tiene una mayor presión y velocidad (entiéndase por fluido a los líquidos y gases). El uso de un compresor está supeditado a las necesidades y características del uso, por lo que la velocidad del fluido estará vinculada a estas condiciones. Existen compresores de aire con motores diesel, a bencina, hidráulicos y eléctricos, que se comercializan en modalidad de venta o arriendo. Clasificación de los compresores Compresores de desplazamiento (el aire es ingresado y luego se comprime con un émbolo): Compresores Rotativos (multicelular, de tornillo y Roots). Compresores alternativos (de pistón o de diafragma). Compresores dinámicos (el aire es comprimido y acelerado): Compresores axiales. Compresores radiales. 13

14 Los compresores más comunes son: Compresores de émbolo oscilante: Compresor de pistón. Compresor de membrana. Compresores de émbolo rotativo: Compresor rotativo celular. Compresor helicoidal bicelular. Compresor Roots. Turbo compresor: Compresor radial. Turbocompresor axial. Del listado anterior, Jaime Becerra agrega que los compresores pueden agruparse en portátiles y estacionarios. Los primeros permiten el desplazamiento del equipo a diferentes lugares y condiciones ambientales, y soportar cambios de temperatura y humedad. Son potentes, versátiles, ajustables y seguros para trabajar. Muchas de estas unidades son utilizadas en labores de arenado o granallado, para alimentar perforadoras neumáticas y manuales, sistemas de exposición de concreto y faenas de shotcrete, entre otras. Los compresores estacionarios, en tanto, poseen atributos similares a los ya mencionados, siendo la principal diferencia que se ubican en un lugar determinado (no dejando de ser transportables). En este ámbito existen compresores que ofrecen prestaciones básicas y otros de última generación que responden a demandas de alta exigencia, en obras donde se requieren equipos de carrocería robusta, óptimo desempeño, silenciosos y respetuosos con el medioambiente. 14

15 Ventajas Las ventajas de usar un sistema propulsado por un compresor de aire se basan principalmente en el ahorro de tiempo para una determinada labor. También en la mejora, precisión y calidad de otras tareas y en el ahorro en los costos que involucraría no usar dichos equipos, lo cual se traduce en aumento de la producción. Para muchas empresas que demandan este tipo de unidades, es clave, además, un equipo altamente eficiente, simple de utilizar y de económica manutención, de manera de reducir los costos operativos. Equipos más usados en la construcción En la construcción se usan principalmente compresores portátiles. Estas unidades son adecuadas para faenas tales como: Proyección de hormigón. Pinturas. Vibración del hormigón. Herramientas neumáticas. Taladros. Aspiración de partículas. 15

16 Equipos más usados en la minería En la minería, en tanto, estos compresores se usan bastante en faenas de explotación, donde se pueden encontrar equipos portátiles y estacionarios. Acá encontramos equipos que son capaces de resistir condiciones de humedad, presión, temperatura e incluso explosiones. Son usados preferentemente aquéllos de bajo ruido en obras tales como: Compresores para maquinarias de perforación Taladros, martillos. Transporte de materiales en la mina. Extracción y limpieza de aire. Servicio Las empresas proveedoras para los sectores de construcción y minería ofrecen distintas modalidades de servicio post venta a sus clientes, dependiendo de sus necesidades, características del proyecto y presupuesto. Además de asesorar a sus clientes respecto de qué equipo satisface adecuadamente sus requerimientos, ofrecen distintos productos de servicio que van desde mantenciones preventivas y correctivas periódicas, hasta contratos integrales en virtud de los cuales se hacen cargo de todo el soporte de los equipos, garantizando su continuidad operacional, aspecto clave a la hora de cumplir con los plazos de las obras y potenciar la rentabilidad de los negocios. 16

17 CONCLUSIÓN Los elementos de control son indispensables en el manejo de circuitos neumáticos e hidráulicos por el trabajo que desarrollan y la función que tienen Las bombas de desplazamiento positivo y los compresores son elementos que se ocupan en muchas aplicaciones, como en el área industrial. Este tipo bombas de desplazamiento positivo son las que desplazan líquido, mientras que los compresores son máquinas de flujo continuo en donde se transforma la energía cinética (velocidad) en trabajo (presión). En el mercado se encontraran infinidades de tipos de compresores para distintos trabajos en diferentes áreas. BIBLIOGRAFÍA industrial-automatica.blogspot.com 17

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