oleoneumatica

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA
FACULTAD DE INGENIERIA
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA
NEUMATICA:
PROBLEMAS
Nuevo Chimbote, Agosto 03 del 2021

2. PROBLEMA N°01
Ejemplo de análisis de diseño de una red de alimentación de dispositivos
neumáticos.
Partimos por definir primero cual será la longitud de la misma. Supongamos
que se trata de una red de 300 m. Se hace un plano del taller ubicando
donde estarán las herramientas neumáticas y trazando el camino de la red
para que haya un máximo de 5 metros entre la red y los equipos.
Supongamos que la presión del aire comprimido se encuentra entre 6 y 7
bar y la pérdida de carga máxima entre los equipos de generación de aire
comprimido y el punto mas alejado es de 0.1 bar supongamos que hay una
serie de dispositivos con un consumo identificado como se muestra en la
tabla:

4. La relación de las herramientas neumáticas del taller es: 2 taladradoras de 1 KW (18 Nl/s
unidad) 1 taladradora de 2 KW (35 Nl/s) 3 pistolas neumáticas (8 Nl/s unidad) 1 pistola de
chorro de arena (30 Nl/s unidad) 1 lijadora de 1.5 KW (28 Nl/s unidad) 2 destornilladores
neumáticos de 0,3 KW (5 Nl/s unidad) 5 cilindros neumáticos de avance (maquinaria) 16 Nl/s
unidad) 5 cilindros neumáticos de diámetros de émbolo de 50 mm, carrera 500 mm y presión
de funcionamiento de 6 bar. La duración de la carrera es de 2 segundos y el ciclo de
funcionamiento es de 10 segundos.
El consumo medio en una carrera doble del cilindro vale: Consumo (kg) = 2 * carrera émbolo
(mm) * Consumo específico (kg/ mm de carrera) El consumo específico se determina de
figuras en función de la presión de funcionamiento y del diámetro del émbolo. El caudal
volumétrico normalizado es: QN= 2∗Carrera∗Consumo específico / 1.2

9. Cálculos y tamaño de la red
Neumática del taller analizado

12. Con este nuevo valor de longitud se vuelve a estimar el nuevo diámetro de la tubería. Según
la norma UNE 1063 las tuberías que conducen aire comprimido deben ser pintadas de azul
moderado UNE 48 103. La inclinación de las tuberías puede ser entre 2 y 3% y al final debe
instalarse una válvula de purga. El siguiente paso en el cálculo, es la determinación de los
tamaños del compresor, del secador de membrana y del depósito acumulador. Entonces, del
caudal necesario es de 511.2 Nm³/hr = 8.52 Nm³ / min.
Así se selecciona: ● 1 compresor de tamaño grande de 56 KW y 10 m³/min ( 30 pies³/min).
Sin embargo, se recomienda instalar los compresores en la planta (uno en funcionamiento y
otro en reserva) para asegurar la confiabilidad del servicio y reparaciones sin interrupciones.
La capacidad de uno de los compresores debe ser suficiente para satisfacer el total de
volumen de aire comprimido necesario para el sistema.
● 1 secador de membrana (alúmina) de 10 m³/min
● 1 depósito acumulador tamaño grande de 3.8 m³

14. Al calcular el consumo promedio de la planta, se estima el requerido a baja presión (2.5 a
3.5 bar – 35 a 50 psi) y el total en alta presión (>3.5 bar = 50 psi). Si uno de estos valores
supera el otro en un 20% o 30%, es conveniente disponer de un sistema de baja presión y
otro de alta presión.
CONCLUSIONES:
Es conveniente que la presión en la red, dada la alimentación correcta para los dispositivos
neumáticos, sea la menor posible. Por ejemplo, si la presión de generación es de 6 bar en
lugar de 7 bar se reducen los costos en un 4%.
Aspirando también el aire frío exterior hacia el compresor, en lugar del aire interior del
cuarto de compresores, representa una disminución de costos del 3%.

15. Problema N°02

16. Solución:

18. Patm * Qatm = pman* Qman
Ya que. V = Q * t
Patm = 10⁵ Pa
Pman = patm + ptrabajo = 10⁵ + 8 = 9105 Pa
Por tanto
Qatm = pman + Qman/ patm = 9 10⁵* 534.08* 10⁻⁵ m³/ 10⁵ = 4.81*10⁻⁸m³/min = 4.81 l/min
Donde:
Qman = consumo de aire comprimido durante una maniobra
Qatm = consumo de aire atmosférico durante una maniobra.
Se tiene que tomar la presión absoluta para realizar el cálculo en condiciones normales
c) Cálculo de la potencia del cilindro en cada maniobra, en el caso teórico y real (se tienen que expresar
todas las unidades en el S.I.)
P = W/ t = F* e /t = (p* S)* e / t = p* V/ t = p * Q
En el caso teórico:
P = p* Q = 8* 10⁵ Pa * 4.81* 10⁻³ m³*1 * m³ / min* 60* s = 7.12 w
En el caso real:
Preal = Pideal* ɳ = 7.12 * 0.85 = 6.05 w

19. Problema N°03
Un cilindro de doble efecto tiene un émbolo de 50 mm de diámetro, un vástago de 19 mm de
diámetro, una carrera de 500 mm y realiza 50 ciclos cada hora.
Sabiendo que la presión relativa de la red es de 6 kp/cm2 y que el rozamiento es el 10% de la fuerza
teórica del cilindro.
Determinar: a) Fuerza que desarrolla el cilindro en su carrera de avance, expresada en N
b) Fuerza que desarrolla el cilindro en su carrera de retroceso, expresada en N.
c) Consumo de aire en condiciones normales en m3/h.
Solución: a)
Favance real = ɳ * Fteor = 0.9 *p* S = 0,9* 6 kp/cm²* Π* 5²/ 4 = 105.95 kp
Favance real = 1038.55 N
b) FRre = ɳ FRteo = 0.9 * Π (Φ²e - Φ²v/4 = 0.9* 6 Π(5² - 1.9²)/ 4 = 90.67 kp
FRetrocesoreal = 888.58 N

20. m²

21. Problema N°04
El vástago de un cilindro neumático de doble efecto es de carrera corta y debe realizar una fuerza en el avance de 20 KN
con una presión máxima de 8 bares. Determina:
a) Diámetro que debe tener el vástago si está fabricado con una material que tiene una tensión admisible de 25 Kg/mm2.
b) Diámetro del émbolo.
c) En esas condiciones que fuerza máxima puede realizar durante la carrera de retroceso
SOLUCIÓN: a)

22. PROBLEMA N°05
Un cilindro vertical neumático se
encuentra a una cierta altura en las
condiciones representadas en la Figura
Determinar:
a) ¿Qué altura ascenderá si se eleva la temperatura hasta 35°C, sabiendo que
la sección del cilindro es de 10 cm²?
b) ¿Qué altura descenderá si manteniéndose constante la temperatura
aumentase la carga que soporta hasta 100 kg?

24. PROBLEMA N°06
Mediante un cilindro hidráulico se desea desplazar una carga de 1500 Kg, a una velocidad máxima
de 30cm/s. Sabiendo que el elemento que menos presión resiste de la instalación es el cilindro, que
está diseñado para una presión máxima de 150 Kg/cm2 , y que las pérdidas de presión entre el
cilindro y la bomba son de 10 Kg/cm2 . Determine: a) Diámetro mínimo del cilindro, en mm,
despreciando los rozamientos. b) Caudal, en l/minuto, que debe suministrar la bomba. c) Potencia útil
en CV del motor de accionamiento de la bomba, si su rendimiento es del 75%.

26. CIRCUITOS NEUMATICOS POR RESOLVER
CIRCUITO
NEUMÁTICO
N° 01 Tubería de alimentación
Válvula de paso 4/2 para el mando de un cilindro de doble efecto (émbolo de recorrido
completo), accionada a mano por medio de una palanca basculante, si ésta se detiene
en una de las dos posiciones, la válvula no puede retornar sin accionamiento manual.
Dos tuberías de trabajo entre el aparato principal de mando y el cilindro. Válvula de
estrangulación regulable en la tubería de trabajo B. para regular de modo continuo la
sección de caudal. Regulación en forma continua de la velocidad de desplazamiento
del émbolo. Tanto en el avance como en el retroceso, por medio de estrangulación de
la entrada y salida de aire.
Cilindro de doble efecto con salida de vástago por un solo lado. Amortiguación no
regulable, instalada en la cara posterior del émbolo.

27. CIRCUITO
NEUMÁTICO
N°02
Carga y descarga de aire de una tubería de mando. Válvula de paso 3/2, accionada
mediante un botón pulsador- tirador
Válvula de paso 4/2 (válvula de 4 vías y dos posiciones) para el mando de cilindros de doble
efecto (émbolo de recorrido completo). La válvula de paso es accionada por mando neumático
directo en una dirección, con muelle de retorno.
Dos tuberías de trabajo entre el aparato principal de mando y el cilindro. Convertidor de fluido
de presión, sin émbolo (oleoneumático). Válvula de estrangulación regulable y antirretorno
instalado en la tubería B. El aceite a presión llega a través de la válvula antirretorno al cilindro.
La cantidad de aceite que desde el cilindro retrocede al convertidor de presión en regulada en
forma continua a través de la válvula de estrangulación. La velocidad de desplazamiento del
émbolo es regulable de forma no graduada en una dirección, pero los movimientos de avance
y retroceso son simétricas y sin retroceso.
Cilindro de doble efecto con salida de vástago por un solo lado. Amortiguación no regulable
instalada en la cara del émbolo.

28. CIRCUITO
NEUMÁTICO
N°03 Carga y descarga de una tubería de mando. Válvula de paso 3/2. accionada por un pulsador
con muelle de retorno.
Válvula de paso 4/2 (válvula de 4 vías y 2 posiciones) para el mando de cilindros de doble
efecto (émbolo de recorrido completo), y válvula de paso por accionamiento neumático
directo de membrana en una dirección, con muelle de retorno. Carga de la membrana, en la
posición del lado derecho del émbolo. Descarga de la membrana, en la posición del lado
izquierdo del émbolo.
Dos conducciones de trabajo entre el aparato principal y el cilindro. Válvula de estrangulación
unidireccional instalada en la tubería B. La sección de esta tubería en la dirección al aparato
principal de mando es regulada en forma continua. La velocidad de desplazamiento del
émbolo es regulable en forma continua, en una dirección, a través del aire de salida.
Cilindro de doble efecto, con salida de vástago por un solo lado. Amortiguación no regulable,
instalada en ambas caras del émbolo.