1. ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES
ESCUELA TECNOLOGICA
INFORME DE LABORATORIO
PRACTICA 4
INTEGRANTES
VERONICA YOHANA HERANDEZ
ALEXANDRA GALVIS
CINDY ASTRID SUAREZ RIVAS
LEONARDO AVELLA
ALEJANDRO NIETO
CARLOS CARTAGENA
DOCENTE
ESP. ING. RUBEN DARIO BUITRAGO
Escuela Colombiana De Carreras Industriales
Ingeniería Industrial
Automatización I
2014

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INTRODUCCIÓN
El aprendizaje práctico es el mejor método pedagógico que se puede adoptar
en las instituciones educativas, por lo anterior, la importancia de la puesta en
marcha y aplicabilidad de los diferentes laboratorios dentro de las asignaturas
de la carrera de ingeniería industrial en este caso se realizo un análisis del
sistema generador de aire comprimido donde también se puede llegar a
encontrar un diseño inadecuado y subutilización de los elementos que
componen el laboratorio.
OBJETIVOS
OBJETIVOS GENERAL
Diseñar y calcular el sistema de producción y transporte de aire comprimido del
laboratorio de neumática de la universidad de la ecci en la sede Bogota, para
garantizar un correcto uso del actual laboratorio y desarrollar las prácticas de la
asignatura de automatización
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Calcular el flujo necesario de aire comprimido que permita garantizar un
óptimo funcionamiento de los diferentes elementos de los cuales está
compuesto el laboratorio de electroneumática.
 Calcular la red de aire comprimido.
 Dimensionar el compresor para el suministro de aire comprimido para el
laboratorio de electroneumática.

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MARCO TEORICO
MATERIALES
ELEMENTOS NEUMÁTICOS DE MOVIMIENTO RECTILÍNEO
Cilindros neumáticos
Los cilindros neumáticos son unidades que transforman la energía potencial del
aire comprimido en energía cinética o en fuerzas compactadoras. Básicamente
consisten en un recipiente cilíndrico provisto de un émbolo o pistón.
Cilindros de simple efecto
Estos cilindros tienen una sola conexión de aire comprimido. No pueden
realizar trabajos más que en un sentido. Se necesita aire sólo para un
movimiento de traslación. El vástago retorna por el efecto de un muelle
incorporado o de una fuerza externa.
El resorte incorporado se calcula de modo que haga regresar el émbolo a su
posición inicial a una velocidad suficientemente grande.

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En los cilindros de simple efecto con muelle incorporado, la longitud de éste
limita la carrera. Por eso, estos cilindros no sobrepasan una carrera de unos
100 mm.
Se utilizan principalmente para sujetar, expulsar, apretar, levantar, alimentar,
etc.
Cilindros de membrana
Una membrana de goma, plástico o metal reemplaza aquí al émbolo. El
vástago está fijado en el centro de la membrana. No hay piezas
estanqueizantes que se deslicen, se produce un rozamiento únicamente por la
dilatación del material. Aplicación: Se emplean en la construcción de
dispositivos y herramientas, así como para estampar, remachar y fijar en
prensas.

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Cilindros de membrana arrollable
La construcción de estos cilindros es similar a la de los anteriores. También se
emplea una membrana que, cuando está sometida a la presión del aire, se
desarrolla a lo largo de la pared interior del cilindro y hace salir el vástago. Las
carreras son mucho más importantes que en los cilindros de membrana (aprox.
50-80 mm). El rozamiento es mucho menor.
Cilindros de doble efecto
La fuerza ejercida por el aire comprimido anima al émbolo, en cilindros de
doble efecto, a realizar un movimiento de traslación en los dos sentidos. Se
dispone de una fuerza útil tanto en la ida como en el retorno
Los cilindros de doble efecto se emplean especialmente en los casos en que el
émbolo tiene que realizar una misión también al retornar a su posición inicial.
En principio, la carrera de los cilindros no está limitada, pero hay que tener en
cuenta el pandeo y doblado que puede sufrir el vástago salido. También en
este caso, sirven de empaquetadura los labios y émbolos de las membranas.

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Cilindros con amortiguación Interna
Cuando las masas que traslada un cilindro son grandes, al objeto de evitar un
choque brusco y daños es utilizado un sistema de amortiguación que entra en
acción momentos antes de alcanzar el final de la carrera. Antes de alcanzar la
posición final, un émbolo amortiguador corta la salida directa del aire al exterior.
En cambio, se dispone de una sección de escape muy pequeña, a menudo
ajustable.
El aire se comprime más en la última parte de la cámara del cilindro. La
sobrepresión producida disminuye con el escape de aire a través de las
válvulas anti retorno de estrangulación montadas (sección de escape
pequeña). El émbolo se desliza lentamente hasta su posición final. En el
cambio de dirección del émbolo, el aire entra sin obstáculos en la cámara del
cilindro por la válvula anti retorno.

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Cilindros de doble vástago
Este tipo de cilindros tiene un vástago corrido hacia ambos lados. La guía del
vástago es mejor, porque dispone de dos cojinetes y la distancia entre éstos
permanece constante. Por eso, este cilindro puede absorber también cargas
pequeñas laterales. Los elementos señalizadores pueden disponerse en el lado
libre del vástago. La fuerza es igual en los dos sentidos (los superficies del
émbolo son iguales).

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Cilindro tándem
Está constituido por dos cilindros de doble efecto que forman una unidad.
Gracias a esta disposición, al aplicar simultáneamente presión sobre los dos
émbolos se obtiene en el vástago una fuerza de casi el doble de la de un
cilindro normal del mismo diámetro. Se utiliza cuando se necesitan fuerzas
considerables y se dispone de un espacio determinado, no siendo posible
utilizar cilindros de un diámetro mayor.
Cilindro multiposicional
Este cilindro está constituido por dos o más cilindros de doble efecto. Estos
elementos están acoplados como muestra el esquema. Según el émbolo al que
se aplique presión, actúa uno u otro cilindro. En el caso de dos cilindros de
carreras distintas, pueden obtenerse cuatro posiciones.

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Cilindro de Impacto
Si se utilizan cilindros normales para trabajos de conformación, las fuerzas
disponibles son, a menudo, insuficientes. El cilindro de impacto es conveniente
para obtener energía cinética, de valor elevado. Según la fórmula de la energía
cinética, se puede obtener una gran energía de impacto elevando la velocidad.
Los cilindros de impacto desarrollan una velocidad comprendida entre 7,5 y 10
m/s (velocidad normal 1 a 2 m/s). Sólo una concepción especial permite
obtener estas velocidades.
La energía de estos cilindros se utiliza para prensar, rebordear, remachar,
estampar, etc.
La fuerza de impacto es digna de mención en relación con sus dimensiones. En
muchos casos, estos cilindros reemplazan a prensas. Según el diámetro del
cilindro, pueden obtenerse desde 25 hasta 500 Nm.

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Cilindro de cable
Este es un cilindro de doble efecto. Los extremos de un cable, guiado por
medio de poleas, están fijados en ambos lados del émbolo. Este cilindro trabaja
siempre con tracción. Aplicación: apertura y cierre de puertas; permite obtener
carreras largas, teniendo dimensiones reducidas.
Cilindro de giro
En esta ejecución de cilindro de doble efecto, el vástago es una cremallera que
acciona un piñón y transforma el movimiento lineal en un movimiento giratorio
hacia la izquierda o hacia la derecha, según el sentido del émbolo. Los ángulos
de giro corrientes pueden ser de 45°, 90°, 180°, hasta 720°. Es posible
determinar el margen de giro dentro del margen total por medio de un tornillo
de ajuste.

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El par de giro es función de la presión, de la superficie del émbolo y de la
desmultiplicación. Los accionamientos de giro se emplean para voltear piezas,
doblar tubos metálicos, regular acondicionadores de aire, accionar válvulas de
cierre, válvulas de tapa, etc.
Como los cilindros de giro, éste también puede realizar un movimiento angular
limitado, que rara vez sobrepasa los 300°. La estanqueización presenta
dificultades y el diámetro o el ancho permiten a menudo obtener sólo pares de
fuerza pequeños. Estos cilindros no se utilizan mucho en neumática, pero en
hidráulica se ven con frecuencia.
Normalización ISO
La ISO (International Standard Organization) ha establecido un serie de normas
de carácter internacional que regulan el aspecto dimensional de los cilindros
neumáticos. En ella básicamente se establecen las dimensiones tendientes a
garantizar al usuario la intercambiabilidad de cilindros de diversas
procedencias. Según esta entidad quedan fijados los diámetros constructivos
de los cilindros, los extremos de vástagos, roscas de conexión, materiales a
emplear, sus tolerancias y los diferentes accesorios de montaje.
Para los diámetros establece la siguiente serie:
8- 10- 12- 16- 20- 25- 32- 40- 50- 63- 80- 100- 125- 160- 200- 250- 320 mm -
etc.

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Las primeras seis dimensiones (8 a 25 mm) corresponden a los
comercialmente denominados microcilindros, que responden a un tipo
particular de construcción (sin tensores y en general no desarmables), en tanto
las restantes (a partir de 32 mm) son los genéricamente conocidos como
cilindros.
Cálculos de cilindros
Fuerza del émbolo
La fuerza ejercida por un elemento de trabajo depende de la presión del aire,
del diámetro del cilindro del rozamiento de las juntas. La fuerza teórica del
émbolo se calcula con la siguiente fórmula:
En la práctica es necesario conocer la fuerza real. Para determinarla hay que
tener en cuenta los rozamientos. En condiciones normales de servicio
(presiones de 400 a 800 Kpa) se puede suponer que las fuerzas de rozamiento
representan de un 3 a un 20% de la fuerza calculada.
Longitud de carrera
La longitud de carrera en cilindros neumáticos no debe exceder de 2000 mm.
Con émbolos de gran tamaño y carrera larga, el sistema neumático no resulta
económico por el elevado consumo de aire.
Cuando la carrera es muy larga, el esfuerzo mecánico del vástago y de los
cojinetes de guía es demasiado grande. Para evitar el riesgo de pandeo, si las
carreras son grandes deben adoptarse vástagos de diámetro superior a lo

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normal. Además, al prolongar la carrera la distancia entre cojinetes aumenta y,
con ello, mejora la guía del vástago.
Velocidad del émbolo
La velocidad del émbolo en cilindros neumáticos depende de la fuerza
antagonista de la presión del aire, de la longitud de la tubería, de la sección
entre los elementos de mando y trabajo y del caudal que circula por el
elemento demando. Además, influye en la velocidad la amortiguación final de
carrera.
Cuando el émbolo abandona la zona de amortiguación, el aire entra por una
válvula antirretorno y de estrangulación y produce una reducción de la
velocidad.
La velocidad media del émbolo, en cilindros estándar, está comprendida entre
0,1 y 1,5 m/s. Con cilindros especiales (cilindros de impacto) se alcanzan
velocidades de hasta 10 m/s.
La velocidad del émbolo puede regularse con válvulas especiales. Las válvulas
de estrangulación, antirretorno y de estrangulación, y las de escape rápido
proporcionan velocidades mayores o menores.
Consumo de aire
Para disponer de aire y conocer el gasto de energía, es importante conocer el
consumo de la instalación.

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FORMULAS

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ACTIVIDAD Y SOLUCION
1. Calcular las fuerzas generadas y el consumo de un cilindro de doble
efecto cuyo diámetro del cilindro es 200 mm y el diámetro del vástago es
40 mm. Se estima una pérdida por rozamiento igual al 10%, la presión
de trabajo es de 5 Bar y la carrera es de 2000 mm. Este cilindro realiza
10 ciclos por minuto.
CONSUMO DE AIRE
V: [ S. D2 - / 4+ S * (D2-d2 ) ] * n * relación de comprensión
D= 200 mm
d= 40 mm
Fr= 10 %
p= 5 bar
S= 200 mm
N= 10
Fn = A * P – Fr = 31415,926 * 5 – 157079,73
A = D2* / 4 = 31415,926
F1 = A*P = 31415,926 * 5 – 157079,73
Fr= 157079,73*10% = 15707,973
Fn ( en el retorno) = A’ * P – Fr = 30159 , 29 * 5 - 15707,973
A = D2* / 4 = 30159,29
V = [ S*A + S*A ‘ ] * n
Relación compresión= 101,3 + 5 / 101,3 = 1,049
V = [ 2000 * 31415,926 + 2000 * 30159,29] * 10 * 1,049

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= 1291848032 = 1291848 , 032
2. Carrera = 50 mm
Presión = 4 bar
Cilindro = 5
V = S * n * d2 * / 4 * RC
RC = 101 , 3 + 400 / 101, 3 = 4, 948
V = 5 * 2,5 / 4 * 4, 948 * n
= 0,12144 L.n
2. Un cilindro neumático debe levantar una carga de 60 kg en forma vertical
¿Cuál será la fuerza necesaria para levantar la carga; a una presión de 5 bar?
¿Cuál deberá ser el diámetro del embolo del cilindro?
Este cilindro trabaja con una frecuencia de 10 ciclos por minuto y tiene una
carrera de 600mm.
P = 5 bar
n= 10
S = 600 mm
F = m * g
F = 60kg * 9,8 m/s2
F= 588 N

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P = F / A
A = F / P
A = 588 N / 5 bar = 117,6
A= D2 * / 4 ; / = d ; = d
d = 12,236
INFORME
URL donde se evidencia la practica
http://www.youtube.com/watch?v=MYyRwdQNq2Y
Se realizan los cálculos de la actividad
Estación de Trabajo

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Explicación de la actividad
Montaje
Materiales

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CONCLUCIONES
 Es indispensable basado en estos cálculos y diseños, el montaje del
sistema de producción y transporte de aire comprimido para el
laboratorio, garantizando de esta manera las prácticas en los
laboratorios y con esto el desarrollo integral de los estudiantes.
 Como en la mayoría de instituciones de educación superior, es
necesario contar con un sistema centralizado de aire comprimido como
parte integral para el buen desarrollo de las actividades de los
laboratorios
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
automatizacionylab.wordpress.com/neumatica/