| INTRODUCCIÓ
A LA PNEUMÀTICA |
|
| Per
Jordi Jordan i Gerard Talavera |
|
En Gerard Talavera va estar alumne meu en
diverses matèries del Batxillerat Tecnològic
el cursos 2000-01 i 2001-2, però la nostra coneixença
venia ja d’alguns crèdits de tecnologia a l’ESO.
Excel·lent alumne dit de passada. Sota la meva tutoria
va desenvolupar un Treball de Recerca que hauria de servir
com a material didàctic a l’hora d’explicar
la pneumàtica al Batxillerat tot i emprant l’Equip
Pneumàtic BTT03.
Part d’aquest treball es recull en aquesta plana web
que jo mateix he ampliat i adequat. Les imatges pertanyen
als materials de l’equip i a l'excel·lent CD-ROM
que NORGREN a posat a la nostra disposició (més
endavant seran ampliades amb pròpies). Si voleu ampliar
els continguts a qui exposats feu una amplia passejada per
ell, restareu com a mínim, sorpresos. |
També
he de donar gràcies al Sr. Iñaki
Pascual Enginyer de Norgren, pel
meravellós curs que va impartir als formadors
que desprès haurien de formar la resta de professors
de Tecnologia de tota Catalunya en l’ús d’aquest
equip d’assaig de tecnologia pneumàtica i electropneumàtica
BTT03 |
| Introducció
a la Pneumàtica. |
|
| Si
hem d'introduir-nos en el món de la pneumàtica,
abans caldrà tenir molt clars alguns conceptes relacionats
amb les propietats i el comportament dels fluids. No hem dòblidar
que hem de complir uns objectius ben concrets i definits amb
aquesta unitat didàctica. |
Entendrem
com a Pneumàtica la técnica que
tracta de l'aprofitament de les propietats de l'aire comprimit. |
| Objectius
Generals de la Unitat didàctica. |
|
-
1.
Assolir coneixements dels fonaments de la mecànica
de fluids, així com de les propietats dels fluids,
per tal de compredre el funcionament d'una istal·lació
pneumàtica.
-
3.
Conèixer el funcionament i els tipus de components
utilitzats en nstal·lacions pneumàtiques.
-
4.
Conèixer la simbologia ha emprar.
-
5.
Saber quin tipus d'elements cal utilitzar per produir
i distribuir aquest tipus d'energia. Quins pel processament
dels senyals d'entrada, pel tractament aquestes senyals,
i com actuaran sobre els elements de sortida.
-
6.
Realitzar, interpretar i analitzar circuits pneumàtics
senzills.
-
7.
Emprar les TIC en el desenvolupament dels exercicis, cerca
de informació i en el desenvolupamet de materials
didàctics.
-
8.
Realització d'exercicis teòrics i pràctics
(reals i simulats) per tal de comprovar els coneixements
assolits.
|
NOTA:
Els exercicis reals es desenvoluparan amb l'equip de tecnologia
electro pneumàtica BTT03. Els simulats amb demostracions
de programes com ara el pneusim de Norgren. |
| Propietats
dels fluids. |
|
|
|
Primer
serà necessari fer algunes consideracions: |
El
pes específic d'una substància
és directament proporcional al seu pes per unitat
de volum.
|
|
| La
densitat específica o absoluta d'un cos
és directament proporcional a la seva massa i inversamet
proporcional a la unitat de volum. |
 |
| La
densitat relativa és la relació
entre la densitat específica d'un cos i l'altra substància
d'igual volum que s'agafa com a referència. Pels líquids
normalment es fa servir l'aigua (a 20 ºC), i als gasos
a l'aire en condicions normals. |
 |
| El
volum específic d'un cos o d'una substància
és el volum que ocupa 1 kg de la seva massa. |
 |
| La
viscositat d'un fluid és aquella propietat
que determina la quantitat de resistència que oposa
un fluid a les forces tallants.
Observem
el següent model matemàtic per tal d'entendre
aquest efecte.
Si considerem dues plaques planes, paral·leles, de
grans dimensions, separades per una petita distància
que ocuparà un fluid. Si
apliqem una força constant sobre la placa superior,
la velocitat serà constant. Per tant podem dir
que existeix una interacció entre la placa i el fluid.
El fluid en contacte amb la placa mòbil s'adhereix
i es mou a la mateixa velocitat V, mentre que el fluid en
contacte amb la placa fixa romandrà en repòs.
Podem doncs afimar que la viscositat dinàmica
o absoluta es la interacció existent
entre el fluid i les dues plaques que fa que s'exerceixi una
força contraria al moviment.
|
|
| Anomenarem
viscositat cinemàtica d'un
fluid la capacitat que té de fluir. En un líquid
la viscositat cinemàtica disminuirà a l'augmentar
la temperatura, però no es veurà afectada per
les variacions de pressió, ja que els efectes produïts
són gairebé imperceptibles. La
viscositat absoluta dels gasos augmentarà
a l'augmentar la temperatura. La viscositat cinemàtica
és inversament proporcional a la pressió. Al
disminuir la temperatura d'un líquid la capacitat de
fluir disminueix, el punt en el qual el líquid deixa
de fluir, s'anomena punt de fluïdesa. |
 |
| Entendrem
com a pressió del vapor la
pressió que exerceixen les molècules del vapor
quan es troben dins un recipient tancat. La pressió
del vapor depèn de la temperatura, augmentarà
amb ella. Com que el vapor és un gas, aquest ocuparà
tot el recipient i exercirà una pressió igual
en totes les parets del recipient que el conté. |
 |
La
tensió superficial d'un líquid
és el treball que s'ha de realitzar per portar una
molècula des de l'interior d'aquest fins la superfície,
per tal de crear una nova unitat de superfície.
La
resultant de totes les forçes aplicades a una molècula
situada en l'interior d'un líquid (forces en totes
direccions) és 0. Però si aquesta molècula
està situada en la superfície del líquid,
la força resultant serà perpendicular a la
superfície. Per tant si el que es vol és moure
les molècules d'un fluid cap a la superfície
s'haurà de consumir un treball per tal de vèncer
la resistència d'aquestes forces.
|
 |
| 
|
Capil·laritat.
L'elevació o el descens d'un líquid per un tub
capil·lar (tub de diàmetre inferior als 10mm)
o medis porosos produït per la tensió superficial,
dependrà de les magnituds relatives de cohesió
del líquid i de l'adhesió del líquid
a les parets del tub. |
El
mòdul volumètric d'elasticitat
expressa la compressibilitat d'un fluid. Es la relació
de la variació de pressió entre la variació
de volum per unitat de volum.
|
|
| Mecànica
dels fluids. |
|
| És
la branca de la mecànica que estudia el comportament
dels fluids, ja sigui en repòs o en moviment. Són
aquests els dos estats que pot presentar un fluid. Aixi doncs
que podrem dividir la mecànica de fluids en dos parts,
la hidrodinàmica i la hidrostàtica, tot i que
en els casos en que el fluid serà comprimit caldrà
tenir en compte els principis de la termodinàmica. |
|
| |
Hidrostàtica |
|
En
hidrostàtica treballarem fonamentalment el concepte
de pressió. Aquesta
pressió farà referència als efectes d'una
força (produïda per un sòlid, un líquid
o un gas) que actuarà distribuïda sobre una superfície.
I és que aquesta
pressió tindrà una importància fonamental
al temps de realitzar càlculs reals, ja que els efectes
produïts per la pressió ( cal recordar que pressió
és força per unitat de massa) faran variar el
disseny final de tota aplicació industrial.
|
La
hidrostàtica és la part de la mecànica
que estudia els fluids en repòs. |
| |
Hidrodinàmica |
El
flux de fluids és molt complex i no sempre es pot
estudiar de forma exacta, ja que les partícules d'un
fluid en moviment poden tenir diferents velocitats i estar
sotmeses a diferents acceleracions.
Els
tres principis fonamentals que s'apliquen al flux de fluids
són:
El
principi de conservació de la massa (equació
de la continuïtat)
El principi de l'energia cinètica
El principi de la quantitat de moviment
Per
tal de mesurar la quantitat de fluid que circula per una canonada
durant una unitat de temps s'utilitza el cabal. Aquesta quantitat
de fluid es pot expressar en massa (cabal màssic) o
en volum (cabal volumètric). Les unitats més
utilitzades són kg/s o el m3/s. En els gasos generalment
la quantitat de cabal està relacionada amb la pressió.
|
La
hidrodinàmica és la part de la mecànica
que estudia els fluids en moviment. |
| |
|
