formulas y leyes neumaticas

Fuerzas:
La fuerza teórica del émbolo en un cilindro se calcula con la siguiente fórmula:

Ft = S * p
Lógicamente, al ser el émbolo una superficie circular, la sección se calculará:

En el avance: Sav = π * R2

En le retroceso: Sre = π * (R2 - r2)

Donde R es el radio del émbolo y r el del vástago, expresados ambos en centímetros.
En la práctica, para calcular la fuerza hay que teneren cuenta los rozamientos y en el caso de
cilindros de simple efecto la fuerza del muelle. En condiciones normales de servicio (presiones de 4
a 8 bar) se admite que las fuerzas de rozamientos superen el 10% de la fuerza teórica y para la
fuerza del resorte el 6 %.

Cilindro de simple efecto: Fn = Sav * p – (Fr + Fm)

Cilindro de doble efecto: en el avance Fn = Sav * p - Fr
en elretroceso Fn = Sre * p - Fr

Consumo de aire:
Por consumo de aire se entiende la cantidad de aire comprimido que necesita un cilindro neumático
para funcionar correctamente.

El consumo de aire de una instalación completa o de un elemento de la misma se calcula referido a condiciones normales que según la ISO R554 son:

Temperatura de 20 ºC, Presión de 1,013 mbar y una Humedad relativa del65%.

Para calcular el consumo de aire seguiremos los siguientes pasos:

1. En primer lugar, calculamos, si se trata de un cilindro de doble efecto, el volumen de ambas
Cámaras.
En la carrera de avance el volumen será: Vav = π * R2 * L
Siendo L = la carrera del pintón
En la carrera de retroceso el volumen será: Vre = π * (R2 – r2) * L

El volumen total del cilindro para una maniobre ociclo de trabajo (un avance y un retroceso)
será: Vcil = Vav + Vre = π * ( 2 R2 - r2) * L

2. Una vez calculada esta expresión, ya conocemos el consumo de aire a una determinada presión
de trabajo. Para transforma este volumen a condiciones normales habrá que aplicar la ley de
Boyle-Mariotte.

Pabs * Vcil = Patm * V aire; V aire = (Pabs * Vcil) / Patm
Recuerda que Pabs = Pm + Patm3. Por último el consumo será:
CONSUMO AIRE ( cm3/min) = (nº ciclos/min) * V aire
Cilindros de simple efecto
En este tipo de cilindros la presión del aire se ejerce sobre toda la superficie del émbolo. Al determinar la fuerza que realiza el cilindro, hemos de tener en cuenta que el aire debe vencer la fuerza de empuje en sentido opuesto que realiza el muelle.
En estos cilindros solamente seejerce fuerza en el sentido de avance, es decir la fuerza que realiza el aire comprimido, cuando el cilindro regresa a su posición estable lo hace por medio de la fuerza de empuje del resorte, que exclusivamente sirve para recuperar la posición del vástago, pero es incapaz de desarrollar ningún tipo de trabajo mecánico.
A efectos de cálculo se interpreta que la fuerza del resorte es del ordendel 10% de la fuerza neumática.
Sección del émbolo:
 

Volumen:
 

Φe= Diámetro del émbolo
e= Carrera del vástago
Cilindros de doble efecto
Estos cilindros desarrollan trabajo neumático tanto en la carrera de avance como en la de retroceso, lo que sucede es que la fuerza es distinta en cada uno de los movimientos, porque el aire comprimido en el movimiento de avance actúa sobre toda lasuperficie del émbolo, mientras que en el retroceso solamente lo hace sobre la superficie útil, que resulta de restar a la superficie del émbolo la del vástago.
Sección en el avance:

 
Sección retroceso:
 

 
Volumen:

 
Dónde:
Φe= Diámetro del émbolo
Φv= Diámetro del vástago
e= Carrera del vástago
Cálculo de la fuerza del émbolo.
La fuerza teórica del émbolo se calcula con lasiguiente fórmula:
 

 
Dónde:
S=Superficie útil.
p=Presión del aire. Medida en bar.
Para los cálculos neumáticos se admiten las siguientes equivalencias:
1bar=105Pa=1Atm=1Kp/cm2
En la práctica es necesario conocer la fuerza real que realiza el émbolo. Para calcularla hay que tener en cuenta los rozamientos que existen, lo que provoca unas pérdidas sobre la fuerza teórica. En condiciones...