Equipo 1: Historia de la neumática e hidráulica

Integrantes:-Manuel Castillo-Carlos Martínez Castillo-Erik Orlando Mata Jaramillo-Cesar Toledano-Nayely Mata

Historia de la neumáticaEl término Neumática procede del griego pneuma que significa soplo o aliento. Las primeras aplicaciones de neumática se remontan al año 2.500 a.C. mediante la utilización de muelles de soplado. Posteriormente fue utilizada en la construcción de órganos musicales, en la minería y en siderurgia. Hace más de 20 siglos, un griego, Tesibios, construyó un cañón neumático que, rearmado manualmente comprimía aire en los cilindros. Al efectuar el disparo, la expansión restituía la energía almacenada, aumentando de esta forma el alcance del mismo.

En el siglo XIX se comenzó a utilizar el aire comprimido en la industria de forma sistemática. Herramientas neumáticas, martillos neumáticos, tubos de correo neumáticos, son un ejemplo de estas aplicaciones.

En 1880 se inventó el primer martillo neumático. La incorporación de la neumática en mecanismos y la automatización comienza a mediados del siglo XX.

Historia de la Hidráulica

La hidráulica es una rama de la mecánica de fluidos y ampliamente presente en la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los líquidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa y a las condiciones a que esté sometido el fluido, relacionadas con la viscosidad de este.

La primera central hidroeléctrica moderna se construyó en 1880 en Northumberland, Gran Bretaña. El renacimiento de la energía hidráulica se produjo por el desarrollo del generador eléctrico, seguido del perfeccionamiento de la turbina hidráulica y debido al aumento de la demanda de electricidad a principios del siglo XX. En 1920 las centrales hidroeléctricas generaban ya una parte importante de la producción total de electricidad. En todo el mundo, este tipo de energía representa aproximadamente la cuarta parte de la producción total de electricidad, y su importancia sigue en aumento.

Fluidos utilizados en la neumática e hidráulicaAgua. Al tener la posibilidad de que las restricciones ambientales

cada vez más estrictas en la aplicación de aceite minerales, los fluidos hidráulicos a base de agua puede convertirse en una alternativa realista. El agua pura tiene baja lubricidad y no puede trabajar como un  lubricante en el sentido convencional, pero el agua se ha utilizado como fluido hidráulico en los usos especiales donde la contaminación por fugas y el peligro de incendio son las principales preocupaciones. Nuevos diseños y también el uso de materiales resistentes al desgaste positivamente han puesto de manifiesto las posibilidades de utilización del agua como fluido hidráulico nuevo.

 Fluidos sintéticos resistentes al fuego. Estos fluidos se fabrican de tres variedades de fibras sintéticas: esteres de fosfato, hidrocarburos clorados, y también de base sintética. Estos líquidos no contienen agua o materiales inestables, y que ofrecen un funcionamiento aceptable en altas temperaturas sin perder los elementos esenciales. Los fluidos también son adecuados para aplicaciones de alta presión.

Aceites vegetales. Los aceites vegetales útiles hidráulicos ofrecen una excelente capacidad de lubricación y no son tóxicos y altamente biodegradables, relativamente más asequible en comparación con los fluidos sintéticos, y se construyen a partir de los recursos naturales renovables.

Derivados del petróleo. Aceites Hidráulicos a base de petróleo son los más generalmente utilizados para aplicaciones hidráulicas, donde no hay peligro de incendio, ni probabilidad de fugas que puedan causar contaminación de otros productos, sin grandes fluctuaciones de temperatura, y sin impacto ambiental.

Mezclas de aceite en agua. Estos líquidos se hacen de las gotitas de aceite muy pequeñas dispersas en una fase continua en agua. Todos estos fluidos tienen muy baja viscosidad, excelente resistencia al fuego, y la capacidad de una buena refrigeración, debido a la gran proporción de agua. Los aditivos deben ser útiles para mejorar su lubricidad inherentemente pobre y para proteger los componentes contra la corrosión.

Quienes utilizaron estos fluidosBLAISE PASCAL, aunque vivió únicamente hasta la edad de

39 años, fue uno de los grandes científicos y matemáticos del siglo XVII. Fue responsable de muchos descubrimientos importantes, pero en relación con la mecánica de fluidos son notables los siguientes:

  La formulación en 1650 de la ley de la distribución de la presión en un líquido contenido en un recipiente. Se conoce esta, como ley de Pascal.

DANIEL BERNOULLI, 1700-1782, perteneció a una famosa familia suiza en la cual hubo once sabios celebres, la mayoría de ellos matemáticos o mecánicos. Gran parte de su trabajo se realizo en San Peterburgo, como miembro de la academia rusa de ciencias. En 1738 en su "Hidrodinámica", formulo la ley fundamental del movimiento de los fluidos que da la relación entre presión, velocidad y cabeza de fluido.

LEONHARD EULER, 1707-1783, también suizo, desarrollo las ecuaciones diferenciales generales del flujo para los llamados fluidos ideales (no viscosos). Esto marco El principio de los métodos teóricos de análisis en la Mecánica de Fluidos. A Euler se le debe también la ecuación  general del trabajo para todas las maquinas hidráulicas rotodinámicas (turbinas, bombas centrifugas, ventiladores, etc.), además de los fundamentos de la teoría de la flotación.

En la Hidráulica contemporánea se deben mencionar a: LUIDWIG PRANDTL, THEODOR VON KARMAN Y JOHAN NIKURADSE. Por sus trabajos en Aerodinámica y Mecánica de Fluidos que sirvieron para dilucidar la teoría  del flujo turbulento; el último sobre flujo en tuberías.

Aplicaciones de la neumática e hidráulica.

La hidráulica y neumática tienen aplicaciones tan variadas, que pueden ser empleadas incluso en controles escénicos (teatro), cinematografía, parques de entretenciones, represas, puentes levadizos, plataformas de perforación submarina, ascensores, mesas de levante de automóviles, etc.

Dentro de las aplicaciones se pueden distinguir dos, móviles e industriales: 

-Aplicaciones Móviles: El empleo de la energía proporcionada por el aire y aceite a presión, puede aplicarse para transportar, excavar, levantar, perforar, manipular materiales, controlar e impulsar vehículos móviles tales como: Tractores, Grúas, Retroexcavadoras, Camiones recolectores de basura, entre otros.

-Aplicaciones Industriales: En la industria, es de primera importancia contar con maquinaria especializada para controlar, impulsar, posicionar y mecanizar elementos o materiales propios de la línea de producción, para estos efectos se utiliza con regularidad la energía proporcionada por fluidos comprimidos. Como por ejemplo: Maquinaria para la industria plástica, Maquinaria para la elaboración de alimentos, entre otros.

Propiedades de los fluidos y sus principios básicos Algunas magnitudes que definen a los fluidos son la presión,

el caudal y la potencia.

Presión: se define como la relación entre la fuerza ejercida sobre la superficie de un cuerpo.

Presión = Fuerza / Superficie

Las unidades que se utilizan para la presión son:

1 atmosfera ≈ 1 bar = 1 kg/cm2 = 105 pascal

Caudal: es la cantidad de fluido que atraviesa la unidad de superficie en la unidad de tiempo.

Caudal = Volumen / tiempo

Potencia: es la presión que ejercemos multiplicada por el caudal.

W(potencia) = Presión * Caudal

Ley de Boyle MariotteLa ley de Boyle establece que la presión de un gas en un recipiente cerrado es inversamente proporcional al volumen del recipiente, cuando la temperatura es constante.

Matemáticamente se puede expresar así: PV=ksupongamos que tenemos un cierto volumen de gas V1 que se encuentra a

una presión P1 al comienzo del experimento. Si variamos el volumen de gas

hasta un nuevo valor V2, entonces la presión cambiará a P2, y se cumplirá:

ley de Gay LussacEstablece la relación entre la temperatura y la presión de un

gas cuando el volumen es constante. La presión del gas es directamente proporcional a su

temperatura:•Si aumentamos la temperatura, aumentará la presión.•Si disminuimos la temperatura, disminuirá la presiónLa expresión matemática de esta ley es:

P/T=K

Supongamos que tenemos un gas que se encuentra a una presión P1 y

a una temperatura T1 al comienzo del experimento. Si variamos la

temperatura hasta un nuevo valor T2, entonces la presión cambiará a

P2, y se cumplirá:

Ejemplo:

Cierto volumen de un gas se encuentra a una presión de 970 mmHg cuando su temperatura es de 25.0°C. ¿A qué temperatura deberá estar para que su presión sea 760 mmHg?

Solución: Primero expresamos la temperatura en kelvin:

T1 = (25 + 273) K= 298 K

Ahora sustituimos los datos en la ecuación:

970 mmHg

-------------

298 k

=

760mmHg

-----------

T2

Si despejas T2 obtendrás que la nueva temperatura deberá ser 233.5 K o lo que es lo mismo -39.5 °C.