PNEUMATICA APLICATA - NIVEL DE BAZA

1. AVANTAJE, DEZAVANTAJE, DOMENII DE UTILIZARE

AVANTAJE

Pericolul de accidentare este redus.

Transmisiile pneumatice permit porniri / opriri dese, fara pericol de avarie.

Supraincarcarea motoarelor pneumatice nu induce pericol de avarie.

Aerul comprimat este relativ usor de produs si de transportat prin retele, este nepoluant si neinflamabil.

Utilizarea pe scara larga a acestor transmisii ofera posibilitatea tipizarii si unificarii elementelor respective, iar uzinarea lor in intreprinderi specializate reduce costurile, permitand asigurarea unei calitati ridicate.

Posibilitatea amplasarii elementelor pneumatice in orice pozitie este un avantaj important, simplificandu-se astfel proiectarea masinilor si micsorand gabaritul acestora.

Elementele de comanda ale transmisiilor pneumatice solicita eforturi mici, permitand proiectarea ergonomica optima a utilajelor respective.

Forta, momentul si viteza motoarelor pneumatice (rotative, oscilante sau liniare) pot fi reglate in limite largi, utilizand dispozitive simple.

Motoarele pneumatice volumice sunt compacte si robuste, aspect important in cazul sculelor portabile.

Datorita vitezelor de lucru si de avans mari, precum si momentelor de inertie mici, durata operatiilor este mica.

Intretinerea instalatiilor pneumatice este usoara, daca se dispune de personal calificat.

Utilizand elemente logice sau convertoare electropneumatice se pot realiza instalatii cu functionare in ciclu automat, care ofera productivitate mare si repetabilitate.

DEZAVANTAJE

Datorita limitarii presiunii de lucru, fortele si momentele oferite de motoarele pneumatice sunt reduse.

La puteri mari, masinile pneumatice sunt voluminoase.

Compresibilitatea aerului nu permite reglarea precisa a parametrilor de functionare.

Aerul nu poate fi complet purificat cu costuri rezonabile, fapt ce duce la uzura eroziva si abraziva, precum si la coroziunea componentelor.

In anumite conditii de mediu si functionare, exista pericol de inghet.

Randamentul transmisiilor pneumatice este scazut.

DOMENII DE UTILIZARE:

in industriile cu pericol de incendiu, explozii: metalurgie, chimie, minerit, prelucrarea lemnului, termocentrale.

In industriile cu pericol de contaminare: alimentara, medicamente, tesaturi.

In toate domeniile unde se pot realiza linii automate de productie, asamblare, ambalare, manipulare, etc., cu productivitate mare.

CONSIDERATII ECONOMICE ASUPRA ACTIONARILOR PNEUMATICE

Este cunoscut faptul ca prin racire, atunci cand este stocat in rezervor, aerul comprimat pierde o fractiune din energia sa interna. De asemenea, aerul nu poate fi destins complet pana la presiunea atmosferica in timpul functionarii unui motor, rezultand o alta pierdere de energie.

Intr-o instalatie pneumatica unde compresiunea si destinderea sunt adiabatice se pot estima procentual urmatoarele tipuri de pierderi energetice:

Frecari in compresor: 20%

Neetanseitati in compresor: 8%

Pierderi de energie interna prin racire in recipient: 19%

Total pierderi: 83%

Disponibil: 17%

Concluzia este ca numai o mica parte din energia aerului comprimat poate fi utilizata.

Cu toate acestea, exista foarte multe situatii cand actionarile/comenzile pneumatice se impun ca fiind de neinlocuit sau chiar sunt mai avantajoase din punct de vedere economic decit alte tipuri de actionari.

Exemplul urmator este relevant:

Comparatie intre polizarea electrica si cea pneumatica:

Costul energiei electrice este de 7,5 ori mai mic decat al energiei pneumatice, dar costul total al operatiei executata electric este de 1,4 ori mai mare decat al celei executata pneumatic, datorita costului personalului de intretinere si al echipamentelor

3 Proprietati ale aerului

3.1 Presiunea atmosferica, absoluta, relativa:

Presiunea atmosferica este apasarea exercitata de greutatea aerului aflat in atmosfera asupra pamantului si, implicit, asupra fiintelor si obiectelor aflate pe pamant.

Cum variaza presiunea atmosferica ?

Daca facem o comparatie intre pamantul "acoperit" de aer si cel acoperit de apa (de ex. ocean) vom constata o similitudine in privinta variatiei presiunii.

Pe fundul oceanului, presiunea exercitata de apa are o anumita valoare, care este functie de adancime (inaltimea H a coloanei de apa) si de , care este greutatea specifica a apei:

p = g H

Concluzia este ca presiunea va fi cu atat mai mica cu cat ne ridicam catre suprafata oceanului.

La fel stau lucrurile si in cazul "oceanului aerian": la sol (nivelul marii) avem o anumita valoare a presiunii, de aproximativ 1bar si aceasta presiune scade pe masura ce creste altitudinea (urcam pe munte, zburam cu avionul, etc.)

In atmosfera exista foarte frecvent situatii cand, datorita unor factori meteorologici presiunea este diferita in doua locuri diferite.

Tendinta fireasca a maselor de aer este sa se deplaseze din zona de presiune mai mare catre zona de presiune mai mica, viteza fiind cu atat mai mare cu cat diferenta de presiune intre cele doua puncte este mai mare. In acest fel iau nastere vanturile.

In figura de mai jos, pornind de la presiunea atmosferica sunt definite presiunile: absoluta si relativa.

Putem avea doua situatii:

- o presiune p₁ > p_atm

(1) p₁ = p_atm + p_s , unde p_s = suprapresiune;

- o presiune p₂ < p_atm

p₂ = p_atm - p_v , unde p_v = subpresiune sau vacuum.

Presiunile p₁ si p₂ se numesc presiuni absolute, iar p_s si p_v, relative.

Aceste presiuni se pot evidentia prin urmatorul experiment:

La unul din capetele unui tub "U" in care se afla un lichid greu ne conectam cu o sursa de presiune mai mare decat presiunea atmosferica, (figura de mai jos), iar celalalt capat este lasat liber.

Se constata o dezechilibrare a coloanei de lichid (mercur) in sensul aratat pe desen.

Daca scriem ecuatia de echilibru a presiunilor luand ca reper nivelul 0 vom avea:

p₁ = p_atm + g h

unde g este greutatea specifica a mercurului; gh este de fapt p_s, deci constatam ca se verifica ecuatia (1).

Daca la acelasi tub "U" ne conectam cu o sursa de vacuum, se constata o dezechilibrare a coloanei de lichid in sens opus:

Scriind ecuatia de echilibru la nivelul 0 vom obtine:

p₂ + g h = p_atm

sau

p₂ = p_atm - g h

Se constata ca in acest caz obtinem ecuatia (2).

Presiunile p₁ si p₂ se numesc presiuni absolute, iar p_s si p_v relative.

In calcule se lucreaza cu presiuni absolute, iar manometrele masoara presiuni relative.

3.2 Compresibilitatea aerului

Compresibilitatea este proprietatea unui gaz de a-si modifica volumul sub actiunea unei forte, la temperatura constanta.

Urmatorul experiment ne evidentiaza aceasta proprietate: intr-un cilindru prevazut cu manometru se afla , de exemplu, aer inchis etans.

Daca apasam pistonul cilindrului (fig.1b) se constata ca sub actiunea fortei de apasare pistonul avanseaza, deci volumul inchis intre cilindru si piston se micsoreaza.

Concomitent, la manometru se poate observa ca presiunea in cilindru creste.

Daca in loc sa apasam, tragem de tija cilindrului (fig.1c) volumul ocupat de aer se mareste, iar manometrul ne indica o scadere a presiunii.

Scriind ecuatia generala de stare a gazelor perfecte: si tinand de faptul ca T = ct Þ p₁V₁ = p₂V₂ = ct

Deci relatia intre variatia presiuni si a volumului este de inversa proportionalitate, iar produsul lor este o constanta.

Relatia pV = ct. poarta numele de "Legea Boyle-Mariotte" si descrie una din cele mai importante proprietati ale gazelor, care introduce multe avantaje, dar si dezavantaje in utilizarea aerului comprimat.

3.3 Variatia volumului (densitatii) gazelor cu temperatura

Pentru a evidentia acest fenomen se recurge la urmatorul experiment:

Un recipient in care se afla aer si care este prevazut cu un capac etans, dar care se poate misca usor (figura2) este supus incalzirii pana la o anumita temperatura.

Se constata ca pe masura cresterii temperaturii capacul mobil se ridica, datorita faptului ca gazul isi mareste volumul.

Scriind ecuatia generala de stare a gazelor si tinand seama ca presiunea este constanta (orice tendinta de crestere a presiunii in recipient duce la ridicarea capacului) rezulta:

Fig. 2

Relatia de mai sus poarta numele de "Legea Gay-Lussac" si arata variatia volumului cu temperatura cand p = ct.

Daca, in loc sa incalzim recipientul, l-am raci, efectul ar fi o micsorare a volumului ocupat de gaz sau, daca volumul incintei ramine constant, ar rezulta o micsorare a presiunii.

Cunoasterea legilor care descriu si guverneaza proprietatile aerului comprimat este foarte importanta pentru intelegerea si abordarea multor fenomene si aspecte functionale intalnite in actionarile pneumatice.

Tema:

Care din avantajele actionarilor pneumatice credeti ca sint cele mai importante in fabrica Dvs?