Fórmulas, compresores, mantenimiento y golpe de ariete en neumática e hidráulica

Fórmulas y Principios Básicos de Neumática e Hidráulica

En este documento, se presentan conceptos clave de la neumática e hidráulica, incluyendo fórmulas fundamentales, tipos de compresores, unidades de mantenimiento y fenómenos importantes como el golpe de ariete.

Fórmulas Fundamentales

• Densidad (D): D = m/V
• Velocidad (Vel): Vel = e/t
• Fuerza (F): F = m·a
• Presión (P): P = F/S
• Caudal (Cau): Cau = S·V
• Trabajo (T): T = F·L
• Potencia (P): P = T/t
• Ley de Gay-Lussac: P1/T1 = P2/T2
• Principio de Continuidad: S1·V1 = S2·V2
• Principio de Pascal: F1/S1 = F2/S2, F2 = P·S2, S = F/P
• Principio de Conservación de la Energía: F1·V1 = F2·V2

Tipos de Compresores

Los compresores se clasifican en dos categorías principales: alternativos y rotativos. Los compresores alternativos son más adecuados para aplicaciones de alta presión, mientras que los rotativos son mejores para aplicaciones de alto volumen.

Compresores Alternativos (Mayor Presión)

• De Pistón: Utilizan pistones para comprimir el aire. Pueden tener múltiples etapas para alcanzar presiones más altas.
• Radial: Aumenta la presión aproximadamente 1,3 veces por etapa.
• De Diafragma: Utilizan un diafragma flexible para comprimir el aire, ideal para aplicaciones donde se requiere aire libre de aceite.

Compresores Rotativos (Mayor Volumen)

• Axial: El flujo de aire es paralelo al eje de rotación.
• De Tornillo: Utilizan dos tornillos helicoidales para comprimir el aire. Son eficientes para altos volúmenes.
• De Paletas: Utilizan paletas deslizantes para comprimir el aire.
• De Lóbulos: Utilizan dos rotores en forma de lóbulo para comprimir el aire.

Secadores de Aire Comprimido

Los secadores eliminan la humedad del aire comprimido, lo que es crucial para prevenir la corrosión y el daño a los equipos neumáticos.

• Secadores por Refrigeración: Utilizan un serpentín para enfriar el aire comprimido y condensar la humedad. El proceso incluye una fase de intercambio aire-aire y una fase con una máquina frigorífica. Finalmente, se decanta el agua condensada.
• Secadores por Absorción: Es un proceso químico en el que el aire comprimido pasa a través de una sustancia secante que absorbe el agua. Estas sustancias se agotan con el tiempo y deben ser reemplazadas. Se recomienda utilizar un prefiltro.
• Secadores por Adsorción: Se realiza en un proceso físico con un material de secado (gel) que facilita la depositación de la humedad. En este proceso, se combinan dos secadores: mientras uno funciona, el otro se regenera con aire caliente.

Compresor de Doble Etapa

Un compresor de doble etapa es un tipo de compresor alternativo de pistón. El aire se introduce en un cilindro, se comprime, se refrigera y luego se envía a un segundo cilindro de menor volumen para aumentar aún más su presión. Con dos etapas, se pueden alcanzar presiones de hasta 22-25 bar.

Unidad de Mantenimiento

La unidad de mantenimiento es esencial para el correcto funcionamiento de un sistema neumático.

• Filtro: Su misión es retener las partículas de agua presentes en el aire mediante un filtro. El agua se elimina periódicamente de forma manual o automática.
• Regulador de Presión o Manómetro: Se encarga de mantener la presión adecuada o deseada de forma manual mediante la acción de un tornillo sobre una membrana.
• Engrasador: Algunos elementos neumáticos, debido a que tienen partes mecánicas, necesitan una lubricación que proporciona el engrasador a través del efecto Venturi.

Viscosidad

La viscosidad es la resistencia que ofrece una molécula de un líquido a deslizarse sobre otra molécula o una superficie sólida.

Válvulas Reguladoras

• Válvulas Reguladoras de Presión: Limitan y reducen la presión del circuito para descargar la bomba o fijar la presión de entrada del aceite a los actuadores.
• Válvulas Reguladoras de Caudal: Varían el caudal, ya sea por estanqueidad o derivación al depósito.

Acumuladores Hidráulicos

Los acumuladores son depósitos divididos en dos cámaras por medio de un diafragma de material flexible. Una cámara contiene el líquido a presión y la otra una carga de gas a presión.

Funciones de los Acumuladores

• Prevenir la carga y descarga de la bomba ante posibles fugas.
• Amortiguar las oscilaciones de presión en el sistema.
• Suministrar presión de emergencia en caso de avería.
• Permitir la expansión térmica.
• Evitar el golpe de ariete.

Golpe de Ariete

El golpe de ariete es un fenómeno que ocurre en el conducto de un circuito cuando se cierra bruscamente una de sus válvulas. Esto genera una serie de ondas sonoras en sentido contrario que provocan un impacto, pudiendo dañar las canalizaciones, válvulas y todo el circuito.

Medidas para Evitar el Golpe de Ariete

• Reforzar las tuberías.
• Colocar válvulas anti-retorno.
• Instalar acumuladores.
• Evitar el cierre brusco de las válvulas.