Fundamentos de Neumática e Hidráulica: Principios, Componentes y Aplicaciones
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Neumática: Transmisión de Fuerza por Aire Comprimido
Los sistemas de Neumática se caracterizan porque la fuerza es transmitida por el aire a presión que genera un compresor.
En contraste, en los circuitos eléctricos, los electrones se mueven gracias a la energía que suministra una pila. Los circuitos neumáticos tienen tuberías por donde se desplaza el aire comprimido, mientras que los electrones se mueven por los cables en los circuitos eléctricos.
Magnitudes Fundamentales en Circuitos Neumáticos
Para el correcto funcionamiento y diseño de estos sistemas, es crucial entender dos magnitudes principales:
Presión
La presión es la fuerza por unidad de superficie que ejerce el aire. El instrumento empleado para su medición se llama manómetro, y la unidad comúnmente utilizada es el bar. La unidad de precisión en el Sistema Internacional (SI) es el Pascal.
Caudal
El caudal es el volumen de fluido que pasa en un segundo por un punto de una tubería.
Elementos de un Circuito Neumático
Los componentes esenciales para el funcionamiento de un sistema neumático incluyen:
- Compresor: Máquina encargada de inyectar aire a presión en las tuberías del circuito neumático.
- Unidad de Mantenimiento: Se encarga de acondicionar el aire para que dañe lo menos posible la tubería. Incluye:
- Filtro: No deja pasar el agua condensada.
- Regulador de Presión: Empleado para estabilizar los impulsos procedentes del compresor.
- Lubricador: Añade aceite lubricante para que sea arrastrado por el aire comprimido.
- Cilindro de Simple Efecto: Actuador neumático más básico.
- Válvula Distribuidora: Elementos de mando y control (como los pulsadores).
- Tubería: Debe ofrecer baja resistencia al paso del aire. Generalmente son de cobre o acero.
Hidráulica: Sistemas Basados en Fluidos Incompresibles
En la Hidráulica, el elemento que transmite la fuerza a través de las tuberías es un fluido incompresible, típicamente aceite industrial. Estos sistemas están presentes en maquinaria pesada (máquinas herramientas, excavadoras) y son similares en utilidad a los circuitos neumáticos.
El fluido es suministrado a una presión constante por un grupo motriz, que se compone de un depósito, una bomba, un motor eléctrico y un conjunto de tuberías y válvulas.
Principios Físicos Aplicados a la Hidráulica
Principio de Pascal
Un cambio de presión aplicado a un fluido en reposo dentro de un recipiente se transmite sin alteración a cualquier punto del fluido. Aplicaciones comunes incluyen la prensa hidráulica, el freno y el gato hidráulico.
Ley de Continuidad
El caudal de un fluido incompresible se mantiene constante en los circuitos hidráulicos que tengan sus componentes conectados en serie.