Neumática vs. Hidráulica: Comparativa de Sistemas, Componentes y Funcionamiento

Diferencias Clave entre Sistemas Neumáticos e Hidráulicos

1. La principal diferencia radica en el tipo de fluido que se utiliza: en neumática se emplea aire comprimido, mientras que en hidráulica se usan líquidos o fluidos incompresibles.
2. El aire de los circuitos neumáticos es captado de la atmósfera y, por lo tanto, es gratuito. No son necesarias tuberías de retorno, ya que trabajan en circuito abierto. Sin embargo, en hidráulica, el líquido debe retornar a un depósito para su reutilización en un circuito cerrado.
3. La fuerza máxima que un cilindro neumático puede ejercer es de aproximadamente 30.000 N, mientras que en un cilindro hidráulico se pueden alcanzar valores muy superiores.
4. Los movimientos de un circuito neumático son muy rápidos, lo que dificulta obtener movimientos lentos y constantes. En contraste, en los sistemas hidráulicos se tiene un control exacto de la velocidad y la posición.
5. En los circuitos neumáticos se utilizan compresores, y en los hidráulicos, bombas.
6. Tanto en neumática como en hidráulica se emplean filtros para eliminar impurezas que pueden dañar el circuito. No obstante, en neumática es además necesario secar el aire para eliminar la humedad y evitar el deterioro de la instalación.

Ventajas de los Sistemas Neumáticos

1. La materia prima (aire) es barata y abundante.
2. El aire es fácil de almacenar, transportar y manipular.
3. Las fugas no son peligrosas, tóxicas ni contaminantes.
4. Bajo riesgo de explosión.
5. Ideales en condiciones ambientales desfavorables.
6. Movimientos más rápidos que en hidráulica.
7. Fáciles de instalar y automatizar; sus componentes son relativamente económicos.
8. No requieren tuberías de retorno al trabajar en circuito abierto.

Inconvenientes de los Sistemas Neumáticos

1. El aire contiene suciedad y humedad que deben eliminarse previamente.
2. Generación de ruido.
3. Limitación en la transmisión de grandes fuerzas.
4. Poca precisión en la regulación y el control.

Válvulas en Sistemas de Fluidos: Regulación y Control

Las válvulas son elementos esenciales de regulación y control, encargados de gestionar el flujo de fluido o gas que se inyecta en la instalación hacia los elementos de consumo (como los cilindros). Se clasifican principalmente en tres tipos según su función:

1. Válvulas reguladoras de presión: Regulan la presión del fluido o aire.
2. Válvulas controladoras de flujo: Regulan el caudal y el sentido del flujo.
3. Válvulas controladoras de dirección (distribuidoras o de secuencia): Su misión es permitir o impedir el paso de un fluido, distribuyéndolo a los diferentes elementos del circuito.

Características Principales de las Válvulas

• Número de posiciones: Indica las posiciones que puede ocupar la válvula, es decir, sus estados operativos.
• Número de vías: Es el número de orificios, tanto de entrada como de salida, que tiene la válvula.
• La identificación de las válvulas se realiza con dos cifras: la primera indica el número de vías y la segunda, el número de posiciones.
• Tipo de accionamiento: Mecanismo que permite a la válvula ocupar una de sus posibles posiciones. Canaliza una fuerza externa hacia el interior de la válvula, que puede ser de origen manual, por muelle, mecánico, neumático o electromagnético (electroimán).

Fuerzas en Cilindros de Doble Efecto: Avance y Retroceso

Las fuerzas de avance y retroceso en un cilindro de doble efecto son diferentes. Esta diferencia se debe al área efectiva del pistón. Durante el avance, la presión del fluido actúa sobre el área completa del pistón. Durante el retroceso, la presión del fluido actúa sobre el área del pistón menos el área del vástago, ya que este ocupa parte del área efectiva. Por lo tanto, la fuerza de avance es mayor que la fuerza de retroceso.

Componentes Clave y Tratamiento del Aire en Sistemas Neumáticos

Para el correcto funcionamiento de un sistema neumático, es fundamental contar con componentes específicos y un adecuado tratamiento del aire comprimido. La unidad FRL (Filtro, Regulador, Lubricador) es un conjunto común para el acondicionamiento del aire.

• Compresor: Genera el aire comprimido necesario para todo el sistema neumático.
• Filtro: Elimina partículas sólidas y humedad del aire comprimido, protegiendo así los componentes del sistema.
• Regulador de presión: Mantiene la presión del aire constante y dentro de los límites requeridos para el funcionamiento óptimo del sistema.
• Lubricador: Añade una pequeña cantidad de lubricante al aire comprimido para asegurar la lubricación de los componentes neumáticos, prolongando su vida útil.

Tipos de Compresores: Alternativos vs. Rotativos

• Compresores alternativos: Utilizan un pistón que se mueve dentro de un cilindro para comprimir el aire. Son comunes en aplicaciones donde se requiere alta presión y flujos intermitentes.
• Compresores rotativos: Emplean rotores en espiral (scroll) o de tornillo para comprimir el aire, ofreciendo un flujo más continuo y uniforme. Son preferidos para aplicaciones que demandan un suministro constante de aire.