Sistemas Neumáticos e Hidráulicos: Funcionamiento y Aplicaciones

1. Neumática e Hidráulica

Los circuitos neumáticos se emplean para transmitir fuerzas y realizar trabajos por medio de aire comprimido. Los circuitos hidráulicos utilizan aceites y fluidos sintéticos para este mismo fin.

Ventajas de los sistemas neumáticos:

• Materia prima barata y abundante (aire).
• Aire fácil de transportar y almacenar.
• Las fugas no son peligrosas ni contaminantes.
• No hay riesgo de explosión.
• No hacen falta mecanismos complicados.
• Son ideales en condiciones ambientales desfavorables.

2. Fluidos

El término fluido engloba a los líquidos y los gases. Los fluidos tienden a adoptar la forma del recipiente que los contiene. Existen dos magnitudes físicas de los fluidos: presión y caudal.

Presión

La presión (P) es la relación que existe entre una fuerza (F) y la superficie en la que se aplica (S).

P = F/S

La unidad de medida de la presión es el pascal (Pa). 1 Pa = 1 N/1 m²

Caudal

El caudal (Q) de un fluido es el volumen (V) de dicho fluido que atraviesa la sección del conducto por el que circula, por unidad de tiempo (t).

Q = V/t = S•L/t = S•v

El caudal se mide en m³/s, también es habitual expresarlo en litros por unidad de tiempo.

3. Circuitos Neumáticos: Elementos Componentes

• El aire atmosférico es sometido a un aumento de presión en un compresor, normalmente accionado por un motor eléctrico. Una vez comprimido, se almacena en un depósito.
• El aire almacenado sufre un tratamiento o acondicionamiento para que llegue al circuito limpio, seco, lubricado y con la presión adecuada.
• Desde ahí, es conducido a través de tuberías hacia los cilindros, que son los componentes capaces de realizar el trabajo. Las válvulas se encargan de controlar el flujo de aire comprimido que entra y sale de los cilindros.

4. Producción y Tratamiento del Aire Comprimido

• Compresor: elemento encargado de elevar la presión del aire (presión atmosférica) a la presión de trabajo necesaria.
• Depósito/acumulador: su objetivo es almacenar aire comprimido para suministrarlo en el momento que se necesite.
• Secador: sirve para reducir el contenido de vapor de agua existente en el aire.
• Filtro: encargado de detener las impurezas que arrastra el aire.
• Regulador de presión: tiene por objeto mantener el aire a una presión constante, que se determine como necesaria, evitando variaciones que pueda ocasionar en consumo de aire de la instalación.
• Lubricador: en su interior se desarrolla el último tratamiento del aire antes de que entre en el circuito: se mezcla el aire con aceite, para aumentar la vida y el rendimiento de los circuitos neumáticos. Evita la corrosión.
• Unidad de mantenimiento: está formada por filtro, regulador de presión y lubricador.

5. Distribución de Aire Comprimido

• La distribución del aire comprimido se realiza mediante tuberías, que normalmente son de acero, cobre o polietileno. Suele haber una tubería principal, de las que derivan las tuberías secundarias. Se colocan con una leve inclinación para que, si se condensa el agua, caiga por gravedad hacia un punto donde pueda extraerse (purgarse). La velocidad de circulación suele estar entre los 8 y 15 m/s.

6. Actuadores Neumáticos: Cilindros

Los actuadores neumáticos son los componentes de un circuito encargados de transformar la energía del aire comprimido en movimiento, que se aprovecha para realizar un trabajo. Existen dos tipos de actuadores neumáticos: los que producen movimiento rotativo (motores neumáticos), y los que producen movimiento lineal alternativo (cilindros).

Los cilindros tienen forma de tubo y en su interior existe un émbolo unido a un vástago que se desplaza con movimiento rectilíneo alternativo y produce un trabajo.

10. Sistemas Hidráulicos

Circuitos Neumáticos

• Son limpios y económicos.
• Son más rápidos.
• Permiten la acumulación de energía.
• Tienen menos precisión en el control de los cilindros.
• Producen mucho ruido.
• Producen vibraciones.
• Son menos contaminantes.

Circuitos Hidráulicos

• Tienen gran precisión a la hora de tener un cilindro en un punto.
• Se puede regular fácilmente su velocidad.
• Son más silenciosos.
• No producen vibraciones.
• Es posible lubricar los elementos móviles.
• Evitan la corrosión.
• Son más contaminantes.
• Y pueden transmitir mayor presión y por tanto transmitir más fuerza.