Elementos de Neumática e Hidráulica: Tipos y Funciones

NEUMÁTICA Y HIDRÁULICA

ELEMENTOS

Los circuitos eléctricos, neumáticos e hidráulicos comparten elementos similares en cuanto a la función que desempeñan en el conjunto:

• Elemento generador de energía. En el circuito eléctrico, el elemento generador de energía es la pila; en el circuito neumático, el compresor; y en el hidráulico, la bomba.
• Elementos de transporte. Son los conductores que unen los elementos del circuito. En el circuito eléctrico, son los cables o los hilos conductores; en los neumáticos e hidráulicos, las tuberías por las que circula el aire y el aceite.
• Actuadores. Son los receptores que transforman la energía recibida en otro tipo de energía a fin de realizar una acción concreta. En el circuito eléctrico, el actuador es la bombilla; en los circuitos neumático e hidráulico, el actuador es el cilindro, cuyo émbolo y vástago se desplazan linealmente.
• Elementos de mando y control. Abren o cierran el circuito. En el eléctrico, se emplea un interruptor; en el neumático e hidráulico se utiliza una válvula, que permite o impide la circulación del fluido por el circuito.

EL CIRCUITO NEUMÁTICO

El compresor

Es el elemento que proporciona el aire a presión al circuito. Puede ser:

• Alternativo. Está basado en un mecanismo de sistema biela-manivela y su funcionamiento es semejante al del motor de combustión interna de un vehículo. Alrededor del pistón se colocan unas aletas de refrigeración para disminuir la temperatura que alcanza el aire (180ºC) debido a la compresión.
• Rotativo. Está formado por una cámara de compresión y un rotor. Al girar el rotor, el compresor aspira el aire y lo comprime en la cámara. Existen varios tipos, entre ellos el compresor de paletas y el de tornillo.

El aire sale del compresor a alta presión y pasa a un depósito o acumulador. Este dispone de un monómetro, un sistema de seguridad para controlar la presión del fluido y un grifo para purgar el agua generada por la condensación.

Las tuberías

Suelen ser de acero o latón, aunque también se fabrican de polietileno y poliamida. Se unen mediante soldadura o con racores. La línea principal de circulación del aire debe tener una pendiente de 1,5º en el sentido de circulación del mismo.

Los actuadores

Según el tipo de movimiento que realizan se clasifican en dos grupos:

• Rotativos. Son motores que producen el movimiento rotativo de un eje.
• Alternativos. Son los cilindros de simple efecto y de doble efecto.
  • Cilindro de simple efecto. El aire introducido desplaza el pistón y el vástago con un movimiento lineal y produce una acción. El retroceso del pistón a la posición inicial se realiza con un muelle.
  • Cilindro de doble efecto. El aire provoca tanto el avance como el retroceso del pistón y genera una acción en ambos sentidos.

Elementos de mando y control

Las válvulas son elementos de mando y control que permiten o impiden la entrada de aire. Se pueden clasificar en distribuidoras, reguladoras de flujo y de bloqueo.

Válvulas distribuidoras

Son válvulas que se caracterizan por el número de vías u orificios y de posiciones (vías/posiciones).

• Válvula 2/2. Tiene dos orificios y dos posiciones. Se suele utilizar en los circuitos con cilindros de simple efecto.
• Válvula 3/2. Tiene tres orificios y dos posiciones. Normalmente se suele utilizar en los circuitos con cilindros de simple efecto.
• Válvula 4/2. Tiene cuatro vías y dos posiciones, se utiliza cuando los cilindros son de doble efecto.
• Válvula 5/2. Tiene cinco vías y dos posiciones. Es como la 4/2, aunque en este caso tiene dos escapes, uno para cada posición.

Válvulas reguladoras de flujo

Permiten controlar el paso del aire en un sentido (1-2), mientras que en el sentido contrario (2-1) el aire circula libremente.

Válvulas de bloqueo

Son válvulas antirretorno, de simultaneidad y selectora.

• Válvula antirretorno. Permite el paso del aire en un sentido y lo impide en el sentido contrario.
• Válvula de simultaneidad. Realiza la función lógica Y, de modo que solo permite la salida del aire cuando están activas las dos entradas.
• Válvula selectora. Realiza la función lógica O. Así, habrá señal de salida por A (aire a presión) si entra aire por cualquiera de las entradas (X o Y).

Elementos de protección y mantenimiento

• Secador. Reduce la cantidad de vapor de agua en el aire.
• Lubricador. Añade partículas de aceite fluido para disminuir la fricción y facilitar el transporte.
• Válvula de escape. Expulsa el aire al exterior cuando la presión alcanza el límite permitido.
• Unidad de mantenimiento. Es el conjunto formado por filtro, lubricador y válvula de escape.
• Silenciador. Situado en la salida del circuito, disminuye el ruido.

EL CIRCUITO HIDRÁULICO (OLEOHIDRÁULICOS)

Los circuitos hidráulicos utilizan los mismos elementos que los circuitos neumáticos, a excepción de la bomba, que sustituye al compresor, y de algunos elementos de protección y mantenimiento.

Bomba hidráulica

Al igual que el compresor, la bomba proporciona energía al fluido. De este modo, el fluido situado inicialmente en el depósito es sometido a elevada presión e impulsado a lo largo del circuito.

Existen distintos tipos de bomba:

• Bomba de engranajes. Es la más sencilla en su composición y también la más económica; aunque de bajo rendimiento, es la más empleada.
• Bomba de tornillos. Está formada por dos o tres tornillos helicoidales engranados entre sí y una carcasa; es silenciosa y no produce vibraciones.

Elementos de protección y mantenimiento

El filtro y la válvula de alivio son los elementos de protección y mantenimiento. Esta última tiene la misma función que la válvula de escape en los circuitos neumáticos.

Los circuitos hidráulicos disponen de un depósito de recogida del líquido a la salida, lo que permite su reutilización y evita la contaminación por vertido de residuos.

Fórmulas:

La presión es la fuerza ejercida por unidad de superficie:

p = F/S --- F = p.S

La unidad de medida de la presión en el Sistema Internacional es el pascal (Pa):

1Pa = 1N/1m²

p₁ = F₁/S₁ y p₂ = F₂/S₂
p₁ = p₂ --- F₁/S₁ = F₂/S₂ ---                      F₂ = F₁.S₂/S₁