Fundamentos de Neumática e Hidráulica Industrial: Conceptos y Componentes

Introducción a la Neumática

La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. Se aplica tanto en el uso de aire comprimido como de aire deprimido (vacío).

Elementos que forman los circuitos neumáticos

Los circuitos neumáticos están compuestos fundamentalmente por:

• Compresor: Es una máquina encargada de inyectar aire a presión en las tuberías del circuito.
• Unidad de mantenimiento: Incluye un filtro, un regulador de presión y un lubricador.
• Actuadores: Como el cilindro de simple efecto. Un actuador es una máquina que transforma la energía primaria en energía mecánica.
• Válvulas distribuidoras: Elementos que dirigen y regulan el paso del aire comprimido.
• Tuberías: Conductos por donde circula el fluido.

Magnitudes Físicas y Unidades de Medida

Presión

La presión es la fuerza por unidad de superficie que ejerce el aire. La presión atmosférica es la fuerza ejercida por una columna de aire sobre una superficie terrestre.

• Instrumento de medición: Se emplea el manómetro para medir la presión de un fluido.
• Unidad en el Sistema Internacional (SI): El Pascal (Pa).
• Unidad técnica: El Bar, comúnmente utilizado en la industria.

Caudal y Leyes de Fluidos

El caudal es el volumen de fluido que pasa en un segundo por un punto de una tubería. Su fórmula es: Caudal = Volumen / Tiempo.

• Ley de continuidad: El caudal de un fluido incompresible se mantiene constante en los circuitos hidráulicos que tengan sus componentes conectados en serie.
• Efecto Venturi: Se produce cuando hay un estrechamiento de la tubería, lo que provoca una disminución de la presión y un aumento de la velocidad.

Hidráulica Industrial

La hidráulica es la parte de la mecánica que estudia el equilibrio y el movimiento de los fluidos. Es la técnica de conducir, contener, elevar y aprovechar las aguas u otros líquidos.

Componentes de los circuitos hidráulicos

Estos circuitos constan de:

• Depósito.
• Bomba hidráulica.
• Motor eléctrico de accionamiento.
• Conjunto de tuberías y válvulas.

Principio de Pascal

Es la ley que afirma que toda presión ejercida hacia un fluido se esparcirá sobre toda la sustancia de manera integral y en todas las direcciones.

Propiedades y Diferencias entre Sistemas

Los fluidos, incluido el aire, tienen una serie de propiedades y magnitudes para cuantificarlos. Las magnitudes principales que definen a los fluidos son la presión, el caudal y la potencia.

Diferencia entre neumática e hidráulica: Prácticamente solo se diferencian en el fluido utilizado; en la neumática es aire (comprimible) y en la hidráulica es generalmente aceite o agua (incompresibles).

Aplicaciones: Estos circuitos se usan en máquinas que deben ejercer grandes fuerzas donde los circuitos eléctricos no son adecuados.

Componentes Específicos

Cilindros

Son actuadores compuestos por un émbolo, un vástago y vías de entrada/salida de fluido.

Válvulas

Una válvula es un mecanismo que permite o impide el paso o el retroceso de un flujo que circula por un conducto. Existen diversos tipos según su configuración:

• 2/2 NC: Válvula de 2 vías y 2 posiciones, normalmente cerrada.
• 2/2 NA: Válvula de 2 vías y 2 posiciones, normalmente abierta.
• 3/2 NC: Válvula de 3 vías y 2 posiciones, normalmente cerrada.
• 3/2 NA: Válvula de 3 vías y 2 posiciones, normalmente abierta.
• 4/2: Válvula de 4 vías y 2 posiciones.
• 5/2: Válvula de 5 vías y 2 posiciones.
• 4/3 CC: Válvula de 4 vías y 3 posiciones, centro cerrado.
• 4/3 CD: Válvula de 4 vías y 3 posiciones, centro de descarga.