Fundamentos de Sistemas Neumáticos e Hidráulicos: Compresores y Propiedades de Fluidos

Fundamentos de la Generación y Propiedades de Fluidos en Sistemas de Potencia

El aire comprimido se obtiene a partir de una máquina llamada compresor. El compresor toma aire del exterior, a presión atmosférica, y lo comprime, aumentando su presión.

Clasificación de Compresores

Compresores Volumétricos

Comprimen el aire al reducir el volumen del recinto que lo contiene. Pueden ser:

• Alternativos: Disponen de un émbolo o pistón que realiza un movimiento alternativo en el interior de un cilindro.
• Rotativos: Disponen de un elemento que realiza un movimiento giratorio. Aunque existen varios modelos, los más utilizados son los compresores rotativos de paletas, que constan de un eje sobre el que se dispone un conjunto de paletas.

Compresores Dinámicos

Este tipo de máquinas, en lugar de disminuir el volumen del aire para aumentar su presión, consiguen este efecto aumentando la velocidad del aire.

Fenómenos y Propiedades Clave de los Fluidos

Fenómenos

• Cavitación: Se produce cuando en un fluido se forma una bolsa de vapor (de ese fluido) que vuelve a condensarse. Este fenómeno erosiona las partes metálicas que tiene a su alrededor, al someterlas a grandes cantidades de presión.
• Régimen Laminar: Se produce cuando las moléculas del fluido se desplazan dentro de una conducción de forma ordenada.
• Régimen Turbulento: Cuando se desplazan de forma desordenada. Dependiendo del número de Reynolds (Nr): si $N_r < 2320$ el régimen es laminar y si $N_r > 2320$ el régimen es turbulento.

Viscosidad

La viscosidad: es la resistencia que opone un fluido a su deformación y se manifiesta solo cuando el fluido se mueve. Hay dos tipos:

• Dinámica
• Cinemática

Viscosidad Dinámica: varía con la temperatura y no con la presión.

Viscosidad Cinemática: cociente entre la dinámica y la densidad.

Otras Propiedades Relevantes

Entre las propiedades importantes de los fluidos se encuentran:

• Densidad (Relativa y peso específico)
• Presión de vapor
• Cavitación
• Viscosidad (punto de fluidez e índice de viscosidad)
• Lubricación
• Resistencias al óxido
• Regímenes (laminar y turbulento)

Principios Físicos y Componentes del Sistema

Principio de Pascal

La presión aplicada a un fluido confinado se transmite íntegramente en todas direcciones y ejerce fuerzas iguales sobre áreas iguales, actuando estas fuerzas normalmente en las paredes del recipiente. (Se ilustra con un dibujo).

Ley de Continuidad

Considerando a los líquidos como incompresibles y con densidades constantes, por cada sección de un tubo pasará el mismo caudal por unidad de tiempo: $S_1 \cdot V_1 = S_2 \cdot V_2$.

Componentes Auxiliares

• Depósito: Su misión es recuperar el fluido después de usarlo y mantener un nivel adecuado.
• Filtro: Limpiar de impurezas el aire y de partículas sólidas los líquidos.
• Secador (en sistemas neumáticos) y Lubricador (en sistemas neumáticos).

Motores

Son elementos que transforman la energía oleohidráulica en mecánica de rotación. Los hay de diversos tipos; cabe destacar:

• Motores de engranajes
• Motores de pistones
• Motores rotativos de aspas