Fundamentos de Sistemas Neumáticos e Hidráulicos: Ventajas, Principios y Componentes Clave

Ventajas e Inconvenientes de los Sistemas Neumáticos

Ventajas

• El aire es muy abundante y gratuito.
• Es fácilmente transportable.
• Permite su almacenamiento en depósitos mediante compresores.
• Su función es independiente de la temperatura.
• Es muy limpio y no contamina.
• Es antideflagrante.
• Es desechable.
• Fácil instalación.
• Componentes baratos.

Inconvenientes

• La energía utilizada en su funcionamiento es más cara.
• El aire contiene suciedad.
• Están limitados en sus desplazamientos.
• Es compresible.
• Permite poca regulación.
• No responde bien a pequeños esfuerzos.
• Es muy ruidoso.
• Adquiere sobrecargas.

Conceptos Fundamentales de Fluidos

Viscosidad

Es una propiedad de los fluidos que define la resistencia que ofrecen las moléculas al deslizarse unas sobre otras. A causa de esto, es necesaria una fuerza para que una capa de líquido se deslice sobre otra.

Número de Reynolds

Este número ayuda a caracterizar el flujo de un fluido:

• Flujo laminar: Cuando cada capa del fluido se desliza con independencia de las demás, siguiendo la misma trayectoria de flujo.
• Flujo turbulento: Se produce cuando interponen obstáculos que varían las líneas de flujo o trayectoria del fluido.

Principios Físicos Aplicados

Principio de Pascal

La presión ejercida sobre un fluido hermético en un recipiente, se transmite de forma instantánea y con igual intensidad en todos sentidos.

Teorema de Bernoulli

La energía total en cualquier punto de la tubería es la misma.

Efecto Venturi

Las partículas de un fluido que pasan por un estrechamiento aumentan su velocidad y, por tanto, disminuye su presión.

Cavilación

Se producen burbujas debido al descenso de la tensión de vapor del aceite, más la propia presión del aire.

Aspectos de los Fluidos Hidráulicos y Preparación del Aire

Aspectos de los Aceites Hidráulicos

Se deben considerar propiedades como:

• Presión de vapor.
• Punto de fluidez.
• Poder antiespumante.

Preparación y Depuración del Aire Comprimido

El polvo, la humedad y los aceites pueden ser la causa del mal funcionamiento de los circuitos neumáticos. Es esencial realizar los siguientes procesos:

Filtrado

Consiste en eliminar el mayor número de partículas de polvo o impurezas, así como la humedad y el aceite del aire.

Secado

Cuando el aire sale del compresor, mientras circula por los conductos se enfría, depositándose en las partes más bajas de las conducciones y en algunos elementos neumáticos.

Lubricación

La mayoría de los sistemas neumáticos construidos en la actualidad no requieren lubricación, puesto que ya vienen prelubricados de fábrica para toda la vida útil del elemento. Pero en algunos casos es necesario lubricarlos para aumentar su vida útil.

Componentes Clave en Sistemas de Control

Regulador de Presión

Es necesario en los circuitos para asegurar el buen funcionamiento de los depósitos, para que funcionen a su nivel óptimo. Por encima del nivel óptimo de presión recomendado por el fabricante, se realiza a mayor velocidad y el desgaste de los elementos es mayor.

Unidad de Mantenimiento

Compuesta por Filtro-Regulador-Lubricador. Es un equipo completo de depuración y preparación del aire, para poder ser utilizado en los circuitos neumáticos.

Presostato

Es un conmutador eléctrico accionado por presión. Por tanto, su cometido es convertir señales neumáticas o hidráulicas a eléctricas.

Compresor

Convierte la energía mecánica del motor a energía (alternativa o rotativa).

Distribución del Aire

Para hacer llegar el aire hasta las válvulas y actuadores neumáticos, se realiza a través de la red de distribución del aire.

Preparación del Fluido Hidráulico

Para que funcione óptimamente, es conveniente que el fluido o aceite se encuentren en unas condiciones determinadas de limpieza, presión y temperatura. Para esto deben disponer de:

• Filtros.
• Intercambiador de calor.
• Depósitos.
• Bomba.
• Elementos de control.

Intercambiador de Calor

En los circuitos oleohidráulicos la temperatura del aceite es muy importante para que este mantenga las características óptimas para el funcionamiento del sistema:

• A temperatura baja aumenta la viscosidad del fluido.
• Una temperatura demasiada elevada disminuye la viscosidad del fluido.

Bombas

Como el aceite no es compresible, no podemos comprimirlo para su almacenaje en el depósito. Es necesario introducir el fluido en las tuberías a una cierta presión para que las máquinas hidráulicas funcionen correctamente.

Elementos de Control

Los elementos utilizados para el control incluyen:

• Manómetro: Mide la presión del fluido.
• Termómetro: Mide la temperatura del circuito.
• Indicadores de niveles.
• Varilla metálica.
• Tubo de goma.
• Sensor eléctrico.
• Presostato.
• Termostato: Mide la temperatura del circuito.