Mecànica de fluids: Hidràulica i Pneumàtica

Mecànica de fluids i els seus mecanismes

La mecànica de fluids estudia les lleis i els principis que regulen els sistemes que funcionen a partir de fluids. Les dues tècniques més importants en aquest àmbit són la pneumàtica i la hidràulica.

Conceptes fonamentals de la hidràulica

La hidràulica és una branca de la física i de l'enginyeria que s'encarrega de l'estudi de les propietats mecàniques dels fluids. Es defineix com a fluid qualsevol element o substància incapaç de resistir l'aplicació d'un esforç de tall.

Els fluids poden ser líquids o gasos. Els que s'utilitzen habitualment en la indústria són:

• Aigua
• Aire
• Vapor d'aigua
• Olis minerals

Propietats principals dels fluids

• Mobilitat: els fluids adopten la forma del recipient que els conté.
• Incompressibilitat: els fluids en estat líquid no permeten ser comprimits.
• Viscositat: els líquids ofereixen resistència a canviar de forma sota l'acció de forces exteriors.
• Expansibilitat: els gasos, a més d'adoptar la forma del recipient que els conté, ocupen també tot el seu volum.
• Isotropia: les propietats dels líquids són iguals independentment de la direcció en què es mesurin (per exemple, la resistència a canviar de forma és igual en totes les direccions).

Magnituds i unitats en circuits

Les magnituds bàsiques dels circuits de pneumàtica i hidràulica són la pressió i el cabal:

• Pressió (P): es defineix com la força que actua sobre la unitat de superfície. La seva fórmula és P = F / S (Força / Superfície).
• Cabal (C): és la quantitat de fluid que circula a través d'una superfície en un temps determinat. La seva fórmula és C = V / t (Volum / temps).

Elements d'un circuit pneumàtic

Els components principals d'un circuit són:

• El grup compressor
• La xarxa de distribució
• Els actuadors (principalment els cilindres)
• Les vàlvules distribuïdores
• Elements auxiliars

Vàlvules distribuïdores

Són els dispositius encarregats de deixar passar, aturar o desviar l'aire comprimit. Disposen d'una sèrie d'orificis d'entrada i sortida d'aire (anomenats vies) que es connecten entre si en funció de la posició seleccionada mitjançant un comandament.

Existeixen diversos tipus de vàlvules: antiretorn, reguladora de cabal, selectora de circuit i de simultaneïtat.

Càlcul de força en actuadors

Els actuadors pneumàtics per excel·lència són els cilindres. Les fórmules de força segons el tipus són:

• Cilindre d'efecte simple: F = P · S (èmbol)
• Cilindre d'efecte doble: F = P · S i F = P · (S èmbol - S tija)