Tecnología Fluídica Industrial: Componentes Esenciales, Principios y Aplicaciones de Neumática e Hidráulica

Neumática Industrial: Ventajas y Desventajas del Aire Comprimido

Ventajas de la Neumática

• El aire es ilimitado y gratuito.
• Es un sistema limpio, ideal para industrias sensibles (como la textil y la alimentación).
• Es seguro: el aire no arde ni explota.
• Seguridad ante sobreesfuerzos y sobrecargas; el sistema no se quema en caso de bloqueo.
• Fácil de almacenar.
• Componentes generalmente baratos.
• Es rápido, permitiendo cambios instantáneos de sentido.
• Velocidad regulable.
• Tiempos cortos en procesos automatizados.

Inconvenientes de la Neumática

• En circuitos extensos, se pierde carga considerablemente.
• Con estas presiones, no se pueden aplicar grandes fuerzas (limitación de potencia).
• Altos niveles de ruido generados por las descargas de aire a la atmósfera.

Producción y Tratamiento del Aire Comprimido

Componentes Esenciales del Sistema

Compresor

Máquina que toma aire con unas determinadas condiciones y lo impulsa a una presión superior a la de entrada. Tipos comunes: compresor de émbolo, rotativo de paletas y rotativo de tornillo.

Red de Distribución

Conjunto de tuberías que conduce el aire comprimido a todos los elementos del circuito mecánico. Esta red parte del depósito y garantiza la presión y la velocidad del aire en todos los puntos.

Depósito y Acumuladores

Mantienen un nivel de presión adecuado en el circuito neumático. Acumulan aire a presión en su interior, asegurando que, si hay algún fallo, el circuito siga abasteciéndose por el aire almacenado.

Tratamiento del Aire Comprimido

Proceso crucial para garantizar la calidad del aire y la vida útil de los componentes:

• Filtros: Se colocan en puntos estratégicos para eliminar impurezas.
• Separadores: Eliminan las partículas de aceite.
• Colectores de condensación: Eliminan partículas de agua en el aire.

Tipos de Válvulas Neumáticas

Válvulas de Bloqueo y Lógicas

• Válvula Antirretorno: Cierra por completo el paso en un sentido y lo deja libre en el contrario, con la menor pérdida de presión posible.
• Válvula Selectora (Función Lógica O): Permite el paso del aire si hay presión en cualquiera de sus entradas. El bloqueo siempre se realiza sobre la entrada con menor presión.
• Válvula de Simultaneidad (Función Lógica Y): Permite el paso solo si hay presión en ambas entradas. El bloqueo siempre se realiza sobre la entrada que no esté purgada.

Válvulas de Regulación

• Válvula Estranguladora Unidireccional: Válvula híbrida que sirve para regular el flujo del aire (regula la velocidad) y solo permite el paso en un sentido.
• Válvula Reguladora de Flujo o Caudal: Su funcionamiento se basa en la estrangulación del aire. Hay dos tipos: estranguladora simple o estranguladora unidireccional.
• Válvulas Reguladoras de Presión: Actúan sobre la presión del aire en circulación. Su función varía según su ubicación en el circuito:
  • Válvula Limitadora de Presión: Impide que la presión aumente demasiado.
  • Válvula de Secuencia: Similar a la limitadora, pero la diferencia es que al conectar a escape, se conecta a una vía de trabajo.
  • Válvula Reductora: Posee una membrana cuyo movimiento se encarga de regular la presión de salida.

Principios Fundamentales de la Fluídica

Principio de Pascal

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

Principio de Continuidad

El caudal ($Q$) se define como el volumen de líquido que pasa por unidad de tiempo. Teniendo en cuenta que los caudales que atraviesan cada sección han de ser iguales, se cumple la siguiente relación:

$$Q_1 = Q_2$$

$$S_1 V_1 = S_2 V_2$$

Hidráulica Industrial

Ventajas de los Sistemas Hidráulicos

• Fácil regulación de la velocidad.
• Fácil protección contra sobrecargas.
• La hidráulica permite generar fuerzas mucho más grandes que la neumática.
• Un actuador hidráulico puede detenerse en cualquier posición.
• La reversibilidad de los accionamientos debe pasar generalmente por un punto muerto antes de invertir el sentido de la marcha.

Válvulas Hidráulicas

Válvulas Distribuidoras

Elementos hidráulicos que dirigen el paso del aceite, haciendo posible el gobierno de los órganos de trabajo. Una diferencia destacable respecto a la neumática es el uso frecuente de válvulas de tres posiciones. El motivo principal es que la bomba hidráulica está funcionando mientras los equipos realizan sus maniobras, por lo que en la posición de reposo es preciso que la bomba envíe el caudal al depósito.

Válvulas de Caudal

Son elementos de gobierno hidráulico que se utilizan para modificar la velocidad de los elementos de trabajo variando el caudal de alimentación. Para ello, se estrangula el orificio de paso en razón directa a la velocidad deseada.

• Válvula Reguladora de Caudal Fijo: Se emplea para modificar de forma sencilla la velocidad de los órganos de trabajo cuando las condiciones de presión son bastante constantes.
• Válvula Reguladora de Caudal Variable: Se emplea para ajustar el caudal sin escalonamientos, lo que significa que se puede modificar con sencillez la velocidad de los órganos de trabajo (ejemplo: la velocidad de avance de un dispositivo de fijación) sin efectuar cambios en el circuito.