INTRODUCCION A LA HIDRAULICA Y NEUMATICA
QUE ES LA NEUMATICA
¿QUE ES LA NEUMATICA?
La neumática es la tecnología que emplea un gas, normalmente aire comprimido, como elemento de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar diferentes mecanismos. Los procesos consisten en disponer de la presión de aire y a hacer que esta energía acumulada actúe sobre los elementos del circuito neumático (por ejemplo los cilindros) para que estos efectúen un trabajo útil. Como se dijo anteriormente, por lo general el gas utilizado es el aire comprimido, pero para aplicaciones especiales puede usarse el nitrógeno u incluso otros gases inertes.
Dicho de otra forma la neumática utiliza aire comprimido que hacemos circular por tuberías hacia donde nos va bien y esta energía de la que dispone el aire comprimido se utiliza para mover, abrir, cerrar, etc. elementos del circuito y finalmente generar automatismos secuenciales. Imagen 1.
La facilidad de uso del aire comprimido y el hecho de que pueda ser generado localmente, hacen que tenga múltiples aplicaciones.
Como fuente de energía, para el uso en movimiento de maquinaria, actuadores, soplado, sistemas de frenos, elevación, etc.
Como aire acumulado, para los sistemas de respiración humana, soplado, ventilación, procesos biológicos, etc.
Los circuitos neumáticos básicos están formados por una serie de elementos que tienen la función de la generación de aire comprimido, su almacenamiento, distribución y control para efectuar un trabajo útil por medio de unos actuadores llamados cilindros.
La neumática hoy en día, tiene infinidad de aplicaciones como pueden ser la apertura o cierre de puertas en trenes o autobuses, levantamiento de grandes pesos, accionamientos para mover determinados elementos en los procesos productivos, etc.
El control del cilindro, para que realice lo que nosotros deseamos, se hace mediante válvulas. Estas válvulas, si lo comparamos con la electricidad, hacen el mismo trabajo que los interruptores, pulsadores, conmutadores, etc. y mediante tubos conductores por los que circula el fluido (equivalente a los conductores eléctricos) se transmite la energía de un sitio a otro. Neumática e hidráulica prácticamente solo se diferencia en el fluido, en uno es aire y en el otro agua o aceite. La imagen 2 refleja los componentes y algunos símbolos.
Compresores neumáticos
Para producir el aire comprimido se utilizan compresores que elevan la presión del aire al valor de trabajo deseado. La presión de servicio es la suministrada por el compresor o acumulador y será la que exista en las tuberías que recorren el circuito.
El compresor lleva primero el aire a un depósito que lo almacena a presión, después este aire del depósito será conducido por los conductos. El depósito dispone de un manómetro para verificar la presión del aire y un termómetro para controlar la temperatura del mismo, además también dispone de una válvula limitadora de presión para la seguridad de la instalación. El filtro tiene la misión de extraer del aire comprimido circulante todas las impurezas y el agua (humedad) que tiene el aire. Todos estos componentes se agrupan en lo que se llama circuito de control.
La principal clasificación de los diferentes tipos de compresores se realiza por su principio de funcionamiento básico. En este caso, los compresores quedan divididos en dos grandes grupos:
- Compresores de desplazamiento positivo:
- Compresores dinámicos:
Compresores de desplazamiento positivo
Compresor de pistón
En este tipo de compresores, el aire es aspirado al interior de un cilindro, por la acción de un pistón accionado por una biela y un cigüeñal. Ese mismo pistón, al realizar el movimiento contrario, comprime el aire en el interior del mencionado cilindro, liberándolo a la red o a la siguiente etapa, una vez alcanzada la presión requerida.
En la imagen se observa un compresor de pistón Atlas Copco con las diferentes partes:
Compresor de tornillo
La tecnología de los compresores de tornillo se basa en el desplazamiento del aire, a través de las cámaras que se crean con el giro simultáneo y en sentido contrario, de dos tornillos, uno macho y otro hembra. Como se puede ver en el esquema, el aire llena los espacios creados entre ambos tornillos, aumentando la presión según se va reduciendo el volumen en las citadas cámaras. El sentido del desplazamiento del aire es lineal, desde el lado de aspiración hasta el lado de presión, donde se encuentra la tobera de salida. En la imagen inferior, se ve la sección de un conjunto rotórico, donde se pueden apreciar los tornillos en el interior de la carcasa.
Compresor de paletas
Otro diseño dentro de los compresores de desplazamiento positivo, es el de los equipos que usan un rotor de paletas. El sistema consiste en la instalación de un rotor de paletas flotantes en el interior de una carcasa, situándolo de forma excéntrica a la misma. Como se puede ver en este esquema de MATTEI, durante el giro del rotor, las paletas flotantes salen y entran desde su interior, formando unas cámaras entre rotor y carcasa, que se llenan con el aire.
Al estar situado el rotor en una posición excéntrica al eje central de la carcasa, las cámaras van creciendo en la zona de aspiración, llegando a producir una depresión que provoca la entrada del aire. Según se desplazan con el giro del rotor, las cámaras se van reduciendo hacia la zona de impulsión, comprimiendo el aire en el interior.
Compresores dinámicos: Compresores centrífugos radiales
A este grupo pertenecen los compresores centrífugos tradicionales. En estos equipos, el aire entra directamente en la zona central del rotor, guiado por la campana de aspiración. El rotor, girando a gran velocidad, lanza el aire sobre un difusor situado a su espalda y es guiado al cuerpo de impulsión.
En la imagen, se ve la sección de un compresor centrífugo de levitación neumática de BOGE. En dicha sección, se aprecian las dos etapas de compresión donde se encuentran alojados los rotores.
En estos compresores, el aire entra directamente por la campana de aspiración (1) hacia el rotor (2) y difusor (3), saliendo a la siguiente etapa o a la red por la voluta (4).
HIDRAULICA
¿QUE ES LA HIDRAULICA?
La hidráulica es una rama de la Física que se encarga de estudiar el comportamiento de los fluidos (líquidos) en función de sus propiedades mecánicas. Entiéndase por fluido a la sustancia que se deforma continuamente mediante cualquier fuerza que se le aplique por muy mínima que sea, por tal motivo adoptan la forma del recipiente que los contiene, por lo tanto, un fluido puede ser un liquido o un gas, pero en este caso la hidráulica solo se encarga del estudio de los líquidos.
Gracias a la hidráulica se ha podido emplear los líquidos: ya sea agua o más comúnmente aceites para la transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. Prácticamente lo que hacen estos sistemas es aumentar la presión del líquido mediante un sistema hidráulico para utilizarla como un trabajo útil, como en un pistón.
Ventajas de los sistemas hidráulicos:
- Es un sistema simple al haber pocas piezas en movimiento.
- Las fuerzas que se aplican se pueden regular fácilmente.
- Los elementos son reversibles, además de que se pueden detener en marcha.
- Es ideal para sistemas en los que se requiera aplicar fuerza considerable.
Desventajas de los sistemas hidráulicos:
Velocidades bajas en los actuadores.
El mantenimiento y refacciones de los componente son caros.
TABLA DE SIMBOLGIA
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