Introducción a los Circuitos Neumáticos e Hidráulicos
Un circuito combinacional es aquel sistema lógico cuya salida depende en todo momento de los valores binarios que adopten los valores de entrada. Un circuito secuencial es aquel cuya salida, en cualquier momento, depende no solo de la entrada al circuito sino también del estado que tenga su salida actual.
Generadores de Sistemas Neumáticos e Hidráulicos
La neumática y la hidráulica son dos ciencias que tratan de las leyes que rigen el comportamiento y el movimiento de los gases y los líquidos, respectivamente. La diferencia entre ambas viene dada por la naturaleza de los fluidos: líquidos (agua, aceite o similares) y gases (aire).
La neumática se considera adecuada para fuerzas no superiores a 3 toneladas, también se usa para pequeños motores. Su campo de aplicación abarca procesos de control de calidad, embalaje, etc.
La hidráulica se utiliza para grandes esfuerzos y permite un control exacto de la velocidad y parada. Su utilización se extiende a la industria metalúrgica, las máquinas, prensas, etc.
En todo sistema neumático o hidráulico se puede distinguir:
- Elementos generadores de energía: en la neumática sería el compresor y en la hidráulica sería una bomba accionada por un motor.
- Elementos de tratamiento de los fluidos
- Elementos de mando y control: para conducir de forma adecuada la energía comunicada al fluido hacia los elementos actuadores (válvulas).
- Elementos actuadores: transforman la energía del fluido del movimiento en trabajo útil.
Generador de Aire Comprimido
Los compresores elevan la presión del aire hasta el valor adecuado para su utilización.
Los compresores transforman la energía que se les aporta del exterior en energía de presión comunicada al sistema neumático.
En el funcionamiento de un compresor aparecen explicadas por dos magnitudes:
- La presión que se le comunica al aire, medida por la relación de compresión que puede lograr el compresor.
- El caudal que el compresor es capaz de proporcionar. Los compresores aspiran el aire existente en la atmósfera terrestre y elevan su presión disminuyendo su volumen específico.
Se puede clasificar el caudal en dos grandes grupos:
Compresores Volumétricos
Se basan en la ley de Boyle-Mariotte, de manera que para elevar la presión de un fluido gaseoso reducen su volumen.
Compresores Dinámicos
Se fundamentan en otro principio distinto. El aire se hace pasar por una tubería de sección cada vez más reducida y como el caudal ha de ser el mismo, la velocidad del aire se va haciendo mayor, por último esta energía cinética que se ha comunicado con el aire se convierte en energía de presión.
Tipos de Compresores Volumétricos
- Compresores alternativos: basados en el mecanismo biela-manivela.
- Compresores rotativos: mediante una rueda de paletas se empuja el aire hacia la cámara.
Los compresores alternativos constan de uno o más cilindros cuyos émbolos se mueven por medio de un mecanismo de biela-manivela similar al del motor de explosión de un automóvil. Cuando el émbolo se desplaza desde el PMS (Punto Muerto Superior) hasta el inferior, el aire procedente de la atmósfera penetra en la cámara de compresión a través de un filtro por medio de la válvula de aspiración. En la etapa de compresión, el émbolo se desplaza desde el PMI (Punto Muerto Inferior) al superior, cerrándose la válvula de aspiración y de escape. Cuando el aire se encuentra ya comprimido se abre la válvula de escape para que el aire se desplace hacia el circuito neumático. Las presiones que se pueden alcanzar son de unas 10 bares.
Los compresores rotativos de paletas producen aire comprimido mediante un sistema rotativo que giran en una cámara, empuja el aire de aspiración hacia la salida comprimiendo el aire. El compresor rotativo de paletas tiene una característica en comparación con los de émbolos y es que es más silencioso y también produce un caudal de aire constante.
Los compresores rotativos de tornillo están construidos por dos tornillos que engranan entre sí. Estos compresores son más baratos y silenciosos y proporcionan un caudal de aire constante, aunque son económicamente más caros, su desgaste es bajo y por el cual es rentable.
Compresores Dinámicos
Existen dos tipos de compresores dinámicos: los de flujo axial y los de flujo radial. Este tipo de compresores se utilizan en aplicaciones en las que se requiere gran caudal de aire y presión relativamente reducida, por eso no se suele emplear en aplicaciones neumáticas.
Cualquiera que sea el tipo de compresor que se utiliza en procesos para suministrar potencia se suele emplear un motor eléctrico. Con objeto de que el motor no esté trabajando de una manera continua se dispone en circuitos neumáticos de un depósito, de forma que el compresor comenzará a funcionar cuando la presión descienda por debajo de un cierto nivel y se detendrá cuando alcance un valor determinado. El control de los motores eléctricos que arrastran suelen ser de 2 tipos: 1 para unidades pequeñas y 2 para unidades mayores.
Elementos de Tratamiento del Aire Comprimido
Se conoce con este nombre a todos los componentes que tienen como misión suministrar el aire comprimido en las mejores condiciones para su utilización.
Filtros
El aire de la atmósfera tiene partículas de polvo y vapor de agua y además el aire comprimido puede mostrar residuos sólidos al pasar a través de las conducciones y estas partículas hay que eliminarlas porque pueden ocasionar: desgaste rápido, funcionamientos inadecuados e incluso obstrucción de las líneas de aire.
Funcionamiento: el aire entra en el filtro y adquiere un movimiento rotativo por efecto del deflector de aletas de forma que las partículas sólidas y líquidas más pesadas chocan contra las paredes de la carcasa. Las partículas más finas son detenidas por medio de un cartucho filtrante de bronce poroso. En la parte inferior hay un grifo que sirve para purgar el agua depositada.
Regulador de Presión
La presión de trabajo es siempre inferior a la que proporciona el compresor, por tanto tiene como misión regular el valor de la presión. Se basa en bloquear la entrada de aire comprimido a partir de un obturador que se abre o se cierra dependiendo de la presión que haya.
Lubricadores
El lubricador aporta aceite a los elementos móviles disminuyendo el rozamiento. Su funcionamiento se basa en el efecto Venturi, al pasar el aire por un estrechamiento se origina una depresión que provoca la succión de aceite en forma de gotas que son arrastradas por el aire.
Unidad de Mantenimiento
Es un montaje en bloque de un filtro, un regulador de presión con manómetro y un lubricador.
Elementos de Consumo en Circuitos Neumáticos
Son elementos que permiten transformar la energía útil en energía comunicable al aire del compresor. Se puede dividir en dos grandes grupos:
- Elementos alternativos o cilindros
- Elementos rotativos o motores
En los elementos alternativos podemos encontrar el cilindro de simple efecto, en el que se produce un solo desplazamiento, y el cilindro de doble efecto, en el que el desplazamiento se realiza en dos sentidos. En estos cilindros se distingue: camisa, culatas, vástago y pistón.