La neumática es el estudio y tratamiento del aire comprimido, realizado con circuitos e instalaciones neumáticas.
La hidráulica es la rama de la física que estudia el comportamiento de los fluidos, en función de sus propiedades y de las fuerzas a las que están sometidos.
Los circuitos neumáticos se emplean para transmitir fuerzas y realizar trabajo por medio de aire comprimido.
Los circuitos hidráulicos utilizan aceite y fluidos sintéticos para este mismo fin, por lo que también se denominan circuitos oleohidráulicos.
Ventajas de los Sistemas Neumáticos
Las ventajas de los sistemas neumáticos son:
- La materia prima (el aire) es barata y abundante.
- El aire es también fácil de transportar y de almacenar.
- Las fugas no son peligrosas, tóxicas ni contaminantes.
- No hay riesgo de explosión.
- No hacen falta mecanismos complicados, ya que no es necesario realizar transformaciones energéticas intermedias.
- Son ideales en condiciones ambientales desfavorables.
Aplicaciones de la Neumática e Hidráulica
Transporte
- Camiones recolectores de basura
- Frenos
- Suspensión y amortiguación
- Accionamiento de puertas
Industria (precisión)
- Equipos de montaje
- Accionamientos de los robots
- Manipulación automática
Maquinaria (gran potencia)
- Máquinas herramienta
- Tractores
- Grúas
- Excavadoras
- Perforadoras
Aeronáutica
- Frenos
- Trenes de aterrizaje
Medicina (higiene)
- Camas de hospitales
- Instrumental odontológico
Otros
- Riego automático
- Limpieza
Conceptos Clave
Presión
La presión (P) es la relación que existe entre una fuerza (F) y la superficie en la que se aplica (S). P = F / S La unidad de medida de la presión en el Sistema Internacional es el pascal (Pa).
Caudal
El caudal (Q) de un fluido es el volumen (V) de dicho fluido que atraviesa la sección del conducto por el que circula, por unidad de tiempo (t). Se relaciona con la velocidad de desplazamiento del fluido (v), siendo L y S la longitud recorrida en el conducto y su sección, respectivamente, según la expresión siguiente:
Funcionamiento de un Circuito Neumático
- El aire atmosférico es sometido a un aumento de presión en un compresor, normalmente accionado por un motor eléctrico. Una vez comprimido, se almacena en un depósito.
- El aire almacenado sufre un tratamiento o acondicionamiento para que llegue al circuito limpio, seco, lubricado y con la presión adecuada.
- Desde ahí, es conducido a través de tuberías hacia los cilindros, que son los componentes capaces de realizar un trabajo. Las válvulas se encargan de controlar el flujo de aire comprimido que entra y sale de los cilindros.
Componentes de un Sistema Neumático
- Compresor: Es el elemento encargado de elevar la presión del aire.
- Depósito o acumulador: Su objetivo es almacenar aire comprimido para suministrarlo en el momento en que se necesite.
- Secador: Sirve para reducir el contenido de vapor de agua existente en el aire.
- Filtro: Es el encargado de detener las impurezas que arrastra el aire.
- Regulador de presión: Tiene por objeto mantener el aire a una presión constante.
- Lubricador: En su interior se desarrolla el último tratamiento del aire antes de que entre en el circuito.
- Unidad de mantenimiento: Está formada por los tres últimos elementos mencionados.
La distribución del aire comprimido se realiza mediante tuberías, que normalmente son de acero, cobre o polietileno. Suele haber una tubería principal, de las que derivan las tuberías secundarias.
Actuadores Neumáticos
Los actuadores neumáticos son los componentes de un circuito encargados de transformar la energía del aire comprimido en movimiento.
- Cilindro de simple efecto: Tiene una conexión con el aire comprimido y un muelle o resorte.
- Cilindro de doble efecto: Es similar al cilindro de simple efecto, pero sin el muelle que produce el retorno.
Válvulas Neumáticas
Las válvulas son los elementos de un circuito neumático encargadas de la regulación y el control del circuito.
- Determinar el camino que ha de tomar el aire comprimido para llegar a los cilindros (válvulas distribuidoras).
- Bloquear el paso del aire en un sentido (válvula antirretorno).
- Evacuar el aire comprimido rápidamente (válvula de escape rápido).
- Abrir o cerrar el paso del caudal de aire (válvula de cierre).
- Permitir la circulación del aire desde dos entradas opuestas a una salida común (válvula selectora).
- Permitir la circulación del aire a una salida común sólo si simultáneamente se activan dos entradas opuestas (válvula de simultaneidad).
- Regular el flujo en un sentido y dejarlo pasar libremente en el otro (válvula reguladora unidireccional).
En la siguiente tabla se resumen las válvulas no distribuidoras:
Válvulas Distribuidoras
Las válvulas distribuidoras se caracterizan por:
- El número de orificios o vías que tienen, que determinarán los distintos recorridos que son posibles en su interior.
- El número de posiciones que pueden tomar.
- El tipo de accionamiento y retorno que necesitan para pasar de una posición a otra.