Hidráulica y Neumática: Definiciones y Componentes

HIDRÁULICA: La hidráulica es la parte de la mecánica que estudia el equilibrio y el movimiento de los fluidos.

NEUMÁTICA: La neumática es el conjunto de las aplicaciones técnicas que utilizan la energía acumulada en el aire comprimido.

La constitución de los circuitos hidráulicos y neumáticos se puede clasificar en función de sus componentes en grupos funcionales. Estos son:

• Producción, reserva y distribución de energía: generar caudal de fluido y presión para la instalación, eliminará, refrigerará y almacenará para suministrarlo.
• Elementos de mando: válvulas distribuidoras, se encargan de pilotar los elementos de gobierno (mando indirecto) o actúan directamente sobre los elementos de trabajo (mando directo).
• Elementos de gobierno: aplican la energía acumulada en el fluido sobre los elementos de trabajo.
• Elementos de trabajo: acoplados al sistema de accionar, aplican físicamente la energía acumulada en el fluido.
• Entradas de señal: recogen señales exteriores que indican el estado de la máquina.
• Tratamiento de señales: combinan diferentes señales de los elementos de entrada o mando para producir otra de salida.

3 sectores:

• Sector de abastecimiento.
• Sector de comando.
• Sector de trabajo.

Sector de Abastecimiento

Fuente y Reserva de Energía Neumática

• Suministrar caudal y presión que requiere el sistema (compresores).
• Eliminar humedad y enfriarlo (unidades de mantenimiento).
• Abastecer cuando la demanda sea superior a la producción (depósito o calderines).

Tipos de Compresores

• Presiones de 6 bar, en vehículo industrial entre 8 y 12 bar.
• De pistón: toma el aire en carrera descendente (admisión) y la expulsa a alta presión en la ascendente (compresión).
• De pistón de 2 etapas: el aire comprimido en el primer pistón se introduce en el segundo de menor tamaño, que lo vuelve a comprimir. Así se consiguen presiones de hasta 20 bar.
• De diafragma o membrana: membrana sintética flexible que produce el bombeo. En un automóvil se aplica como depresor.
• De paletas o multicelular: las paletas se oprimen contra la pared.
• De lóbulos o roots: aire llevado de la salida a la entrada sin cambiar su volumen. También llamados compresores volumétricos.
• De tornillos: dos tornillos helicoidales, que arrastran el aire cuando giran.
• Compresores centrífugos:
  • Radial: aspira al aire a su parte central para lanzarlo con la fuerza centrífuga.
  • Axial: el aire circula paralelamente al eje del mismo.

Accionamiento y Control del Compresor

• Accionados mecánicamente (1) o eléctricamente (2, 3).
• Control eléctricamente (sensores de presión) (4, 5) o mecánico (6) (electroembrague, regulador de presión, válvula reguladora de presión hace que la válvula de descanso coincida con el orificio de admisión).

Tratamiento del Aire Comprimido

Eliminar humedad, regular presión, enfriar aire y a veces engrasarlo.

Unidad de mantenimiento:

1. Filtro decantador de agua: elimina impurezas, manual o automático.
2. Regulador de presión: regula presión, ajustable por tornillos.
3. Engrasador: engrasa el aire según el efecto Venturi.
4. Filtro secador de aire: elimina humedad del aire, y lubrica con una pequeña dosis de aceite (vehículos industriales) (dispositivo anticongelante depende).
5. Válvula protectora de circuitos: divide el sistema en circuitos independientes, garantiza el abastecimiento de aire comprimido (6).

Calderín

Almacena y abastece cuando la demanda es superior a la producción. Amortigua la salida del aire del compresor.

• Válvula de purga automática: elimina humedad del aire automáticamente.
• Válvula limitadora de presión: impide el exceso de presión.
• Válvula de seguridad o rebose: ayuda a caídas de presión, pasa el aire de un depósito a otro según la preferencia:
  • Con reflujo (calderín 2 alimenta al 1 permanentemente).
  • Sin reflujo (calderines aislados).
  • Reflujo limitado (calderín 2 alimenta al 1 hasta cierto nivel).

Dispositivo de suministro de aire comprimido regulado electrónicamente ECAM: Se monta en vehículos industriales, entre el compresor y el calderín. Regula la regeneración del filtro de aire, controla el llenado de los calderines, indica la presión mediante sensores, informa de averías.

Red de Distribución

Es el circuito cerrado del aire del taller. Puede tener calderín en su extremo. No tiene que haber pérdidas (máx. 0.1 bar), inclinación del 2% al 3% para que la humedad caiga y vaya a los puntos de drenaje, las tomas se encuentran por encima a la tubería principal, las tomas tienen purgadores manuales o automáticos.

Fuente y Reserva de Energía Hidráulica

Proporcionan un caudal necesario de presión para mover los distintos actuadores.

• Tanque:
  • Capacidad 2 o 3 veces superior a la del caudal.
  • Cierta inclinación en los fondos para vaciar por el tapón de drenaje.
  • Tabique central: disipa el calor, separa el aire del fluido, sedimentación de los contaminantes.
• Filtro: retiene impurezas del fluido, para evitar fallos.
• Bombas:
  • De engranaje:
    • Interiores: dos entradas, compuesto por dos ruedas, al moverse se origina un vacío que ocasiona la aspiración del aceite por el conducto A y su expulsión por el B.
    • Exteriores: una sola rueda en el que el piñón conductor arrastra al piñón conducido.
    • Helicoidal: 2 hélices que giran, el fluido se mueve entre sus espacios.
  • De paletas: anillo con motor en el interior que mueve paletas, el fluido entra por A, se produce presión y sale por B.
  • De pistones: proporcionan altas presiones.
    • Axiales: émbolo paralelo al eje de rotación.
    • Radial: émbolo perpendicular al eje de rotación.
• Acumulador: absorbe el fluido y lo devuelve al circuito cuando lo necesita. Absorbe presiones regulando el caudal.
  • De energía: acumula, conserva y distribuye energía.
  • De suspensión: elimina choques y vibraciones.
  • Antipulsaciones: absorbe sobrepresiones, regula el caudal y presión.
  • Acumulador de golpe de ariete: absorbe energía transmitida por el líquido en choques hidráulicos.

Fluidos Hidráulicos

Aceites derivados del petróleo, más aditivos. Deben cumplir los siguientes requisitos:

• Transmisión de potencia.
• Lubricación.
• Refrigeración.
• Estanquidad.
• Calidad del aceite.

Válvula Reguladora de Caudal

• De cierre: (1)(2) permite o no el paso de caudal (interviene en el ABS).
• Antirretorno: (3) impide el paso de fluido en un sentido.
• Estranguladoras: (4) modifica el caudal en cualquier sentido “válvula bidireccional”.
• Estranguladoras de retención: (5) modifica el caudal en un solo sentido “válvula unidireccional”.
• De purga o escape rápido: (6) elimina presiones rápidamente.
• Selectora de circuitos: (7) accionamiento de un elemento por dos salidas.
• Válvulas de simultaneidad: (8) el aire no pasa por la válvula a no ser que se presione las dos entradas.

Válvula Reguladora de Presión

• Limitadora de presión (o seguridad): (1) impide que la presión sobrepase los límites.
• Reductora de presión (o manorreductor): (2) regula la presión del circuito.
• De secuencia: (3) preferencia de los consumidores.
• Proporcionales moduladoras: el parado del muelle depende de la fuerza aplicada al pedal.
  1. Frenos automáticos (4).
  2. Cajas automáticas.
  3. Electroválvulas: (5) pilotadas electrónicamente en 1 o 2 sentidos.