NEUMATICA E HIDRAULICA 1. INTRODUCCIÓN

A nuestro alrededor existen multitud de ejemplos en los que se emplean sistemas neumáticos o hidráulicos. Normalmente se usan en aquellas aplicaciones que requieren grandes fuerzas lineales:

• Maquinaria de gran potencia (principalmente hidráulicos).

• Producción industrial automatizada.

• Accionamiento en robots (principalmente neumáticos).

Maquinas y herramientas de aire comprimido

Las principales ventajas de estos sistemas frente a los electromecánicos son:

– Es muy fácil producir con ellos movimientos lineales.

– Desarrollan gran fuerza (usan émbolos).

– Regulación del movimiento, y almacenamiento de la energía (depósitos de los compresores) sencillos.

– Bajo riesgo de explosiones. Sin embargo, gastan más energía.

2. CIRCUITOS NEUMÁTICOS.

En la naturaleza, al aumentar la temperatura de un volumen de atmosfera, la presión del aire también aumentara. En consecuencia la atmosfera tratara de equilibrar la presión enviando aire de dicho volumen (viento), a zonas con presiones más bajas.

El viento es capaz de realizar fuerza, cuando golpea sobre las aspas de un molino.

El hombre también es capaz de crear maquinas que aumenten la presión del aire, a fin de desplazarlo a otras zonas de la maquina que tengan menor presión, en las que unas partes móviles se encargan de ejercer fuerzas.

Al conjunto de elementos que permiten producir aire comprimido, distribuirlo y controlarlo para que realice un trabajo útil, se le llama circuito neumático.

Un circuito neumático básico está formado por:

• Compresor: proporciona el aire comprimido.

• Conducciones (tuberías).

• Válvulas: controlan la circulación del aire por el circuito.

• Actuadores: usan la presión del aire para mover un vástago.

2.1 Compresores

Los compresores son elementos que aspiran aire atmosférico, para comprimirlo y enviarlo a un depósito a presión donde se acumula a la espera de ser utilizado.

En neumática, como en electricidad cada elemento tiene su símbolo; el del compresor es:

Pueden ser de dos tipos:

• Rotativos.

• Alternos.

2.2 Tuberías

Se encargan de transportar el aire comprimido producido por el compresor, hacia el resto de elementos del circuito. Se representan por medio de líneas.

3. ELEMENTOS DE CONTROL: VÁLVULAS

Permiten controlar o regular el flujo de aire comprimido. Su función es análoga a la de los interruptores y conmutadores en los circuitos eléctricos. Pueden ser:

• Direccionales.

• Reguladoras (de presión o de caudal).

• Lógicas.

3.1 Válvulas direccionales.

Controlan la dirección del aire comprimido por el circuito dejando pasar todo o nada de aire.

La más sencilla es la válvula anti retorno: impide el paso de aire en un sentido y deja pasar el mismo, en sentido opuesto.

Para designar al resto de válvulas direccionales, se usa, al igual que en electricidad, una simbología especial basada en:

– Nº de orificios, llamados vías, por donde puede entrar o salir el aire.

– Nº de posiciones que puede adoptar.

– Tipo de mando que la acciona.

Si decimos válvula 3/2, manual por botón y retorno por muelle: significa que la válvula dispone de tres vías, puede tomar dos posiciones y se acciona manualmente por medio de un botón. Al dejar de pulsarlo vuelve a la posición inicial mediante un muelle.

La primera cifra indica el no de vías y la segunda el nº de posiciones.

Los tipos de mandos o sistemas de accionamientos que una válvula puede tener para cambiar de posición, son:

Además de los accionamientos (que se representan en los laterales), en el interior de cada cuadro se señala la dirección que sigue

el aire comprimido dentro de la válvula.

Para representar la toma de presión y el escape de aire comprimido, se usan los siguientes símbolos:

Las válvulas más importantes son:

– Válvula 3/2 (3 vías, 2 posiciones).

Pueden ser normalmente cerradas (inc.), si en posición de reposo (sin pulsar el botón) no dejan pasar aire del compresor normalmente abiertas (hna.) cuando ocurre lo contrario (están continuamente dejando pasar aire, mientras no pulsemos el botón).

– Válvula 5/2 (5 vías, 2 posiciones).

3.2 Válvulas reguladoras.

Pueden ser de dos tipos:

– Reguladoras de presión. Controlan la presión del aire comprimido en el circuito. Se suelen usar a la salida del compresor para regular la presión del aire que suministra...

– Reguladoras de caudal. Controlan la cantidad de aire comprimido que circula por una tubería. Pueden regular de uno. Se suelen usar para regular la velocidad de avance o retroceso de los cilindros neumáticos.

3.3 Válvulas lógicas.

– Válvula “O”. Válvula con 2 entradas y 1 salida, que deja pasar aire siempre que entre aire por cualquiera de las entradas (hay salida de aire en A si entra aire por X o Y). Permite accionar un cilindro desde dos puntos distintos.

– Válvula “Y”. Válvula con 2 entradas y 1 salida, que deja pasar aire siempre que entre aire, al mismo tiempo por las 2 entradas (hay salida de aire en A si entra aire por X y). Suele usarse atrapen las manos por una mala manipulación.

4. ELEMENTOS ACTUADORES: CILINDROS.

Son los dispositivos que reciben el aire a presión y efectúan el trabajo útil. Están formados por un cuerpo cilíndrico hueco por el que se desplaza un embolo unido a un vástago.

Dependiendo de por donde entre el aire a la cámara, el embolo se desplazara en la dirección de avance o en la de retroceso.

4.1 Tipos de cilindros.

Los hay de dos tipos:

– Cilindros de simple efecto. Disponen de una única entrada de aire, que produce el desplazamiento del embolo en un único sentido (la de retroceso se produce por efecto de un muelle).

– Cilindros de doble efecto. Disponen de dos entradas de aire, lo que permite que pueda realizar trabajo útil tanto en la carrera de avance como en el retroceso.

5. CIRCUITOS NEUMÁTICOS BÁSICOS.

• Circuito para accionar un circuito de simple efecto.

• Circuito para accionar un circuito de doble efecto.

• Regulación de la velocidad de salida del vástago del cilindro.

• Pilotaje neumático de un cilindro de doble efecto.

• Circuitos con final de carrera. Se usa cuando interesa que la carrera de retorno del vástago sea automática.

6. CIRCUITOS HIDRAULICOS.

Similares a los neumáticos, emplean aceite en vez de aire comprimido para mover los cilindros, lo cual permite desarrollar fuerzas más elevadas. Otra diferencia importante, es que son circuitos cerrados (no se expulsa el aceite a la atmosfera).

6.1 Conceptos previos: Principio de Pascal

El Principio de Pascal establece que toda presión ejercida sobre un líquido se transmite con la misma intensidad e instantáneamente a todos sus puntos. Una aplicación importante de este principio es la prensa hidráulica.

El gato y los frenos de automóviles son aplicaciones del Principio de Pascal, que hacen uso de la fuerza humana para crear la presión. Sin embargo, la mayoría de las aplicaciones, usan una bomba accionada por un motor eléctrico o de combustión (gasolina o diesel), para crear la presión.

Esta bomba hace la misma función que el compresor en los circuitos neumáticos.

Maquinas como el camión de la basura, la excavadora mecánica, usan circuitos hidráulicos con bomba para funcionar. Estos circuitos funcionan en cerrado, lo cual requiere un depósito para recoger el aceite una vez usado para mover el cilindro. Esto hace necesario varios elementos distintos a los usados en neumática.

Un circuito típico de control de un cilindro hidráulico seria:

– Palanca en N (posición central): el aceite bombeado es reenviado por la válvula al depósito y el cilindro permanece en reposo.

– Palanca en posición 1: carrera de avance del cilindro

– Palanca en posición 2: carrera de retroceso del cilindro