Neumática e Hidráulica: diferencias

Explique en qué se diferencian la neumática y la hidráulica (Selectividad Andalucía Junio 2017).

Los sistemas hidráulicos se emplean, por lo general, en aquellas situaciones en que se requiera una fuerza elevada. Por el contrario, los sistemas neumaticos se utiliza preferentemente en la automatización de procesos.

Las diferencias entre ambas vienen marcadas por la naturaleza de los fluidos que se consideran: en el caso de la neumática, aire (muy compresible); y en el caso de la hidráulica, aceite o similares (casi incompresibles).

La neumática se puede considerar adecuada para fuerzas no superiores a las 3 Tn., aunque su ámbito preferente de utilización se extiende hasta fuerzas menores de 1,2 Tn., con desplazamientos rápidos. También se utiliza en el accionamiento de pequeños motores, como es el caso de herramientas portátiles, o de motores de alta velocidad que pueden alcanzar las 500.000 rpm. Su campo de aplicación abarca procesos de control de calidad, etiquetado, embalaje, herramientas, etc. en todo tipo de industrias.
La hidráulica es apropiada para grandes esfuerzos tanto en actuadores lineales como en motores de par elevado, y permite un control exacto de velocidad y parada. Su utilización se extiende a las industrias metalúrgicas, a las máquinas-herramientas, prensas, maquinaria de obras públicas, industria naval y aeronáutica, sistemas de transporte, etc.

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Selectividad Andalucía 2017 – Junio – Problema A4

Para la apertura o cierre de una puerta se utiliza un cilindro ideal de doble efecto. Se conocen los siguientes datos: diámetro del émbolo 10 cm, diámetro del vástago 3 cm y carrera 12 cm. Este cilindro se conecta a una red de aire comprimido de 2 MPa de presión.
a) Calcule la fuerza que ejerce el vástago en la carrera de avance y en la de retorno (1 punto).
b) Calcule el consumo de aire en condiciones normales en un ciclo (1 punto).
c) Explique en qué se diferencian la neumática y la hidráulica (0,5 puntos).

Solución apartado c)

 

Elementos de protección en circuitos neumáticos

Son los encargados de eliminar las impurezas en el circuito y de protegerlo:

  • Filtro: eliminan el agua existen en el aire así como las partículas e impurezas que tenga en suspensión.
  • Lubricador: inyecta unas gotas de aceite de tamaño muy fino dentro del flujo de aire, creándose una especie de niebla de aceite, que tiene como finalidad evitar que el aire produzca un excesivo desgaste en los elementos del circuito.
  • Limitador de presión: se encarga de que la presión en el circuito se mantenga por debajo de un cierto límite. Se denomina también válvula de escape.

Elemento activo en el circuito neumático: compresor

El aire comprimido se obtiene por medio de compresores que son máquinas capaces de elevar la presión de una masa de aire hasta el valor conveniente. Aspiran el aire existente en la atmósfera y elevan su presión.

El accionamiento de un compresor se realiza indistintamente por medio de un motor eléctrico o de un motor de combustión interna, según las exigencias de cada caso.

Se clasifican en dos tipos: volumétricos y dinámicos.

Volumétricos: elevan la presión del aire reduciendo el volumen del mismo. Pueden ser: Sigue leyendo

Generalidades de los circuitos hidráulicos y neumáticos

En todo sistema hidráulico o neumáticos se pueden distinguir los siguientes elementos:

  • Elementos activos o generadores de energía: se ha de conseguir que el fluido transmita la energía necesaria al sistema.
    En los sistemas neumáticos se utiliza un compresor, la hidráulica recurre a una bomba. Tanto el compresor como la bomba han de ser accionados por medio de un motor eléctrico o de combustión interna.
Compresor neumático Bomba hidráulica
  • Elementos de protección y tratamiento de los fluidos.
    • Sistemas neumáticos: es preciso secar el aire, filtrarlo y regular su presión, para que no se introduzcan impurezas ni se produzcan sobrepresiones. Con objeto de reducir el rozamiento se utilizan lubricadores.
    • Sistemas hidráulicos: disponen de depósito de aceite, filtro y regulación de presión.

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Ventajas y desventajas del aire comprimido

Las ventajas que podemos destacar del aire comprimido son:

  • Es abundante (disponible de manera ilimitada).
  • Transportable (fácilmente transportable, además los conductos de retorno son innecesarios).
  • Se puede almacenar (permite el almacenamiento en depósitos).
  • Resistente a las variaciones de temperatura.
  • Es seguro, antideflagrante (no existe peligro de explosión ni incendio).
  • Limpio (lo que es importante para industrias como las químicas, alimentarias, textiles, etc.).
  • La velocidad de trabajo es alta.

Las mayores desventajas que posee frente a otros tipos de fuente de energía, son:

  • Necesita de preparación antes de su utilización (eliminación de impurezas y humedad).
  • Debido a la compresibilidad del aire, no permite velocidades de los elementos de trabajos regulares y constantes.
  • Los esfuerzos de trabajo son limitados (de 20 a 30000 N).
  • Es ruidoso, debido a los escapes de aire después de su utilización.
  • Es costoso. Es una energía cara, que en cierto punto es compensada por el buen rendimiento y la facilidad de implantación.

Presión y caudal en fluidos

Presión

Se define como la relación entre la fuerza ejercida sobre la superficie de un cuerpo.

P = F / S

Las unidades que se utilizan para la presión son:

  • 1 atmósfera ≈ 1 bar = 1 kp/cm2 = 105 pascal (Pa = N/m2)
  • 1 mm Hg = 133 Pa

Caudal

Es el volumen del fluido que atraviesa, por unidad de tiempo, una sección transversal de una conducción.

Q = V/t = S·l/t = S·v

Las unidades que se utilizan son:

  • m3/s
  • l/s