Los sistemas hidráulicos y neumáticos son fundamentales en numerosas aplicaciones industriales. Aunque ambos utilizan fluidos para transmitir energía, existen diferencias clave en su funcionamiento y componentes.
Diferencias entre Circuitos Neumáticos e Hidráulicos
- Fuente de energía y retorno: Los circuitos neumáticos utilizan aire, que es gratuito y abundante. Después de realizar el trabajo, el aire se libera a la atmósfera, eliminando la necesidad de tuberías de retorno. En contraste, los circuitos hidráulicos emplean líquidos (generalmente aceite) que deben retornar al sistema a través de tuberías para su reutilización.
- Filtrado y tratamiento: Ambos sistemas requieren filtrado para eliminar partículas que puedan dañar los componentes. En los sistemas neumáticos, también es crucial secar el aire para eliminar la humedad.
- Almacenamiento y transporte: El aire, al ser un fluido, no requiere instalaciones complejas para su transporte y almacenamiento.
- Capacidad de fuerza y precisión: La neumática es adecuada para esfuerzos de hasta 30,000 N. Debido a la compresibilidad del aire, no es posible obtener movimientos lentos y constantes con circuitos neumáticos. Los circuitos hidráulicos, en cambio, sí permiten movimientos precisos y controlados, además de manejar fuerzas mucho mayores.
Componentes de un Sistema Hidráulico o Neumático
En cualquier sistema hidráulico o neumático, se pueden identificar los siguientes elementos principales:
Elementos Activos o Generadores de Energía
Estos componentes suministran la energía al fluido. En los sistemas neumáticos, se utiliza un compresor, mientras que en los hidráulicos se emplea una bomba. Ambos son accionados por un motor (eléctrico o de combustión interna).
Elementos de Protección y Tratamiento de Fluidos
Estos elementos aseguran la calidad y seguridad del fluido. En los sistemas neumáticos, se incluye el secado, filtrado y regulación de la presión del aire. Los sistemas hidráulicos, que operan en circuito cerrado, requieren un depósito de aceite, además de filtros y reguladores de presión.
Elementos de Transporte y Control (Tuberías y Válvulas)
Conducen la energía desde los generadores hasta los actuadores. Incluyen tuberías y válvulas que dirigen y controlan el flujo del fluido.
Elementos Actuadores o de Consumo
Transforman la energía del fluido en trabajo útil. Se dividen en:
- Cilindros: Producen movimientos lineales.
- Motores: Generan movimientos rotativos.
Elementos Activos en Detalle
Compresor (Circuito Neumático)
El compresor eleva la presión del aire para que pueda realizar trabajo. Las magnitudes clave son la presión y el caudal (volumen de fluido por unidad de tiempo, medido en L/s, L/h o m³/s). Existen dos tipos principales de compresores:
- Compresores Volumétricos: Se basan en la ley de Boyle-Mariotte (reducción de volumen para aumentar la presión). Pueden ser:
- Alternativos (mecanismo biela-manivela).
- Rotativos (rueda de paletas).
- Compresores Dinámicos: Aumentan la velocidad del aire en una tubería de sección decreciente, convirtiendo la energía cinética en energía de presión.
Los compresores suelen tener aletas de refrigeración para disipar el calor generado durante la compresión. En algunos casos, se requiere un refrigerador adicional.
Bomba (Circuito Hidráulico)
En los circuitos hidráulicos, se utiliza una bomba para impulsar el fluido (incompresible) y proporcionarle energía. La bomba crea un vacío a la entrada para succionar el fluido y luego lo impulsa a través del circuito.
Acumuladores
Tanto los circuitos neumáticos como los hidráulicos cuentan con acumuladores para almacenar el fluido a presión.
Acumulador Neumático
Almacena aire a presión. Sus funciones incluyen:
- Estabilizar el caudal del compresor.
- Permitir el funcionamiento intermitente del compresor.
- Suministrar un caudal mayor al del compresor (en ciertos casos).
Generalmente, incluye un sensor de presión, sensores de temperatura, elementos de protección contra sobrepresión y un grifo para purgar el agua.
Acumulador Hidráulico
Almacena el líquido (aceite) del circuito. Además de almacenar, ayuda a:
- Separar el aire y contaminantes del fluido.
- Disipar el calor.
Cuenta con sensores de presión y temperatura, y un grifo para drenar impurezas. Los acumuladores hidráulicos y neumáticos son similares en construcción, diferenciándose principalmente en la presión que soportan.
Elementos de Protección
Eliminan impurezas y protegen el circuito de condiciones peligrosas.
Elementos de Protección en Circuitos Neumáticos
- Filtro: Elimina agua y partículas del aire. Puede ser de material poroso o centrífugo.
- Lubricador: Inyecta una fina niebla de aceite en el aire para reducir el desgaste de los componentes.
- Limitador de Presión (Válvula de Escape): Libera el aire a la atmósfera si la presión supera un límite preestablecido (regulable mediante un tornillo).
- Silenciador: Reduce el ruido producido por la expulsión del aire a la atmósfera.
Elementos de Protección en Circuitos Hidráulicos (y Eléctricos)
(Nota: La sección original mezcla conceptos de protección de circuitos hidráulicos con eléctricos. Se presenta una versión corregida y organizada.)
En los circuitos hidráulicos, la protección se centra en la calidad del fluido y la prevención de sobrepresiones, como se mencionó anteriormente (filtros, reguladores de presión). La sección original describe protecciones eléctricas, que se detallan a continuación para mayor claridad:
Protecciones Eléctricas (No específicas de circuitos hidráulicos)
- Interruptor Térmico: Protege contra sobrecargas (corriente ligeramente superior a la nominal). Abre el circuito después de un tiempo determinado.
- Interruptor Magnético: Protege contra cortocircuitos (corriente muy superior a la nominal). Abre el circuito instantáneamente.
- Interruptor Magnetotérmico: Combina las protecciones térmica y magnética.
- Fusibles: Dispositivos que se funden y abren el circuito en caso de sobrecorriente. Son más económicos y seguros que los interruptores, pero deben reemplazarse después de actuar.
- Protección contra Contactos Directos:
- Aislamiento de partes metálicas.
- Uso de bajas tensiones (24V en locales húmedos, 50V en secos).
- Conexión a tierra (pica de tierra) y uso de interruptor diferencial. El interruptor diferencial detecta fugas de corriente y abre el circuito.