Sistemas Neumáticos e Hidráulicos

La neumática y la hidráulica se encargan, respectivamente, del estudio de las propiedades y las aplicaciones de los fluidos. Como norma general, conviene tener presentes las siguientes consideraciones:

• Si se necesita velocidad, una cantidad media de presión y un control relativamente exacto, el sistema adecuado será el neumático.
• En el caso de requerirse una cantidad media de presión y un control más preciso, lo ideal serán los sistemas que combinan hidráulica y neumática.
• Por último, si se precisa una gran cantidad de presión y un control extremadamente exacto, los sistemas hidráulicos representan la mejor opción.

Neumática

Es la técnica que utiliza el aire comprimido para transmitir energía. El aire comprimido usado en los sistemas neumáticos es aire atmosférico sometido a presiones de hasta unos 12 bares aproximadamente. Es una energía fácilmente transportable, para la que no se recomiendan grandes distancias en su distribución debido a las pérdidas de carga que se originan en la tubería.

Componentes Fundamentales de los Circuitos Neumáticos

Estos circuitos son instalaciones que se emplean para generar, transmitir y transformar fuerzas y movimientos por medio de aire comprimido. Un circuito neumático está formado por diferentes elementos y grupos funcionales:

• Grupo compresor
• Red de distribución
• Unidad de mantenimiento
• Elementos de conexión
• Elementos de control de flujo (válvulas)
• Elementos de trabajo (actuadores)

Grupo Compresor

Su misión es generar aire comprimido comprimiendo el aire de la atmósfera hasta que alcance la presión requerida en la instalación. A continuación, se elimina la humedad y se enfría para aumentar su rendimiento volumétrico. Por último, se almacena en un depósito o acumulador que supone una reserva de aire para abastecer a la red de aire comprimido cuando la demanda es superior a la producción del compresor, evitando caídas de presión y las ondas que se generan debido a las pulsaciones del compresor.

Red de Distribución

Formada por tuberías y conductos a través de los que circula el aire hasta las diferentes tomas.

Red Cerrada de Aire Comprimido

La línea principal constituye un anillo, reduciendo la pérdida de carga y facilitando la compensación de grandes consumos de aire. Se facilitan las labores de mantenimiento de manera importante. La falta de dirección constante del flujo es una desventaja, ya que la dirección dependerá de las demandas puntuales y, por tanto, el flujo del aire cambiará de dirección dependiendo del consumo. Se diseñan con una entrada y una salida, por tanto, un cambio en el sentido de flujo los inutilizará.

Red Abierta de Aire Comprimido

Formada por una sola línea principal de la cual se desprenden las secundarias y las de servicio. Pueden instalarse inclinaciones para la evacuación de condensados. La desventaja principal de este tipo de redes es su mantenimiento, ya que ante una reparación es posible que se detenga el suministro de aire del punto de corte. A la hora de hacer un diseño se tienen en cuenta las siguientes observaciones:

• Procurar que la red de tuberías de aire sea lo más recta posible y optimizar el diseño con el fin de disminuir la longitud de la tubería. Los cambios aumentan la pérdida de carga del sistema.
• La instalación debe ir aérea con el fin de facilitar la labor de instalación de accesorios, puntos de drenaje, fácil inspección y acceso.
• Para evitar accidentes, no debe ir cerca del cableado eléctrico.
• La tubería principal debe tener un diámetro suficiente que evite problemas cuando se requiera la ampliación de la red. La tubería principal debe tener una leve inclinación del 1% en la dirección del flujo.
• Para evitar detener el suministro de aire comprimido en la red cuando se realicen reparaciones de fugas, nuevas instalaciones y operaciones de mantenimiento, es conveniente instalar un número adecuado de llaves de corte.
• Las tomas de aire para las bajantes o tuberías de servicio no deben realizarse nunca en la parte inferior de la tubería, sino en la parte superior para evitar que el agua que circula por gravedad pueda ser recogida y llevada.
• Debe ponerse una unidad de purga automática o un grifo de purga manual al final de la línea.
• Es recomendable que la pérdida de presión hasta el punto más desfavorable se establezca en un máximo de 0,6 bares.
• Hay que procurar no colocar más de dos o tres acoplamientos rápidos en las tuberías de servicio. También conviene evitar la instalación de tuberías de servicio inferiores a 1/2″ de diámetro porque se pueden obstruir si el aire está sucio.

Dimensionado de las Tuberías

Debe calcularse de manera que si el consumo aumenta, la pérdida de carga no sea excesiva, en cuyo caso el rendimiento disminuirá considerablemente. Factores a tener en cuenta a la hora de elegir el diámetro:

• El caudal
• La longitud de las tuberías
• La pérdida de presión admisible
• La presión de servicio
• El número de estrangulamientos en la red

El tamaño del conducto de aire y de las derivaciones se calcula por la limitación de la velocidad del aire, que normalmente se recomienda sea de 6 m/s. Los codos y válvulas pueden provocar rozamiento adicional.