Los dispositivos hidráulicos y neumáticos están a nuestro alrededor. Se usan en fabricación, transporte, equipos de movimiento de tierras y vehículos comunes que vemos todos los días.
¿Cuáles son algunos ejemplos de sistemas hidráulicos y neumáticos?
Los frenos de su automóvil funcionan hidráulicamente; El camión de basura que pasa semanalmente por su casa utiliza energía hidráulica para compactar la basura. Su mecánico utiliza un elevador hidráulico cuando trabaja en la parte inferior de su automóvil.
Los sistemas neumáticos están igualmente extendidos. Los camiones y autobuses usan frenos accionados por aire. Los pintores en aerosol usan aire comprimido para esparcir la pintura. ¿Alguna vez te has irritado por la mañana con el sonido de un martillo neumático? Es una máquina neumática que trabaja arduamente con aire comprimido.
¿Qué es un sistema hidráulico?
En 1647, el matemático francés Blaise Pascal desarrolló un principio de mecánica de fluidos conocido como la ley de Pascal. Establece que cuando se aplica presión en cualquier punto de un fluido confinado, la presión aumentará igualmente en cada punto del recipiente. Por complicado que pueda parecer este principio, es la base para la operación de un sistema hidráulico.
Suponga que tiene un cilindro hueco que tiene un pistón con un área de 2 pulgadas cuadradas y recibe una fuerza de entrada de 100 libras Esto da como resultado una presión de 50 libras por pulgada cuadrada (100 libras /2 pulgadas cuadradas).
Esta presión pasa del sistema de transmisión hidráulica a otro cilindro, conocido como actuador, que tiene un pistón con un "area of 6 square inches.", 3, [[A 50 psi, este cilindro ahora tiene una fuerza de salida de 300 libras (50 psi X 6 pulgadas cuadradas).
¿Cómo se aplica la ley de Pascal a un sistema hidráulico?
La ley de Pascal le da a los sistemas hidráulicos su ventaja. Una entrada mínima a un dispositivo pequeño puede dar como resultado una salida de fuerza mayor en un actuador más grande. Es una manera simple de multiplicar la fuerza de salida suficiente para manejar cargas de trabajo pesadas.
Dado que los sistemas hidráulicos pueden operar a presiones de hasta varios miles de psi, la fuerza de salida en el actuador puede ser enorme. Con esta salida de mayor fuerza, el actuador mecánico ahora tiene el poder de realizar tareas pesadas de elevación, empuje y movimiento, como movimiento de tierra.
¿Cómo funciona un sistema hidráulico?
Un sistema hidráulico utiliza una red de transmisión para transportar un fluido presurizado que impulsa actuadores hidráulicos. El fluido hidráulico obtiene su presión de una bomba accionada por un motor primario, como un motor eléctrico o un motor de gas /diesel. El aceite presurizado se filtra, se mide y se expulsa a través del sistema de transmisión a un actuador para realizar alguna acción. Después, el fluido regresa a baja presión a un depósito donde se limpia y filtra antes de regresar a la bomba.
Los sistemas hidráulicos se utilizan en plantas de fabricación y producción, como las industrias del acero y del automóvil, para operar todo tipo de equipos mecánicos. Se utilizan para mover, empujar y levantar materiales en industrias como minería, movimiento de tierras y construcción.
¿Cuáles son los componentes básicos de un sistema hidráulico?
Aceite hidráulico: los fluidos hidráulicos no son compresibles y tienen puntos de inflamación bajos.
Un depósito: el depósito contiene el líquido para el sistema. Tiene espacio para la expansión del fluido, permite que el aire atrapado en el líquido escape y ayuda a que el líquido se enfríe. El fluido fluye desde el depósito a la bomba, lo que lo obliga a salir a través de una red de tuberías y, en última instancia, de regreso al depósito.
Dispositivos de filtrado: pequeñas partículas de metal y otras materias extrañas generalmente llegan al fluido. El sistema hidráulico utiliza varios filtros y filtros para eliminar estas partículas extrañas. La contaminación por fluidos es una de las fuentes más comunes de problemas en un sistema hidráulico.
Un motor principal - Los motores eléctricos o los motores diesel a gas se utilizan para conducir la bomba de fluido.
Una bomba - La bomba extrae el fluido del depósito y lo fuerza a través de una válvula reguladora de presión y sale de la red de transmisión hacia los actuadores.
Conectores - Una red que consiste en tuberías, tubos y mangueras flexibles transporta el fluido al actuadores mecánicos.
Válvulas: varias válvulas controlan la cantidad de flujo de fluido, su presión y dirección.
Actuadores: los actuadores son los dispositivos que realizan movimientos de trabajo. Pueden ser rotativos, como un motor hidráulico, o lineales, como un cilindro.
¿Cuáles son las ventajas de un sistema hidráulico?
Un sistema hidráulico tiene numerosas ventajas sobre el accionamiento neumático y otros tipos de accionamiento mecánico. sistemas porque:
Los fluidos hidráulicos más comunes se basan en aceites minerales, polialfaolefinas y ésteres de fosfato debido a su baja compresibilidad. El agua no es adecuada porque puede congelarse en temperaturas frías y hervir en ambientes de alta temperatura. El agua también puede causar corrosión y oxidación.
Los fluidos hidráulicos tienen cuatro propósitos
Algunas de las propiedades y características de un fluido hidráulico son las siguientes:
Viscosidad: la viscosidad es la interna resistencia de un fluido a fluir. Aumenta a medida que sube la temperatura. Un fluido hidráulico aceptable debe ser capaz de proporcionar un buen sellado en el pistón, las válvulas y las bombas, pero no debe ser tan espeso que impida el flujo del líquido.
Los fluidos con altas viscosidades pueden provocar pérdida de potencia y temperaturas de funcionamiento más altas. Un fluido demasiado delgado puede causar un desgaste excesivo de las piezas móviles.
Estabilidad química: un fluido hidráulico debe ser químicamente estable. Tiene que resistir la oxidación y ser estable en condiciones severas de operación, como altas temperaturas. Operar durante largos períodos de tiempo a altas temperaturas puede acortar la vida útil del fluido.
Punto de inflamación: un punto de inflamación es la temperatura cuando un fluido se convierte en vapor en un volumen suficiente para encenderse o inflamarse en contacto con una llama Los fluidos hidráulicos necesitan un alto punto de inflamación para resistir la combustión y exhibir un bajo grado de evaporación a temperaturas normales.
Punto de incendio: el punto de incendio es la temperatura en la que un fluido se vaporiza en un volumen suficiente para encenderse cuando se expone a una llama. y seguir ardiendo Al igual que con el punto de inflamación, un fluido hidráulico aceptable debe tener un alto punto de incendio.
¿Qué es un sistema neumático?
Los sistemas neumáticos son como los sistemas hidráulicos, pero utilizan aire comprimido en lugar de un fluido para transmitir poder. Dependen de una fuente constante de aire comprimido para controlar la energía y accionar dispositivos de movimiento.
Las plantas de fabricación utilizan aire comprimido para conducir taladros y prensas neumáticas y para levantar objetos y mover materiales. Los talleres de fabricación utilizan una máquina neumática para contener productos sin terminar para operaciones de soldadura, soldadura fuerte y formación.
¿Cuáles son los componentes de un sistema neumático?
Compresor de aire: el compresor de aire extrae el aire de la atmósfera y lo presuriza. y almacena el aire comprimido en un tanque para liberarlo al sistema de transmisión.
Controlador principal: un controlador principal, como un motor eléctrico o un motor de gasolina, proporciona la energía a un compresor de aire.
Dispositivos de control: las válvulas regulan la presión y controlan el flujo y la dirección.
Tanque de aire: un tanque contiene aire comprimido para enviarlo a los dispositivos mecánicos.
Actuadores: estos son dispositivos que requieren la energía del aire comprimido y convertirla en movimientos mecánicos.
Sistema de transmisión: una red de tuberías y tubos transporta el aire comprimido a actuadores.
¿Cuáles son las ventajas de los sistemas neumáticos?
Eficiencia: el suministro de aire es gratuito e ilimitado. El aire comprimido es fácil de almacenar, transportar y puede liberarse al medio ambiente sin tratamientos costosos.
Diseño simple: la configuración y los componentes de un sistema neumático tienen un diseño simple y son fáciles de mantener. Son más duraderos y no se dañan fácilmente.
La capacidad de operar a velocidades más altas: los sistemas neumáticos pueden operar actuadores a ciclos más rápidos, como en las líneas de producción de envases. Los movimientos lineales y oscilantes son fáciles de ajustar mediante el uso de una válvula reguladora de presión para controlar el caudal y la presión.
Limpieza: sin riesgo de fugas de fluidos hidráulicos que contaminan el medio ambiente. Los sistemas neumáticos son preferidos en los lugares de trabajo que necesitan altos niveles de limpieza. Los dispositivos de escape de aire limpian el aire que se devuelve a la atmósfera.
Menos costoso: los componentes neumáticos son menos costosos y el aire comprimido está ampliamente disponible en las áreas de fabricación. Los costos de mantenimiento son más bajos en comparación con los sistemas hidráulicos.
Más seguro de operar: los sistemas neumáticos son seguros de usar en entornos inflamables sin peligro de incendio o explosión. Los componentes neumáticos no se sobrecalientan ni se incendian cuando se sobrecargan.
Capaz de funcionar en ambientes hostiles: el polvo, las altas temperaturas y los ambientes corrosivos tienen menos efecto en los sistemas neumáticos en comparación con los hidráulicos.
¿Cuáles son las desventajas? de sistemas neumáticos?
Potencia reducida: los sistemas neumáticos suelen funcionar a menos de 150 psi y proporcionan menos fuerza total en los actuadores. Los cilindros neumáticos generalmente son pequeños y no tienen la potencia para manejar cargas pesadas.
Ruidoso: los compresores de aire generan más ruido y el aire comprimido es ruidoso cuando se libera de los actuadores.
Áspero movimiento: debido a que el aire es compresible, el movimiento de los actuadores neumáticos puede ser brusco, lo que reduce la precisión de los movimientos del sistema. Las velocidades del pistón son desiguales. Los movimientos hidráulicos son más suaves.
Necesita tratamiento previo del aire - Antes de su uso, el aire necesita procesamiento para eliminar el agua y las partículas de polvo. Si esto no se hace, el aumento de la fricción entre los dispositivos de control y los componentes móviles desgastará la pieza y requerirá reparación o reemplazo prematuro.
Sistemas hidráulicos versus sistemas neumáticos
Los actuadores hidráulicos son más adecuados para las operaciones. que necesitan mucha fuerza Son resistentes y pueden producir fuerzas hasta 25 veces mayores que un actuador neumático con pistón del mismo tamaño. Los sistemas hidráulicos también pueden operar hasta 4,000 psi. Los actuadores neumáticos suelen ser inferiores a 150 psi.
La compresibilidad de las pérdidas de aire y presión reducen la eficiencia de los sistemas neumáticos. El compresor debe funcionar continuamente para mantener la presión en las líneas incluso cuando los actuadores no se mueven; Los sistemas hidráulicos pueden mantener una presión constante sin que la bomba funcione.
