Neumática
Por su naturaleza los sistemas hidráulicos y neumáticos se constituyen en una forma concreta de aplicación de los principios de la mecánica de los fluidos comprensible e incomprensible, la cual subyace el desarrollo de componentes y circuitos.
Por otra parte, los conceptos de automación y control están íntimamente relacionados con hidráulica y neumática, pues esta área de la tecnología posee dispositivos para actuación mecánica rotacional y translacional para una vasta gama de fuerzas, torques, velocidades y rotaciones. El estudio de la automación y control engloba diversas áreas como lógica Booleana, Teoría de control, metrología y mecatrónica.
Siendo así, conforme veremos, la efectiva comprensión de esta área implica en mezclar estas varias disciplinas enfatizando algunos aspectos para el dominio de la hidráulica y otros más para la neumática.
Contexto de la Hidráulica y Neumática
Las máquinas y procesos son proyectados y construidos para cumplir objetivos variados como producción de piezas, embalajes de productos, preparación de sustancias, transporte entre estaciones de trabajo, etc. Esencialmente estos objetivos son alcanzados principalmente por medio de acciones mecánicas que producen movimientos lineales o rotativos, conforme lo ilustrado en las imágenes a continuación.
En la primer figura se ejemplifica una aplicación intensa de la hidráulica en la industria que son las máquinas inyectoras donde existen varias utilizaciones tanto para el cerramiento o apertura del molde cuando para la inyección de materias primas.
En la segunda figura se muestra un equipamiento neumático destinado a la alimentación de una máquina herramienta con materiales en la forma de paneles.
La utilización de la hidráulica y neumática es bastante intensa no solamente en la industria. En el área de vehículos y transportes se tiene varias aplicaciones como en la máquina agrícola presentada en la figura 2.3 involucrando el accionado, dirección y posicionamiento de los implementos.
En el avión esbozado en la figura 2.4 se verifica también la utilización intensa de la hidráulica. Una visión general del campo de aplicación de los sistemas hidráulicos y neumáticos la podemos ver en la figura 2.5.
Los ejemplos presentados son una muestra del potencial de aplicación de la hidráulica y neumática. Sin embargo igualmente competitiva es la utilización de dispositivos eléctricos y mecánicos de forma aislada o en conjunto entre sí. Sea cual fuere la tecnología elegida, siempre se desea que los dispositivos promuevan acciones mecánicas a través del control de fuerza o torque, posición lineal o angular y velocidad lineal o rotación.
Las figuras 2.6 a 2.10 presentan algunos ejemplos de actuadores hidráulicos y/o neumáticos.
Figura 2.6 – Servo motores de corriente alterna con módulo de control
Figura 2.7 – Accionamiento lineal utilizando servo motores (motores eléctricos con husos)
Figura 2.8 – Transmisión mecánica por engranajes
Figura 2-9 – Ejemplos de motores y cilindros hidráulicos
Figura 2.10 – Ejemplos de cilindros, motores y osciladores neumáticos
El momento exacto de actuación o la forma como esta debe ocurrir (lentamente, en rampa, con un determinado error máximo, etc.) debe ser controlada. Para tal fin debe ser permitido el comando por parte del operador con un esfuerzo mínimo y de forma bastante facilitada.
El medio más confortable para la acción del operador actualmente es a través de llaves, botones, teclados, toques en telas, etc. donde la acción del operador proveerá un impulso eléctrico que será transmitido para dispositivos adecuados.
Del conjunto de principios de actuación presentados anteriormente (eléctricos, mecánicos, hidráulicos y neumáticos), con los medios mecánicos e encuentra mayor dificultad en interactuar con impulsos eléctricos de comando. Con motores y accionamiento lineales eléctricos es evidente la facilidad de recepción de señales eléctricas.
Los actuadores hidráulicos y neumáticos son comandados por medio de válvulas que pueden ser electro hidráulicas o electro neumáticas, posibilitando por tanto la interacción con señales eléctricas venidas de botones o de Controladores Lógicos Programables.
La selección de la tecnología para la actuación depende de varios aspectos como costo, condiciones ambientales, mantención, confiabilidad, etc. Exclusivamente desde el punto de vista de requisitos técnicos, la figura 2.11 presenta los dominios de utilización de sistemas hidráulicos (H), conjuntos motor eléctrico-huso (M), neumática (P) y motor de paso (S) en función de la fuerza y velocidad requeridos para una aplicación dada.
