Neumática e hidráulica

Tema: Hidráulica y Neumática

1. Introducción

La hidráulica y la neumática son dos tecnologías que utilizan fluidos para transmitir energía y realizar trabajo.

Hidráulica: Emplea líquidos (generalmente aceite) como fluido de trabajo.

Neumática: Utiliza aire comprimido o gases.

Ambas se aplican en sistemas industriales, maquinaria, transporte y automatización.

 PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS HIDRÁULICOS

Densidad (p)

Suponiendo el fluido homogéneo, la densidad es la relación entre la masa y el volumen que ocupa el objeto.

La compresión que sufren los aceites hidráulicos la podemos considerar despreciable. Por lo tanto, la densidad del fluido no varia significativamente con la presión.

Cavitación

La cavitación es un fenómeno que ocurre en líquidos cuando la presión local desciende por debajo de la presión de vapor del líquido, provocando la formación de burbujas o cavidades de vapor. Estas burbujas se forman generalmente en zonas donde el flujo se acelera (por ejemplo, en estrechamientos de tuberías o en las palas de bombas y hélices).

Cuando estas burbujas colapsan al volver a zonas de mayor presión, generan ondas de choque que pueden causar daños en superficies metálicas, ruido y pérdida de eficiencia en equipos hidráulicos.

En el dibujo se muestra un conducto con una zona estrecha donde el flujo se acelera.

Después del estrechamiento, aparecen cavidades (burbujas) en el líquido.

Esto ocurre porque la presión baja en esa zona, permitiendo la formación de vapor.

Viscosidad

Es debida al roce entre las moléculas de un fluido. Por lo tanto representa una medida de la resistencia del fluido a su movimiento. En todos los líquidos, la viscosidad disminuye con el aumento de la temperatura

2. Principios básicos

2.1. Principio de Pascal (Hidráulica)

El principio de Pascal establece que la presión ejercida sobre un fluido incompresible en reposo se transmite íntegramente en todas las direcciones.

Fórmula de la presión:

P = F / A

donde:

P = presión (Pa)

F = fuerza (N)

A = área (m²)

Esto permite multiplicar fuerzas en sistemas hidráulicos (ejemplo: gato hidráulico).

2.2. Ley de Boyle (Neumática)

En los gases, la presión y el volumen son inversamente proporcionales si la temperatura es constante:

P  * V / T = cte

Esto explica cómo el aire comprimido almacena energía para mover actuadores.

3. Componentes principales

3.1. Hidráulica

Bomba hidráulica: Genera el caudal de líquido.

Válvulas: Controlan dirección, presión y caudal.

Actuadores: Cilindros hidráulicos y motores hidráulicos.

Depósito: Almacena el fluido.

3.2. Neumática

Compresor: Comprime el aire.

Filtros y lubricadores: Preparan el aire.

Válvulas: Controlan el flujo y la presión.

Actuadores: Cilindros neumáticos.

4. Ventajas y desventajas

Hidráulica

Ventajas: Gran fuerza, precisión, control suave.

Desventajas: Riesgo de fugas, mantenimiento costoso.

Neumática

Ventajas: Limpia, rápida, segura.

Desventajas: Menor fuerza, compresibilidad del aire.

5. Aplicaciones

Hidráulica: Excavadoras, frenos de vehículos, prensas industriales.

Neumática: Robots industriales, herramientas neumáticas, sistemas de transporte.

6. Ejemplo práctico

Un gato hidráulico permite levantar un coche aplicando poca fuerza gracias al principio de Pascal.

Un cilindro neumático mueve piezas en una cadena de montaje usando aire comprimido.

Ejercicio resueltos