libro va dirigido a los jefes y operadores de procesos, a los usuarios, al estudiante y a toda persona relacionada directa o indirectamente con la neumática y la hidráulica.
La obra, en su segunda edición, consta de nueve capítulos y un apéndice.
En el primer capítulo se examinan los conceptos de neumática e hidráulica y se comparan las diversas técnicas de neumática, hidráulica, eléctrica y electrónica.
En el segundo capítulo se estudian los actuadores neumáticos con especial descripción de sus movimientos y de los accesorios que completan su control, el cálculo del Kv (Cv) de las válvulas distribuidoras, las técnicas de vacío y los sistemas de preparación y utilización del aire comprimido.
En el tercer capítulo se examinan los actuadores hidráulicos con los cálculos de cilindros, válvulas distribuidoras, accesorios, la central hidráulica y equipos hidráulicos.
En el cuarto capítulo se estudian los actuadores eléctricos y digitales describiendo los cilindros eléctricos y los motores de accionamiento lineal.
En el quinto capítulo se estudian los motores neumáticos en sus diversas formas de pistón, engranajes, aletas y las herramientas neumáticas.
En el sexto capítulo se examinan los motores hidráulicos con los cálculos de potencia, y los modelos de paletas, pistones, engranajes y gerotor y sus aplicaciones.
En el séptimo capítulo se estudia el diseño de las instalaciones neumáticas e hidráulicas con los métodos intuitivo, cascada, paso a paso y secuencial.
En el octavo capítulo figuran las centrales neumática e hidráulica.
En el noveno capítulo se comentan las características de mantenimiento de los sistemas neumático e hidráulico.
Finalmente, en el apéndice figuran los símbolos neumáticos, hidráulicos, eléctricos y electrónicos, una tabla de conversión de unidades, un glosario y una lista de referencias.
Espero que la obra cumpla su objetivo de ofrecer una mejor comprensión de los dispositivos hidráulico y neumáticos y ser una herramienta que permita al personal de proceso y al usuario la forma de enfocar los cálculos o la comprensión de la técnica que se mueve alrededor de los dispositivos neumáticos e hidráulicos.
1GENERALIDADES
Los sistemas de movimiento y control basados en fluidos pueden ser neumáticos, hidráulicos, eléctricos y mecánicos.
1.1 Neumática
La palabra neumática se refiere al estudio del movimiento del aire. Así, en sus comienzos el hombre utilizó el viento en la navegación y en el uso de los molinos para moler grano y bombear agua. En 1868 George Westinghouse fabricó un freno de aire que revolucionó la seguridad en el transporte ferroviario. Es a partir de 1950 cuando la neumática progresa ampliamente en la industria con el desarrollo paralelo de los sensores.
Los sistemas de aire comprimido proporcionan un movimiento controlado con el empleo de cilindros y motores neumáticos, y se aplican en herramientas, válvulas de control y posicionadores, martillos neumáticos, pistolas para pintar, motores neumáticos, sistemas de empaquetado, elevadores, herramientas de impacto, prensas neumáticas, robots industriales, vibradores, frenos neumáticos, etc.
Las ventajas que presenta el uso de la neumática son el bajo coste de sus componentes, su facilidad de diseño e implementación y el bajo par o la fuerza escasa que puede desarrollar a las bajas presiones con que trabaja (típico 6 bar), lo que constituye un factor de seguridad. Otras características favorables son el riesgo nulo de explosión, su conversión fácil al movimiento giratorio así como al lineal, la posibilidad de transmitir energía a grandes distancias, una construcción y mantenimiento fáciles y la economía en las aplicaciones.
Entre las desventajas, figura la imposibilidad de obtener velocidades estables debido a la compresibilidad del aire, los altos costes de la energía neumática y las posibles fugas que reducen el rendimiento.
La neumática precisa de una estación de generación y preparación del aire comprimido formada por un compresor de aire, un depósito, un sistema de preparación del aire (filtro, lubricador y regulador de presión), una red de tuberías para llegar al utilizador y un conjunto de preparación del aire para cada dispositivo neumático individual (Figura 1.1).
Figura 1.1. Preparación del aire.
Los sistemas neumáticos se complementan con los eléctricos y electrónicos, lo que les permite obtener un alto grado de sofisticación y flexibilidad. Utilizan válvulas de solenoide, señales de realimentación de interruptores magnéticos, sensores e interruptores eléctricos de final de carrera. El PLC (Programmable Logic Controller) les permite programar la lógica de funcionamiento de un cilindro o de un conjunto de cilindros realizando una tarea específica.
En determinadas aplicaciones, tales como en movimientos de aproximación rápida y avance lento, típicos de las fresadoras y rectificadoras, en la sujeción de piezas utilizada en los cortes a alta velocidad sobre materiales duros y en la automatización de procesos de producción, se combinan la neumática y la hidráulica en un circuito oleoneumático, utilizando la parte neumática para el accionamiento y control y la parte hidráulica para el actuador.
1.2 Hidráulica
La hidráulica utiliza básicamente los fluidos hidráulicos como medios de presión para mover los pistones de los cilindros. En la figura 1.2 se representa el movimiento típico de un pistón dentro del cilindro gracias a la energía proporcionada por un sistema hidráulico formado por una bomba, un depósito y un conjunto de tuberías que llevan el fluido a presión hasta los puntos de utilización
Figura 1.2. Circuito típico de un pistón dentro del cilindro en un sistema hidráulico. LVDT (Linear Variable Differential Transformer) es un captador lineal de desplazamiento.
Dentro de estos sistemas se encuentran los motores hidráulicos con velocidades que abarcan desde 0,5 rpm hasta 10.000 rpm, y el par que proporcionan va desde 1 Nm (baja velocidad) hasta 20.000 Nm (alta velocidad).
Los sistemas hidráulicos se aplican típicamente en dispositivos móviles tales como maquinaria de construcción, excavadoras, plataformas elevadoras, aparatos de elevación y transporte, maquinaria para agricultura y simuladores de vuelo.
Sus aplicaciones en dispositivos fijos abarcan la fabricación y montaje de máquinas de todo tipo, líneas transfer, aparatos de elevación y transporte, prensas, máquinas de inyección y moldeo, máquinas de laminación y ascensores y montacargas.
Tienen las siguientes ventajas: Gran potencia transmitida con pequeños componentes; posicionamiento preciso; arranque con cargas pesadas; movimientos lineales independientes de la carga, ya que los líquidos son casi incompresibles y pueden emplearse válvulas de control; operación suave e inversa; buen control y regulación y disipación
