Introducción a la Neumática
y a la Oleohidráulica
Gorka Sánchez
Juan Villarón
Septiembre 2004
Neumática vs Oleohidráulica
Neumática
Del griego pneuma: viento, respiración
“Tecnología que estudia la producción, transmisión y control
de movimientos y esfuerzos mediante el aire comprimido”
¡Compresible!
Oleo (del latín oleum): Aceite
Del griego hidra: agua y aulos: conducto
“Tecnología que estudia la producción, transmisión y control
de movimientos y esfuerzos mediante el aceite a presión”
Oleohidráulica
¡Incompresible!
Neumática vs Oleohidráulica
Transformación de energía
Neumática
Energía Motor Energía Compresor Energía Actuador Energía
Trabajo
Mecánica
Hidráulica
Mecánica
ηM
ηC
ηA
Oleohidráulica
Energía Motor Energía
Mecánica
ηM
Bomba
ηB
Energía Actuador Energía
Trabajo
Hidráulica
Mecánica
ηA
Neumática vs Oleohidráulica
Costes energéticos
1000
400
100
Energía
Eléctrica
Energía
Energía
Oleohidráulica Neumática
Neumática vs Oleohidráulica
Compresor
Válvula
Bomba
Aire libre
Depósito
F
Válvula
Neumática vs Oleohidráulica
Control sencillo
Compresor
Válvula
Control de fuerza
Regulando la
presión
Bomba
Aire libre
Depósito
Control de velocidad
F
Válvula
Regulando el
flujo
Control de posición
Regulando el
volumen
Compresibilidad del aire
Desventajas
Elasticidad frente a la variación de las cargas
F
P1
F+ΔF
P2
Compresibilidad del aire
Desventajas
La presión no se puede aumentar instantáneamente
Compresor
P
Válvula
F/A
Aire libre
F
Válvula
tretardo
¡Se necesita un depósito!
t
Compresibilidad del aire
Desventajas
El desplazamiento de los actuadores es irregular
Compresor
Válvula
La velocidad no es constante
V
Aire libre
No tiene respuesta inmediata
a la parada del compresor
¡Poca precisión en
posicionamiento!
Válvula
Ventajas de la Neumática
•Fuente inagotable, limpia, que no contamina
•No le afecta la temperatura y es antideflagrante
•Instalación sencilla
•Transportable y almacenable
•Riesgo de accidente mínimo. No requiere expertos
•Velocidad y aceleración elevadas
¡Inmejorable para la automatización de procesos!
Machines should work,
people should think
The IBM Pollyanna Principle
Comparación de los medios de trabajo
entre diversas tecnologias
C o m p aració n d e lo s m ed io s d e trab ajo en tre d iversas tecn o lo g ías
C riterio
F uerza lineal
F uerza
rotativ a
S eguridad
frente a las
sobrecargas
M ov im iento
lineal
M ov im iento
rotativ o u
oscilante
R egulabilidad
A cum ulación
de energía y
transporte
Influencias
am bientales
N eu m ática
F uerzas lim itadas, debido a
la baja presión y al
diám etro del cilindro
(50.000 N ). P roduce fuerza
en reposo sin consum o de
energía.
P ar de giro en reposo
tam bién sin consum o de
energía.
S í, se para. V uelv e a
m ov erse cuando se elim ina
la sobrecarga.
G eneración fácil; alta
aceleración; alta v elocidad
(1,5 m /s y m ás).
M otores neum áticos con
m uy altas rev oluciones
-1
(500.000 m in ); elev ado
coste de ex plotación; m al
rendim iento; m ov im iento
oscilante por conv ersión
m ediante crem allera y
piñón.
F ácil regulabilidad de la
fuerza y de la v elocidad,
pero no ex acta.
P osible, incluso en
apreciables cantidades sin
m ayor gasto; fácilm ente
transportable en conductos
(1.000 m ) y botellas de aire
com prim ido.
Insensible a los cam bios de
tem peratura; ningún peligro
de ex plosión; hay peligro
H id ráu lica
G randes fuerzas
utilizando alta presión.
P roduce fuerza en
reposo con consum o
de energía.
E lectricid ad
M al rendim iento; gran
consum o de energía en la
m archa en v acío. N o
produce fuerza en reposo.
P ar de giro tam bién en
reposo, originándose
consum o de energía.
S í, se para. V uelv e a
m ov erse cuando se
elim ina la sobrecarga.
G eneración fácil
m ediante cilindros;
buena regulabilidad.
M otores hidráulicos y
cilindros oscilantes
con rev oluciones m ás
bajas que en la
neum ática; buen
rendim iento.
P ar de giro m ás bajo en
reposo.
R egulabilidad m uy
buena y ex acta de la
fuerza y la v elocidad
en todo caso
A cum ulación posible
sólo lim itadam ente;
transportable en
conductos de hasta
unos 100 m .
P osible sólo
lim itadam ente siendo el
gasto considerable
S ensible a las
fluctuaciones de
tem peratura; fugas
Insensible a las
fluctuaciones de
tem peratura; en los
N o, se estropea.
C om plicado y caro.
R endim iento m ás
fav orable en
accionam ientos rotativ os;
rev oluciones lim itadas.
A cum ulación m uy difícil y
costosa, fácilm ente
transportable por líneas a
trav és de distancias m uy
grandes.
R egulabilidad
F ácil regulabilidad de la
fuerza y de la v elocidad,
pero no ex acta.
R egulabilidad m uy
buena y ex acta de la
fuerza y la v elocidad
en todo caso
A cum ulación
P osible, incluso en
A cum ulación posible
de energía y
apreciables cantidades sin
sólo lim itadam ente;
transporte
m ayor gasto; fácilm ente
transportable en
transportable en conductos
conductos de hasta
C o m p a ra c ió n d e lo s m e d io s d e tra b a jo e n tre d iv e rs a s
(1.000 m ) y botellas de aire
unos 100 m .
C rite rio
N eu m
á tic
a
H id rá u lic a
com
prim
ido.
F u e rza lin e a l
F u e rza s limaita
d acam
s, d ebios
b id ode
a
G
ra n d e s fu
rza s
Influencias
Insensible
los
S ensible
a e
las
la b aperatura;
ja p re sió n
y a l peligro
u
tiliza n d o a lta de
p re sió n .
am bientales
tem
ningún
fluctuaciones
d iá m
tro d e l cilin
ro
P
ro dperatura;
u ce fu e rza
en
de
exeplosión;
haydpeligro
tem
fugas
(5 0 congelación
.0 0 0 N ). P ro dex
u ce
fu e rza
re
p o so co nsuciedad
co n su m oy
de
istiendo
significan
e n reada
p o so
sinedad
co n su m o d e
d
e e n e rg
.
elev
hum
peligro
deíaincendio.
e n e rg
ía .
atm
osférica.
F u e rza
P a r d e g iro e n re p o so
P a r d e g iro ta m b ié n e n
roastos
ta tiv a de
talto
m ben
ié ncom
sin paración
co n su m o con
d e la
re
p o so
o rig in
á n d o se
G
A
A lto
en, com
paración
3
e n e rg ía .
co
n su
o d e e n e rg ía .
energía
electricidad;
1 m de aire
con
la melectricidad.
S e g u rid a d
S í, se
p a ido
ra . V
e acuesta
S í, se p a ra . V u e lv e a
com
prim
a u6e lv
bar
fre n te a la s de
m o 0,006
v e rse a
cu0,012
a n d o se
e lim in a
m o v e rse cu a n d o se
euros.
soanejo
b re ca rg a s
laoso
b re ca rg a
.
e
in a la de
so b re ca rg a .
M
N
requiere
de
Rlim
equiere
M o v im ie n to
G e n e ra ció n fánicil;
G
e n e ra ció n fá P
cilrecisa
especialistas
ena lta
especialistas.
lin e a l
a ce le ra ció ni
n ; en
a lta v e lo cid a d
m
e d ia n te cilin dde
ro s;
ejecución
conducciones
(1 antenim
,5 m /s y iento.
m á s). N o
b
u e n a re g u la b ilid a d .
m
retorno.
M o v im ie n to
M o to re s npeligros.
e u m á tico s co n
M o to re s h id rá u lico s y
presenta
ro ta tiv o u
m u y a lta s re v o lu cio n e s
cilin d ro s o scila n te s
-1
o
scila
n
te
(5
0
0
.0
0
0
m
in
);
e
le
v
a
d
o
co
n re
v o lupresiones
cio n e s m á s
E n general
Los elem entos son seguros
C on
altas
co ste dsobrecargas;
e e x p lo ta ció nlos
; m al
b
a ja s de
q u ebom
e n beo;
la
contra
ruido
los
re
n
d
im
ie
n
to
;
m
o
v
im
ie
n
to
n
e
u
m
á
tica
;
b
u
e
n
ruidos del aire de escape
elem entos son
o scila
n te p o r co n v e rsió n
re
n d im iecontra
n to .
son
desagradables,
seguros
m e d ia n te cre m a lle ra y
p iñ ó n .
R e g u la b ilid a d
F á cil re g u la b ilid a d d e la
R e g u la b ilid a d m u y
fu e rza y d e la v e lo cid a d ,
b u e n a y e x a cta d e la
p e ro n o e x a cta .
fu e rza y la v e lo cid a d
e n to d o ca so
A cu m u la ció n
P o sib le , in clu so e n
A cu m u la ció n p o sib le
d e e n e rg ía y
a p re cia b le s ca n tid a d e s sin
só lo lim ita d a m e n te ;
P osible sólo
lim itadam ente siendo el
gasto considerable
Comparación de los medios de trabajo
entre diversas tecnologias A cum ulación m uy difícil y
costosa, fácilm ente
transportable por líneas a
trav és de distancias m uy
te c n o lo g ía s
grandes.
E le c tric id a d
M
a l re n d imaielas
n to ; g ra n
Insensible
co
n su m o d e ede
n e rg ía e n la
fluctuaciones
m
a rch
a e n v aen
cíolos
. No
tem
peratura;
p
ro bitos
d u ce de
fu epeligrosidad
rza e n re p o so .
ám
hacen falta instalaciones
protectoras contra
incendio
y ex
P
a r d e g iro
mplosión.
á s b a jo e n
re
p o so . m ás reducidos de
G astos
energía.
N o , se e stro p e a .
S ólo con conocim ientos
C
o m p lica d
o y ca ro
técnicos;
peligro
de.
accidente; la conex ión
errónea causa a m enudo
R
n d im ie n to mde
á s los
laedestrucción
fa
v o ra
b le eyn del m ando.
elem
entos
a
ccioelem
n a mentos
ie n to sno
ro ta
tiv o s;
Los
son
re
v o lu ciocontra
n e s lim ita d a s.
seguros
sobrecargas; ruidos en la
m aniobra de los
P o sib le só lo
lim ita d a m e n te sie n d o e l
g a sto co n sid e ra b le
A cu m u la ció n m u y d ifícil y
co sto sa , fá cilm e n te
Medios de mando
Compresor
Válvula
Bomba
Aire libre
Depósito
F
Válvula
Comparación de los medios de mando
C rite rio
E le c tric id a d
F ia b ilid a d d e
lo s e le m e n to s
In se n sib le s a la s
in flu e n cia s
a m b ie n ta le s
co m o p o lv o ,
h u m e d a d , e tc.
T ie m p o d e
co n m u ta ció n d e
lo s e le m e n to s
V e lo cid a d d e
la s se ñ a le s.
> 10 m s
D ista n cia
sa lv a b le
E sp a cio
n e ce sa rio
P ro ce sa m ie n to
p rin cip a l d e la
se ñ a l
E le c tró n ic a
M u y se n sib le s a
la s in flu e n cia s
a m b ie n ta le s
co m o p o lv o ,
hum edad,
ca m p o s
p e rtu rb a d o re s,
g o lp e s y
v ib ra cio n e s; la rg a
d u ra ció n .
<< 1 m s
M u y e le v a d a
M u y e le v a d a
(v e lo cid a d d e la
(v e lo cid a d d e la
lu z).
lu z).
P rá ctica m e n te ilim ita d a
P o co
M u y p o co
D ig ita l
D ig ita l,
a n a ló g ico
N e u m á tic a
p re s ió n n o rm a l
In se n sib le s a la s
in flu e n cia s
a m b ie n ta le s; co n
a ire lim p io la rg a
d u ra ció n
N e u m á tic a b a ja
p re s ió n
In se n sib le s a la s
in flu e n cia s
a m b ie n ta le s;
se n sib le s a l a ire
co n ta m in a d o ;
la rg a d u ra ció n .
> 5 ms
> 1 ms
1 0 -4 0 m /s
1 0 0 -2 0 0 m /s
L im ita d a p o r la v e lo cid a d d e la s
se ñ a le s
P o co
P o co
D ig ita l
D ig ita l,
a n a ló g ico
Compresión del aire
El trabajo realizado se transforma en:
– Energía de presión (20%)
– Energía térmica (80%)
F
F
V1 > V2
P1 < P2
Totalmente inútil.
¡Se elimina!
T1 < T2
V1, P1, T1
V2, P2, T2
Las presiones
típicas
en neumática
están
¡Comprimir
aire
a presiones
mayores
que
alrededor
de 7-8 bar (absolutos)
10
bar es completamente
antieconómico!
Volver
Compresión de aceite
Prácticamente el 100% del trabajo se convierte
en energía de presión
Módulo de elasticidad volumétrico
K = 16.000 bar
Disminuyendo un 1% el volumen
la presión se incrementa en
160 bar
F
P1 = 1 bar
F
P1 = 161 bar
Las presiones típicas en oleohidráulica
suelen ser de alrededor de 150-300 bar
Volver
Descargar

Document