Neumática frente a hidráulica: Qué es lo mejor para sus necesidades

Prefacio

Cuando se trata de controlar equipos industriales y realizar diversas tareas, tanto los sistemas neumáticos como los hidráulicos tienen sus ventajas. Independientemente de si necesita un sistema para mover cargas pesadas, realizar operaciones precisas o automatizar procesos repetitivos, es imprescindible conocer la diferencia entre sistemas neumáticos e hidráulicos para tomar la decisión correcta. En este blog conocerá las características, piezas, mecanismos de funcionamiento y recomendaciones de uso de ambos sistemas para ayudarle a tomar la decisión correcta en función de sus necesidades y del tipo de sistema.

¿Qué es la neumática?

Los sistemas neumáticos son portadores y reguladores de energía que utilizan aire comprimido como medio de funcionamiento. Las industrias utilizan estos sistemas por su sencillez, fiabilidad y bajos requisitos de mantenimiento. Las aplicaciones de las máquinas accionadas neumáticamente incluyen maquinaria de envasado, cadenas de montaje y otros procesos de automatización.

Ventajas e inconvenientes

Los sistemas neumáticos son más seguros en general porque el medio utilizado es el aire, que no puede contaminar. Son fáciles de manejar y mantener porque tienen menos piezas que otros tipos de maquinaria, lo que reduce las posibilidades de rotura. Además, los sistemas neumáticos son baratos, ya que su instalación es más barata que la de los sistemas eléctricos y también lo es su alimentación. Estos sistemas se caracterizan por su capacidad para responder a estímulos y trabajar a altas velocidades. Además, son ecológicos, ya que son menos contaminantes que los sistemas que utilizan aceite u otros fluidos y, en su lugar, utilizan aire limpio. Sin embargo, los sistemas neumáticos no son tan potentes como los hidráulicos y no pueden utilizarse para levantar grandes cargas. Los sistemas de aire comprimido son relativamente menos eficientes debido a las fugas y a la necesidad de un suministro continuo de aire. Los sistemas neumáticos son muy ruidosos y esto puede ser una desventaja en algunas aplicaciones.

¿Cómo funciona el sistema neumático?

Los sistemas neumáticos funcionan según el principio de convertir el aire comprimido en energía mecánica para realizar una tarea determinada. El principio de funcionamiento implica la aplicación de diferencias de presión en el aire para accionar los actuadores y las válvulas de control.

Componentes del sistema neumático

• Compresor de aire: El compresor de aire es la parte más crucial de un sistema neumático, ya que es el que convierte la energía eléctrica en aire comprimido. Tiene que suministrar aire a la presión y con el caudal necesarios para el sistema.
• Depósitos de aire: Los receptores o depósitos de aire se emplean para almacenar aire comprimido y garantizar que el sistema neumático tenga un suministro constante de aire. Estos depósitos también ayudan a regular el caudal de aire y a mantener la presión del aire. También permiten que el compresor funcione con menos frecuencia, lo que resulta beneficioso para prolongar su vida útil y reducir el consumo de energía.
• Filtro de aire: El filtro de aire se utiliza para limpiar el aire comprimido eliminando el polvo, la neblina de aceite y la humedad antes de suministrarlo a los usuarios. Esto es crucial para evitar el desgaste de otros componentes del sistema neumático, así como para garantizar un aire limpio. Los filtros suelen colocarse cerca del compresor y antes de que el aire entre en los componentes sensibles del sistema.
• Regulador: El regulador tiene que regular la presión del aire comprimido al nivel de presión adecuado para el sistema. Esto se debe a que los dispositivos neumáticos requieren una presión estable para funcionar eficazmente y evitar daños por presión.
• Lubricador: El lubricador dispersa una niebla de aceite en el aire comprimido para reducir la fricción en las piezas móviles del sistema. Esto ayuda a reducir el desgaste de piezas como válvulas y cilindros, haciéndolas más duraderas.
• Cilindro neumático: El cilindro neumático es un motor neumático que convierte el aire comprimido en movimiento mecánico lineal. Se compone de un cilindro, un pistón y una biela. Cuando el aire se introduce en el cilindro, el pistón se ve obligado a moverse y este movimiento puede utilizarse para levantar, empujar o tirar de un objeto.
• Válvulas: Las válvulas controlan el caudal, la dirección y la presión del aire comprimido en el sistema neumático. Las válvulas de control incluyen válvulas de control direccional, válvulas de control de caudal y válvulas limitadoras de presión que se utilizan para regular el funcionamiento del sistema, así como para canalizar el aire a los actuadores adecuados.
• Actuadores neumáticos: Los actuadores neumáticos incluyen motores neumáticos y actuadores rotativos que funcionan sobre la base de la conversión de energía del aire comprimido. Se utilizan en diversas áreas donde se requiere rotación o movimiento lineal y son esenciales en el funcionamiento de diversos sistemas y equipos.

Principio de funcionamiento de un sistema neumático

Mediante el uso de aire comprimido, los sistemas neumáticos generan energía mecánica para una serie de tareas. El primer paso del proceso consiste en un compresor de aire que aspira aire del entorno y lo comprime a niveles de presión más altos, convirtiendo así la energía eléctrica en energía potencial almacenada en forma de gas comprimido. A continuación, el aire se conduce a través de conductos de transición a distintas partes del sistema, según se requiera o especifique. Los depósitos de aire contienen gas comprimido que garantiza un suministro de aire suficiente para el uso de la neumática. Antes de llegar a su punto de servicio, el compresor filtrado, regulado y lubricado garantiza que esté limpio, a la presión adecuada y lubricado.Las menores emisiones también contribuyen a reducir el desgaste de la maquinaria neumática, aumentando así su duración de uso y fiabilidad.

Las válvulas se utilizan en la regulación del control del aire dirigiendo el flujo de aire hacia cilindros neumáticos u otros actuadores que transforman el aire comprimido en movimiento mecánico. Este movimiento se utiliza para realizar trabajos como el posicionamiento de piezas dentro de un área confinada o la manipulación de cilindros estándar en diversas industrias. Una vez realizado su trabajo, la corriente de aire sale a través de las válvulas de escape. De este modo, los gases residuales se expulsan de forma segura, lo que permite una transmisión eficaz de la energía y deja espacio para nuevos gases comprimidos.

¿Qué es la hidráulica?

Los sistemas hidráulicos utilizan fluidos, a menudo aceite hidráulico, para transportar y regular la energía dentro del sistema. Estos sistemas se definen por su capacidad para generar grandes fuerzas y manejar grandes cargas; por eso son ideales para industrias como la de maquinaria, prensas hidráulicas y equipos de elevación.

Ventajas e inconvenientes

Los sistemas hidráulicos son capaces de generar más fuerza que los sistemas neumáticos, por lo que son adecuados para aplicaciones de elevación y alta densidad de masas. Ofrecen un alto control de los movimientos y el posicionamiento, esencial en operaciones delicadas, y son muy eficientes energéticamente, con bajos índices de disipación de energía, lo que los hace adecuados para operaciones de alta densidad de potencia. Además, los sistemas hidráulicos que reciben un buen mantenimiento son muy fiables y pueden funcionar durante mucho tiempo sin necesidad de sustituciones frecuentes. Sin embargo, son más complicados, con muchos subconjuntos que requieren más atención y tiempo, lo que se traduce en un mayor tiempo de inactividad durante el servicio. Las fugas de fluido hidráulico son peligrosas para el entorno y pueden provocar problemas medioambientales y de seguridad. El coste inicial de instalación y el coste de funcionamiento son elevados; además del equipo, el fluido hidráulico debe sustituirse con frecuencia. Además, es probable que las fugas ensucien mucho, lo que requerirá más medidas de limpieza y seguridad.

¿Cómo funciona el sistema hidráulico?

Los sistemas hidráulicos funcionan convirtiendo el fluido hidráulico en energía mecánica para realizar diversas tareas. El principio de funcionamiento consiste en utilizar la presión del fluido para accionar actuadores y válvulas de control.

Componentes del sistema hidráulico

• Bomba hidráulica: La bomba hidráulica es la parte principal del sistema hidráulico que se utiliza para convertir la energía mecánica en energía hidráulica bombeando el fluido. Genera el caudal necesario para que el sistema funcione correctamente. Algunas de las bombas más comúnmente seleccionadas incluyen bombas de engranajes, bombas de paletas y bombas de pistones, y la selección depende de la presión y el caudal requeridos en la aplicación específica.
• Hidráulico Fluido: El fluido que transfiere la energía es el fluido de trabajo, que puede ser un tipo de aceite mineral. Debe tener algunas propiedades como viscosidad, estabilidad térmica y características lubricantes para permitir el funcionamiento suave y continuo del sistema. También ayuda a engrasar las piezas del sistema y, por tanto, a ralentizar el proceso de corrosión.
• Embalse: El depósito se utiliza para almacenar el fluido hidráulico cuando no está en uso y también ayuda en la refrigeración del sistema hidráulico cuando está en uso. También permite que el aire escape del fluido y proporciona un lugar donde los contaminantes pueden acumularse y desprenderse. También asegura que el fluido esté disponible en cantidad suficiente y a un ritmo constante en el sistema y también asegura que el sistema sea eficiente.
• Filtro: Se utiliza con el fin de filtrar el fluido hidráulico para eliminar cualquier impureza. Esto significa que es necesario mantener limpio el fluido para que no provoque el desgaste de algunos de los componentes del sistema, como bombas y válvulas. También es posible instalar filtros en la línea de retorno, en la línea de presión o incluso en el depósito.
• Válvulas: Incluyen las que controlan el caudal, la dirección y la presión del fluido hidráulico. Algunos de los muchos tipos de válvulas incluyen válvulas de control direccional, válvulas de alivio de presión y válvulas de control de flujo. Estas válvulas son importantes para gestionar el sistema y la correcta colocación de los actuadores.
• Cilindro hidráulico: El cilindro hidráulico es uno de los componentes hidráulicos que transforma la energía hidráulica en movimiento mecánico lineal. Se compone de un cilindro, un pistón y un vástago. El fluido presurizado fuerza el pistón y a través de la fuerza aplicada por el pistón, se utiliza en actividades como levantar, empujar o tirar.
• Acumuladores: Los acumuladores hidráulicos se utilizan como depósito de energía hidráulica para su uso posterior y también para minimizar las variaciones en el sistema. Actúan como contenedores de presión, ayudan a absorber la presión y a suministrar más caudal de fluido cuando es necesario. Esto ayuda a mantener la eficacia del sistema y a evitar la acumulación de presión en el mismo.

Principio de funcionamiento del sistema hidráulico

El principio de funcionamiento fundamental del sistema hidráulico es que la presión del fluido hidráulico, normalmente aceite mineral, se utiliza para transmitir y controlar la energía para diversas operaciones. El proceso comienza con una bomba hidráulica, que comprime el fluido hidráulico produciendo así el flujo que es crucial en los sistemas de potencia de fluidos. Este fluido presurizado se mantiene dentro de un depósito y también ayuda a enfriar el fluido y liberar aire para obtener una mayor densidad de potencia y funcionalidad. El siguiente paso consiste en filtrar el fluido hidráulico para eliminar los contaminantes que pueden causar juntas defectuosas que provoquen fallos en las aplicaciones y máquinas hidráulicas.

A continuación, regulan el flujo de líquido en diferentes actuadores como cilindros hidráulicos mediante el ajuste de su presión. Los cilindros hidráulicos utilizan líquidos incompresibles para transmitir el movimiento mecánico a través de este cuerpo de líquido presurizado. El objetivo de este tipo de diseño de sistemas es doble: la optimización del uso del fluido hidráulico y el mantenimiento de un rendimiento constante de la máquina basado en la fuerza/precisión de la aplicación, como en el caso de los ascensores hidráulicos o las operaciones de maquinaria pesada.

Neumática frente a hidráulica

Los factores que determinan la elección entre sistemas neumáticos e hidráulicos son la energía, la fuerza, la velocidad, el coste, la complejidad, la seguridad, el mantenimiento, la aplicación y los efectos medioambientales. He aquí una comparación que le ayudará a decidir:

¿Cómo elegir entre neumática e hidráulica?

Al comparar sistemas neumáticos e hidráulicos, hay que tener en cuenta el consumo de energía, el precio, la aplicación y las cuestiones de mantenimiento y seguridad. Los sistemas hidráulicos son adecuados para aplicaciones que requieren gran fuerza y densidad de potencia, mientras que los sistemas neumáticos son adecuados para aplicaciones de baja fuerza y alta velocidad. Los sistemas neumáticos son más baratos en términos de inversión inicial y costes de funcionamiento, mientras que los sistemas hidráulicos son relativamente costosos pero ofrecen menos fuerza. Los sistemas hidráulicos son más apropiados para tareas que requieren gran fuerza y precisión, mientras que los neumáticos son ideales para operaciones repetitivas y de menor fuerza. Los sistemas neumáticos son más fáciles y seguros de mantener que los hidráulicos, que a menudo se ven afectados por fugas y contaminantes que requieren revisiones y sustituciones constantes.

Conclusión

La aplicación, el coste y el modo en que se utiliza el sistema determinan si se emplea un sistema neumático o hidráulico. Los sistemas neumáticos son seguros, más fáciles de diseñar y cuestan menos que los hidráulicos, por lo que son adecuados para aplicaciones industriales ligeras y automatización. Los sistemas hidráulicos son más resistentes y precisos que los neumáticos, por lo que son ideales para máquinas que requieren grandes cantidades de potencia. Por lo tanto, es necesario comparar estos dos sistemas en función de sus puntos fuertes y débiles para llegar a la mejor solución.

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son los márgenes de presión típicos de los sistemas neumáticos e hidráulicos?

Los sistemas neumáticos suelen funcionar a una presión de trabajo de entre 80 y 100 psi, mientras que los sistemas hidráulicos pueden funcionar a presiones mucho más altas, de entre 1.000 y 5.000 psi.

¿Cuáles son los requisitos de espacio para instalar sistemas neumáticos e hidráulicos?

Los sistemas neumáticos suelen ser de tamaño reducido debido a los pequeños componentes utilizados y a la facilidad de instalación. Los sistemas hidráulicos son voluminosos y ocupan más espacio para bombas, depósitos y tuberías complejas en comparación con los sistemas eléctricos.

¿Cuánto duran los sistemas neumáticos e hidráulicos?

La vida útil de ambos sistemas puede variar en función de cuánto se utilicen y de lo bien que se cuiden. Sin embargo, los sistemas neumáticos son más fiables porque tienen menos componentes y no se contaminan fácilmente, mientras que los sistemas hidráulicos requieren más atención y la sustitución frecuente de componentes debido a la alta presión y al uso de fluidos.

¿Cuál es la eficacia de los sistemas neumáticos en entornos restringidos?

Los sistemas neumáticos también son preferibles en espacios reducidos por su sencillez y el pequeño tamaño de sus componentes. Necesitan una fuente de aire, que puede controlarse mediante cilindros y bombas neumáticas. Además, tienen un bajo riesgo de contaminación y utilizan aire limpio, lo que los hace más seguros y cómodos en espacios confinados que los sistemas hidráulicos.