Conceptos básicos de la transmisión neumática e hidráulica | MachineMFG

Conceptos básicos de la transmisión neumática e hidráulica

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Transmisión neumática

La transmisión neumática consiste en la transferencia de potencia por presión de gas o fluido mediante gas comprimido como medio de trabajo.

El sistema de transferencia de potencia consiste en transferir gas comprimido a través de tuberías y válvulas de control al actuador neumático, que transforma la presión del gas comprimido en energía mecánica.

El sistema de transmisión de información implica el uso de elementos lógicos neumáticos o elementos de chorro para realizar operaciones lógicas, también conocido como sistema de control neumático.

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Características de la transmisión neumática

Con una presión de trabajo baja, de 0,3 a 0,8 MPa de media, los sistemas neumáticos tienen una viscosidad de gas baja y experimentan pérdidas mínimas en las tuberías, lo que los hace ventajosos para el suministro y transporte de gas a distancias moderadas. Estos sistemas también son seguros, ya que no presentan riesgos de explosión o choque, y tienen capacidad de protección contra sobrecargas. No obstante, hay que tener en cuenta que los sistemas neumáticos requieren un suministro de aire comprimido.

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Composición de la transmisión neumática

La transmisión neumática comprende una fuente de aire, un actuador neumático, una válvula de control neumática y accesorios neumáticos.

Las fuentes de aire suelen suministrarse mediante compresores.

El actuador neumático convierte la presión del gas comprimido en energía mecánica para accionar piezas de trabajo, como cilindros y motores neumáticos.

La válvula de control neumática ajusta la dirección, la presión y el caudal del aire y se clasifica en válvulas de control direccional, válvulas de control de presión y válvulas de control de caudal.

Los accesorios neumáticos incluyen purificadores de aire, lubricadores de aire, silenciadores de ruido y juntas de tuberías, entre otros.

Los sensores aerodinámicos también se utilizan para detectar y transmitir información en los sistemas de transmisión neumática.

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Ventajas de la transmisión neumática

La transmisión neumática utiliza el aire como medio, que es una fuente inagotable y fácilmente accesible que puede descargarse directamente tras su uso sin contaminar el medio ambiente. Además, la conducción no es compleja, ya que no es necesario un tubo de retorno.

El aire tiene baja viscosidad y disipación de energía de flujo, por lo que es adecuado para el suministro centralizado de gas y el transporte a larga distancia.

La transmisión neumática es segura y fiable, no requiere protección contra incendios o explosiones y puede funcionar en entornos con altas temperaturas, radiación, humedad, polvo y otras condiciones.

La transmisión neumática es rápida, y la estructura de los componentes neumáticos es sencilla, lo que facilita su procesamiento y mantenimiento con una larga vida útil. La tubería no es propensa a atascos, y el medio no tiene problemas de sustitución metamórfica.

Desventajas de la transmisión neumática

La gran compresibilidad del aire puede afectar negativamente a la estabilidad dinámica de los sistemas neumáticos, lo que se traduce en un impacto significativo en la velocidad de trabajo debido a los cambios de carga.

La baja presión de los sistemas neumáticos dificulta la producción de grandes potencias y pares.

La transmisión de señales de control aéreo es más lenta que la de los sistemas electrónicos y a la velocidad de la luz, lo que la hace inadecuada para sistemas de transmisión complejos y de alta velocidad.

Los sistemas neumáticos generan un gran ruido de escape.

Transmisión hidráulica

La transmisión hidráulica es la transmisión de energía y control utilizando el líquido como medio de trabajo.

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El principio básico de la transmisión hidráulica

Las bombas hidráulicas convierten la energía mecánica en energía de presión de líquido, que se transfiere a través de cambios en la presión del líquido. Para transmitir energía a los actuadores hidráulicos se utilizan diversas válvulas de control y tuberías, como por ejemplo cilindros hidráulicos o motores, que convierten la presión del líquido en energía mecánica para accionar el mecanismo de trabajo, lo que permite movimientos alternativos y rotativos en línea recta.

El líquido utilizado se denomina medio de trabajo, y para ello se suele emplear aceite mineral.

La función de la transmisión hidráulica es similar a la de los elementos de transmisión en la transmisión mecánica, como correas, cadenas y engranajes.

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Sistema de transmisión hidráulica

El sistema hidráulico consta de una bomba hidráulica, una válvula de control hidráulica, actuadores hidráulicos (como cilindros y motores hidráulicos) y piezas auxiliares hidráulicas (como tuberías y acumuladores, entre otros).

Prensa plegadora son un ejemplo de sistema que utiliza la transmisión hidráulica.

Componentes del sistema de transmisión hidráulica

El sistema hidráulico consta de varios componentes, incluidos los componentes de potencia (como la bomba hidráulica), los actuadores (incluidos los cilindros hidráulicos y los motores hidráulicos), los elementos de control, los componentes auxiliares (como los depósitos de combustible, los filtros de aceite, las tuberías y juntas, los refrigeradores, los manómetros) y el medio de trabajo (es decir, el aceite hidráulico).

Los componentes de potencia, como la bomba hidráulica, convierten la energía mecánica en energía cinética del fluido (presión y caudal) y proporcionan aceite a presión al sistema hidráulico, actuando como fuente de potencia del sistema.

Los actuadores, como los cilindros hidráulicos o los motores hidráulicos, convierten la energía hidráulica en energía mecánica y son isotérmicos. Los cilindros hidráulicos accionan mecanismos para realizar movimientos alternativos o lineales, mientras que los motores hidráulicos realizan movimientos giratorios.

Los elementos de control, que hacen referencia a diversos componentes, se utilizan para controlar y ajustar la presión, el caudal y la dirección del fluido en el sistema hidráulico, garantizando que los actuadores funcionen de acuerdo con las especificaciones requeridas.

Los componentes auxiliares proporcionan las condiciones necesarias para que el sistema funcione correctamente y facilitan la supervisión y el control.

El medio de trabajo es el fluido de transmisión, normalmente aceite hidráulico. El sistema hidráulico utiliza este medio de trabajo, que también lubrica las piezas móviles de los componentes hidráulicos.

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Principio de funcionamiento del sistema de transmisión hidráulica

He aquí un ejemplo de trituradora sencilla.

El motor acciona la bomba hidráulica para extraer aceite del depósito, que transforma la energía mecánica del motor en energía de presión del líquido.

El medio hidráulico entra en la cavidad izquierda del cilindro hidráulico a través de la válvula de mariposa y la válvula de inversión, empujando el pistón para mover el lado derecho de la mesa. A continuación, el medio hidráulico se descarga desde la cavidad derecha del cilindro hidráulico, fluyendo de vuelta al depósito.

Después de pasar por la válvula de inversión, el medio hidráulico entra en la cavidad derecha del cilindro hidráulico, haciendo que el pistón se mueva hacia la izquierda y empuje la mesa hacia atrás.

La velocidad de movimiento del cilindro hidráulico puede ajustarse modificando la apertura del acelerador.

La presión del sistema hidráulico puede ajustarse mediante la válvula de rebose.

Al dibujar un diagrama del sistema hidráulicoPara simplificar, se utilizan símbolos para representar los componentes hidráulicos. Estos símbolos se denominan símbolos funcionales.

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Circuito básico

Un sistema de transmisión hidráulica típico consta de varios componentes hidráulicos que trabajan juntos para lograr funciones específicas.

Todo sistema de transmisión hidráulica se compone de varios circuitos básicos, cada uno con funciones de control específicas. Combinando estos circuitos básicos, se puede controlar la dirección de movimiento, la presión de trabajo y la velocidad de movimiento del actuador.

Según su función de control, el circuito básico se divide en tres tipos: el bucle de control de presión, el bucle de control de velocidad y el bucle de control de dirección.

① El circuito de control de la presión

La válvula de control de presión se utiliza para controlar todo el sistema o un circuito de presión de alcance local.

Según su función, el circuito de control de presión puede dividirse en cuatro circuitos: ajuste de presión, cambio de presión, liberación de presión y estabilización de presión.

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② Bucle de control de velocidad

Este bucle controla el caudal del actuador regulando el caudal del medio hidráulico. La función del bucle de control de velocidad se divide en dos partes: el circuito de regulación de velocidad y el bucle de sincronización.

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③ Bucle de control de dirección

Este bucle controla la dirección de flujo del medio hidráulico. La válvula de control direccional controla la dirección de movimiento de un único actuador, permitiéndole moverse o detenerse tanto en sentido positivo como negativo, lo que se conoce como circuito conmutador.

Cuando el elemento actuador se detiene, el circuito que impide la fuga externa debida a la carga u otros factores externos se denomina bucle de bloqueo.

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Accionamiento hidráulico

La transmisión hidráulica consiste en la transferencia de energía a través de la energía cinética del líquido, utilizando éste como medio de trabajo.

El impulsor convierte la velocidad de rotación y el par de entrada de un motor (como un motor de combustión interna, un motor, una turbina, etc.) e impulsa las piezas de trabajo de la máquina a través del eje de salida.

El fluido y el impulsor interactúan entre sí en el eje de entrada, el eje de salida y la carcasa, produciendo un cambio en el momento de impulso para transmitir energía.

La transmisión hidráulica difiere significativamente en principio, estructura y rendimiento de la transmisión hidráulica basada en la presión del fluido.

El eje de entrada y el eje de salida de la transmisión hidráulica sólo están conectados al medio de trabajo a través del líquido, y el contacto no directo entre los componentes da lugar a una transmisión no rígida.

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Características del accionamiento hidráulico

Adaptabilidad automática

El convertidor de par hidráulico puede aumentar o disminuir automáticamente su par de salida con los cambios en las cargas externas, y la velocidad puede aumentar o disminuir en consecuencia, logrando una regulación continua de la velocidad dentro de un amplio rango.

Aislamiento de vibraciones

Dado que el medio de trabajo entre el impulsor es líquido, su conexión no es rígida, lo que permite absorber los choques y vibraciones del motor y la carga externa. Esto garantiza un arranque y aceleración estables y un funcionamiento uniforme, alargando la vida útil de las piezas.

Rendimiento de penetración

Cuando la velocidad de rotación de la bomba es constante y la carga cambia, el eje de entrada (es decir, la rueda de la bomba o el eje del motor) cambia.

Se pueden utilizar diferentes tipos de elementos hidráulicos para adaptarse a los requisitos del motor de diferentes máquinas de trabajo, mejorando la potencia mecánica y el rendimiento económico.

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El principio básico del accionamiento hidráulico

La fuente de energía original (como un motor de combustión interna, un motor, etc.) impulsa la rueda de la bomba para que gire, aumentando la velocidad y la presión del fluido de trabajo y convirtiendo la energía mecánica en energía cinética del líquido.

El líquido de trabajo, ahora con energía cinética, golpea la turbina y libera energía a la turbina, haciendo que gire y accione la salida, transfiriendo energía en última instancia.

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Dispositivo de transmisión hidráulica

La transmisión hidráulica utiliza energía cinética líquida para transferir energía, y suele incluir acopladores hidráulicos, convertidores de par hidráulicos y componentes mecánicos hidráulicos.

  Acoplador hidráulico

Un acoplador hidráulico, también conocido como acoplamiento hidráulico, es un dispositivo mecánico utilizado para conectar una fuente de energía (normalmente un motor) a una máquina de trabajo para suministrar potencia de rotación.

Además de usarse en las transmisiones automáticas de los automóviles, los acopladores hidráulicos se utilizan mucho en la industria naval y pesada.

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  Convertidor de par

Un convertidor de par hidráulico es un elemento hidráulico que consta de una rueda de bomba, una turbina y una rueda guía. Se instala entre el motor y la transmisión y utiliza aceite hidráulico como medio de trabajo para transmitir y convertir el par, ajustar la velocidad y proporcionar funcionalidad de desconexión.

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Aplicación del accionamiento hidráulico

El uso de la transmisión hidráulica en la maquinaria moderna comenzó a principios del siglo XX, principalmente como equipo de propulsión de barcos y mecanismos de transmisión entre las hélices para resolver el problema de la velocidad limitada debida a las turbinas de vapor o gas de alta potencia y velocidad que sufrían "cavitación".

Hoy en día, la transmisión hidráulica se utiliza ampliamente en automóviles, tractores, maquinaria de construcción, locomotoras de ferrocarril, vehículos blindados cisterna, petróleo perforación maquinaria, maquinaria de elevación y transporte, ventiladores, bombas y otros equipos.

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4 comentarios en “The Basics of Pneumatic and Hydraulic Transmission”

  1. ¡Gran artículo e ilustraciones! Las electroválvulas se utilizan eficazmente para controlar las emisiones de gases de efecto invernadero durante el suministro y el transporte de petróleo. Por ello, es importante tener en cuenta la medición del caudal y de las fugas a la hora de instalarlas.

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