Hidràulica i pneumàtica 2016

Introducció

Circuits hidràulics

Què és un circuit hidràulic

Un circuit hidràulic és un conjunt d'elements pel qual circula un fluid hidràulic (generalment oli) que reuneix les següents condicions: és impulsat per una bomba hidràulica, que recull el fluid d'un dipòsit, i l'impulsa per unes canonades, on es realitza un control, per acabar en uns elements que transformen el cabal hidràulic en moviment, i per mitjà d'altres canonades retorna al dipòsit.

El fluid hidràulic normalment és un oli mineral, ja que és l'únic fluid que pot reunir la sèrie de requisits que es detallen.

-Funcions que realitza:

Transmetre la pressió.
Lubrificar les parts mòbils dels equips.
Refrigerar, és a dir, derivar la calor generada per la transformació d'energia.
Amortitzar les vibracions causades pels pics de pressió.
Protegir contra la corrosió.
Eliminar partícules abrasives.
En algunes aplicacions, per exemple, la mineria, les màquines que treballen a temperatura elevada o instal·lacions elèctriques, és de difícil inflamació.
Transmetre senyals.

Actualment s'utilitza en molts àmbits: industrials, automobilístics, aeronàutics, etc...

Elements d'un circuit hidràulic

Bombes hidràuliques

Una bomba hidràulica, és una maquina que impulsa un liquid, aquest liquid pot ser un fluid tot sol o una mescla de fluids. Quan s'incrementa l'energia del fluid, s'augmenta la seva pressió, la seva velocitat o la seva altura, totes elles relacionades segons el principi de Bernoulli.

En general, una bomba s'utilitza per incrementar la pressió d'un líquid afegint energia al sistema hidràulic , per a moure el fluid d'una zona de menor pressió o altitud a una altra de major pressió o altitud. Les bombes hidràuliques es classifiquen en:

Segons el principi de funcionament

Bombes de desplaçament positiu o volumètriques, en les que el principi de funcionament està basat en la hidrostàtica, de manera que l'augment de pressió es realitza per l'empenta de les parets de les cambres que varien el seu volum.

A més aquests tipus de bombes poden subdividir-se en:

Bombes de èmbol alternatiu, en les que hi ha un o diversos compartiments fixes, però de volum variable, per l'acció d'un èmbol o d'una membrana. En aquestes màquines el moviment del fluid és discontinu i els processos de càrrega i descàrrega es fan per vàlvules que obren i tanquen alternativament.

Bombes volumètriques rotatives o rotoestàtiques, en les quals una massa fluida és confinada en un o diversos compartiments que es desplacen des de la zona d'entrada (de baixa pressió) fins a la zona de sortida (d'alta pressió) de la màquina.

Bombes rotodinàmiques, en les que el principi de funcionament és basat en l'intercanvi de quantitat de moviment entre la màquina i el fluid, aplicant la hidrodinàmica. En aquest tipus de bombes hi ha un o diversos rodets que giren generant un camp de pressions en el fluid.

Aquestes turbomàquines hidràuliques generadores es poden classificar en:

Radials o centrífugues, quan el moviment del fluid segueix una trajectòria perpendicular al eix del rodet impulsor. Axials, quan el fluid passa pels canals dels rodets seguint una trajectòria continguda en un cilindre. Diagonals o helicocentrífugues quan la trajectòria del fluid es realitza en una altra direcció entre les anteriors, és a dir en un conus axial amb l'eix del rodet.

Segons el tipus d'accionament

Electrobombes. Genéricament, són aquelles accionades per un motor elèctric, per a distingir-les de les motobombes, habitualment accionades per motors de explosió Bombes pneumàtiques que són bombes de desplaçament positiu en les que l'energia d'entrada és neumàtica, normalment a partir d'aire comprimit. Bombes d'accionament hidràulic, com la bomba d'ariet o la sínia. Bombes manuals. Un tipus de bomba manual és la bomba de balancí.

Elements de control

Els elements de control anomenats també vàlvules,s'encarreguen de controlar la pressió, el cabal o de distribuir l'oli segons la maniobra que ens interessi.

Les vàlvules dirigeixen o regulen l'encesa, l'aturada i la direcció, així com la pressió o el cabal del fluid enviat pel compressor o emmagatzemat en un dipòsit.

Per identificar el tipus de vàlvula, em de conèixer el seu nombre d'orificis i les posicions de treball en les que pot funcionar. Generalment les vàlvules tenen dues posicions: la posició de repòs i la posició de treball.

Elements de maniobra

Dintre dels elements de maniobra tenim principalment dos tipus de mecanismes:

Cilindres hidràulics, transformen en moviment rectilini l'energia del circuit. En totes les seves versions, de simple efecte, doble efecte, amb amortització final, etc.

Motors Hidràulics, transformen l'energia en moviment circular. També existeixen moltes versions, ja que tan sols cobreixen angles o que tenen caudal variable.

Depòsit

Part molt important del circuit, que a més de contenir el fluid també serveix per:

La seva adequació
Eliminació d'aire
Escumes
Refrigeració

Al tub d'aspiració de la bomba acostuma a haver-hi un filtre per l'eliminació de les partícules produïdes pel desgast.

Usos dels circuits hidràulics

Aquest sistema es fa servir per controlar el flux del fluid ( com en una xarxa de canonades de refredament en un sistema termodinàmic ) o controlar la pressió del fluid ( com en els amplificadors hidràulics ).

La teoria de circuits hidràulics funciona millor quan els elements (components passius com ara canonades o línies de transmissió o components actius com a fonts d'alimentació o bombes ) són discrets i lineals. El que normalment indica que l'anàlisi de circuits hidràulics funciona millor per a tubs llargs i prims amb bombes separades , tal com es troben en els sistemes de flux de processos químics o dispositius de microescala.

El circuit comprèn dels següents elements :

components actius:

Unitats d'alimentació

Línies de Transmissió

mànegues Hidràuliques

components passius:

cilindres hidràulics

Fluid hidràulic

El fluid hidràulic, normalment és un oli mineral, ja que és l'únic fluid que pot reunir la sèrie de requisits que es detallen.

Transmetre la pressió.

Lubrificar les parts mòbils dels equips.

Refrigerar, és a dir, derivar la calor generada per la transformació d'energia.

Amortitzar les vibracions causades pels pics de pressió.

Protegir contra la corrosió.

Eliminar partícules abrasives.

Transmetre senyals.

En algunes aplicacions, per exemple, la mineria, en màquines que treballen a temperatura elevada o instal·lacions elèctriques, és de difícil inflamació.

Circuits pneumàtics

Què és un circuit pneumàtic

Un circuit pneumàtic és un conjunt de components interconnectats que converteixen un gas comprimit,normalment aire, en un treball mecànic el qual aplica una força que produeix un moviment. Per produir aquest moviment el circuit a de contenir un compressor o un tanc alimentat per un compressor, un diposit i canonades. Esta format per:

Un generador d'aire comprimit, un generador d'aire comprimit es el dispositiu que comprimeix l'aire de l'atmosfera fins que arriba a la pressió necessària.
Tuberies per les quals es mou l'aire.
Els actuadors, com els cilindres i els motors, que son els encarregats de convertir els tubs en èmbols i mourer-los per accionar el circuit
Els elements de control, com les vàlvules distribuïdores. Les vàlvules obren o tanquen el pas de l'aire
Els perns elèctrics que serveixen per les portes dels mitjans de transports.
Un compresor
Una atmosfera oberta(Per retornar el gas empleat al compressor)

Les següents eines empleen aire comprimit, però normalment no son part de un circuit pneumàtic:

Armes(Pistoles, metralletes...)
Cohet
Refrigeradors
Motors de combustió interna
Bombones d'oxigen

Elements d'un circuit pneumàtic

Compressors

Un compressor és una màquina que augmenta la pressió d'un fluid mentre que redueix el seu volum.

Els Compressors centrífugs fan servir un disc o roda rotativa dins d'una carcasa, de manera que al girar, força el pas de l'aire en direcció radial.

Els compressors de flux axial són compressors rotatius dinàmics que fan servir cascades per comprimir el fluid operant.

Les cascades de perfils aerodinàmics se situen en etapes, normalment per parells: cada etapa disposa d'una cascada d'àleps rotatius i es complementa amb una cascada d'àleps estàtics. Els perfils aerodinàmics, també anomenats àleps o rotor en conjunt, acceleren el fluid. La part estàtica, també anomenada estator converteixen l'energia cinètica adquirida en energia de pressió i canvien la direcció del fluid, preparant i redirigint d'aquesta manera el flux per a la següent etapa.

Els Compressors alternatius fan servir pistons moguts per un cigonyal. Poden ser estacionaris o portàtils, d'una o diverses etapes i posats per un motor elèctric o un motor de combustió interna.

Els compressors de caragol fan servir dos caragols helicoïdals rotatius entramats com a compressor de desplaçament positiu, per a forçar el gas a comprimir-se reduint-ne el volum.

Els compressors de paletes consisteixen en un rotor amb un nombre determinat d'àleps muntats als allotjaments radials del rotor. El rotor està muntat excèntricament a una carcassa major que ell, que pot ser circular o més complexa. Quan el rotor gira, les paletes llisquen enfora i endins dels allotjaments, sempre en contacte am la paret de la carcassa gràcies a uns molls als allotjaments del rotor.[1] D'aquesta manera, es va reduint el volum del gas admès a cada cicle gràcies a l'excentricitat de la màquina. Aquestos compressors són, juntament amb els de pistó, els més vells de les tecnologies de compressió.

Un compressor d'espiral fa servir dos àleps amb forma d'espiral interposats per a bombejar o comprimir fluids i gasos.

Elements de maniobra

Dipòsit i Canonades

Dipòsit: Acumula l'aire comprimit que ha produït el compressor, i el refreda. A més inclueix elements per controlar les condicions de l'aire.

Funcions: Contenir el fluid d'un sistema hidraulic, evacuar la calor, sedimentació, separació de l'aire i separació de l'aigua.

Canonades: S'utilitzen per quan la distància del generedor de pressió i la toma es massa gran.

Funcions: Transportar oli hidràulic a llargues distàncies.

Usos dels circuits pneumàtics

Els circuits pneumàtics i hidràulics es solen utilitzen per moure i fer funcionar mecanismes.

Maquinària de gran potència: grans màquines com les excavadores, les perforadores de túnels, les premses industrials, etc. , fan servir fonamentalment circuits hidràulics.

Producció industrial automatitzada: en els processos de fabricació es fan servir circuits pneumàtics i hidràulics per realitzar la transferència i posicionament de peces i productes.

Accionaments en robots: Per produir els moviments de les articulacions d'un robot industrial i de les atraccions de fira, s'empren principalment sistemes de pneumàtica.

Màquines i eines d'aire comprimit. eines com el martell pneumàtic , els tornavisos pneumàtics o les màquines para pintar a pistola, són exemples l'ús de la pneumàtica.