Neumática e hidráulica: diseño de circuitos y análisis de componentes
Este bloque evalúa el manejo de magnitudes fluidas (presión, caudal, fuerza), la lectura y el trazado de circuitos con simbología ISO 1219 y la selección razonada de válvulas y actuadores.
Fundamentos
- Presión: p = F/A (Pa = N/m²); 1 bar = 10⁵ Pa. Caudal: Q = v·A; ecuación de continuidad Q = constante en un tubo. Principio de Pascal: la presión se transmite íntegra en un fluido encerrado.
- Neumática: aire comprimido a 6-10 bar, rápido, limpio y poco preciso, con fuerzas moderadas. Hidráulica: aceite a 50-300 bar, fuerzas muy altas, respuesta rígida y mayor coste.
Componentes
- Grupo de alimentación: compresor o bomba, motor, depósito, manómetro, válvula de seguridad y unidad FRL (filtro, regulador, lubricador).
- Válvulas distribuidoras: se nombran por número de vías y de posiciones (3/2, 5/2, 4/2). Indican accionamiento, retorno por muelle y pilotaje.
- Válvulas de bloqueo: antirretorno, selectora (OR, dos entradas y una salida) y de simultaneidad (AND).
- Regulación: estranguladora y reguladora de caudal unidireccional, que frena el escape.
- Actuadores: cilindros de simple y doble efecto, motores neumáticos e hidráulicos.
Diseño de circuitos
Mando directo (pulsador sobre electroválvula), mando indirecto con relé o PLC y mando secuencial. En un cilindro de doble efecto gobernado por una 5/2 monoestable, en reposo el vástago está recogido y al accionar sale.
Ejemplo resuelto
Cilindro de D = 50 mm con vástago de 20 mm a 6 bar (0,6 N/mm²). Avance: A = π·25² = 1.963 mm², F = 0,6 × 1.963 ≈ 1.178 N. Retroceso: A = π(25² − 10²) = 1.649 mm², F ≈ 989 N. Con rendimiento 0,9: 1.060 N y 890 N. El empuje útil es mayor en el avance porque el vástago reduce el área efectiva.
Errores que cuestan puntos
- Olvidar restar el área del vástago en el retroceso.
- Mezclar bar y Pa en el cálculo de fuerzas.
- Interpretar la válvula en la posición equivocada (se dibuja en reposo).
- Confundir la válvula selectora (OR) con la de simultaneidad (AND).