Sistemes pneumàtics i hidràulics
Aquest bloc avalua el càlcul de forces, velocitats i cabals en circuits d'aire comprimit i d'oli, així com la lectura i el disseny d'esquemes amb simbologia normalitzada.
Principis i magnituds
- Principi de Pascal: la pressió es transmet íntegra en un fluid tancat. F = p·A i, en un cilindre, v = Q/A.
- Unitats: 1 bar = 10⁵ Pa = 0,1 MPa; 1 L/min = 1/60 000 m³/s. Potència hidràulica: P = p·Q.
- Pneumàtica: pressions de treball típiques de 6 bar, fluid compressible, ràpid però poc precís i poc adequat per mantenir càrregues grans. Oleohidràulica: 100–200 bar, fluid incompressible, forces grans i moviment estable.
Components i simbologia (ISO 1219)
- Grup de producció: compressor, dipòsit o acumulador, filtre, regulador de pressió i lubricador (conjunt FRL).
- Actuadors: cilindre de simple efecte (retorn per molla) i de doble efecte.
- Distribuïdors: el nombre de quadrats indica les posicions i el nombre de connexions per quadrat indica les vies (3/2, 5/2). L'accionament es dibuixa a un costat i el retorn a l'altre.
- Vàlvules reguladores de cabal unidireccionals per controlar la velocitat, i finals de cursa per a la seqüència.
Exemple resolt
Cilindre de doble efecte, D = 50 mm, diàmetre de l'haste d = 20 mm, p = 6 bar, η = 0,9, Q = 10 L/min.
- A_avanç = π·50²/4 = 1963 mm² = 1,963·10⁻³ m²; F = 600 000·1,963·10⁻³·0,9 = 1060 N.
- A_retrocés = 1963 − π·20²/4 = 1963 − 314 = 1649 mm²; F = 600 000·1,649·10⁻³·0,9 = 891 N.
- v = Q/A = (1,667·10⁻⁴)/(1,963·10⁻³) = 0,085 m/s, uns 8,5 cm/s. Raonament: en retrocedir, la pressió només actua sobre la corona circular, no sobre tota la secció.
Errors que costen punts
- Oblidar de restar l'àrea de l'haste en el retrocés.
- Barrejar bar amb Pa o cm² amb m².
- Dibuixar el distribuïdor amb un nombre de vies incorrecte.
- Proposar aire comprimit per a una càrrega gran mantinguda.