Aquí se explica por qué los sistemas de potencia neumáticos son superiores a los sistemas hidráulicos cuando se trata de velocidad, rendimiento y fiabilidad.
Tanto los sistemas hidráulicos como los neumáticos se utilizan para hacer funcionar la maquinaria que encontramos en nuestro día a día, desde los frenos de los coches y los equipos de construcción hasta los ascensores y las puertas automatizadas de los trenes de cercanías y los autobuses.
Aunque los circuitos de potencia hidráulica y neumática tienen una serie de similitudes mecánicas, e incluso comparten algunos componentes integrales que incluyen bombas específicas y un conjunto de válvulas que dirigen el flujo, proporcionando el control de la fuerza y la velocidad de los actuadores.
Aún así, los usuarios finales de muchos tipos de máquinas pueden preguntarse qué tipo de sistema es mejor para sus aplicaciones específicas. Siga leyendo para conocer las diferencias clave entre los sistemas de potencia hidráulica y neumática.
Cómo funcionan los sistemas hidráulicos
Los sistemas hidráulicos aplican presión al fluido para generar potencia. Una bomba mueve la energía mecánica en el sistema transportando el fluido -generalmente un aceite hidráulico o un lubricante sintético- a un depósito, donde se almacena el fluido y se elimina el material residual, incluido el aire y otras partículas de humedad.
A continuación, se ejerce presión contra un lado del depósito, forzando el líquido a través de válvulas mediante métodos eléctricos, manuales, hidráulicos, neumáticos o mecánicos. El fluido es forzado contra un actuador, como un motor hidráulico, un cilindro o un pistón en el lado opuesto del depósito. La energía se transfiere al actuador y se convierte de energía hidráulica en energía mecánica, forzando al actuador a moverse.
Debido a la presión ejercida a través del fluido, el actuador no es capaz de moverse en la dirección opuesta a menos que la presión sea liberada por un operador del sistema. Si el actuador es un pistón que se utiliza, por ejemplo, para elevar las puntas de una carretilla elevadora, las puntas permanecerán elevadas hasta que se libere la presión hidráulica.
Las ventajas y desventajas de los sistemas hidráulicos
Dado que el aceite hidráulico sólo se comprime aproximadamente un 0,5% por cada 1000 PSI, se considera no elástico, o no compresible. La ventaja de la incapacidad de un fluido para disminuir su volumen en respuesta a la presión es que actúa como un medio más eficiente para la transferencia de energía. Se pierde poca energía por la compresión del fluido en las válvulas, por lo que la transferencia de energía hidráulica a energía mecánica en el actuador es muy eficiente.
Debido a su inelasticidad y a su alto módulo de volumen, el aceite hidráulico ofrece una mayor densidad de potencia que los medios como el aire, lo que se traduce en un alto rendimiento a altas presiones. Según los expertos de Mobile Hydraulics Tips, de hecho, el funcionamiento de un sistema hidráulico a 10.000 PSI puede dañar menos el rendimiento de la máquina que el funcionamiento de un sistema neumático similar a 300 PSI.
El mayor inconveniente de muchos sistemas hidráulicos tiene que ver con el reto de transportar el aceite no elástico a través de las válvulas y los sistemas de tuberías.
En comparación con el aire comprimido utilizado en los sistemas neumáticos, el aceite hidráulico se enfrenta a altas tasas de resistencia y elevadas pérdidas de energía cuando fluye a través de espacios restringidos. Por ello, si los componentes de un sistema hidráulico están mal ajustados o su tamaño no se corresponde con los caudales deseados, los operadores sufrirán importantes pérdidas de energía y de costes en cada aplicación.
Cómo funcionan los sistemas neumáticos
Los sistemas neumáticos funcionan de forma muy parecida a los sistemas hidráulicos. En general, requieren un compresor de aire, que aspira el aire atmosférico a través de una válvula de admisión y alimenta el aire en un tanque receptor.
Entonces se aplica presión al aire dentro del tanque receptor. Los gases, a diferencia de los fluidos, se pueden comprimir, lo que permite alcanzar fácilmente una alta densidad de presión mediante el ejercicio de la fuerza. El aire se comprime y pasa a una red de tuberías y válvulas que dirigen el flujo de aire hacia un actuador. El actuador volverá a transferir la energía en energía mecánica para iniciar el movimiento, al igual que con un sistema hidráulico.
Por qué los sistemas neumáticos superan a los hidráulicos
Si bien los sistemas hidráulicos pueden garantizar menos pérdidas de energía durante el funcionamiento, en general, los sistemas neumáticos garantizan un menor coste inicial, menos exigencias de mantenimiento, mayor durabilidad y un mayor grado de fiabilidad mecánica, lo que los convierte en la opción más rentable a largo plazo.
Además, el aire comprimido tiene la ventaja única de la velocidad: a diferencia del aceite hidráulico, cuando el aire se libera, se expande a gran velocidad y fuerza, lo que permite velocidades de accionamiento mucho mayores. Por lo tanto, los sistemas neumáticos ofrecen mayores posibilidades de aplicación y son la opción obvia para las aplicaciones que requieren alta velocidad y precisión.
Los sistemas neumáticos pueden facilitar eficazmente la mayoría de las aplicaciones a escala industrial que requieren movimientos como la sujeción, el posicionamiento, el prensado, la elevación, la clasificación y el apilamiento, como los que se ven en las instalaciones de fabricación, montaje y distribución. Otras modificaciones del sistema pueden aumentar la precisión con la que funciona un sistema neumático, lo que permite aplicaciones que requieren etiquetado, corte, engarzado o estampado.
Debido a su durabilidad, rendimiento superior y capacidad para suministrar energía a los actuadores a alta velocidad, los sistemas neumáticos siguen siendo una de las opciones más fiables para alimentar todo tipo de aplicaciones, desde los sistemas de transporte de cercanías y la extracción de gas natural hasta los dispositivos de tecnología agrícola que pueden ordeñar una vaca de forma autónoma.