Tema 4 - Pneumàtica i Hidràulica

La pneumàtica i l'oleohidràulica

Hi ha dues tècniques molt utilitzades, basades precisament en l'utilització de l'aire i l'oli com a transmissors d'energia: la pneumàtica i l'oleohidràulica

La pneumàtica és el conjunt de tècniques basades en la utilització de l'aire comprimit com a fluid transmissor d'energia, per a l'accionament de màquines i mecanismes.

                                            Exemples de màquines pneumàtiques

  

L'oleohidràhulica és el conjunt de tècniques basades en la utilització de l'oli mineral com a fluid transmissor d'energia, per a l'accionament de màquines i mecanismes.

                                                Exemple de màquina hidràulica amb xeringues



Entre les aplicacions més usuals de l'aire comprimit podem considerar: martells i perforadors pneumàtics, eines de cargolar i descargolar, obertura de portes automàtiques, etc.

Els avantatges de la utilització de l'aire comprimit són:

• No és perillós, ja que no emet espurnes
• Es troba fàcilment disponible
• És un fluid net
• S'emmagatzema amb facilitat
• Es desplaça amb rapidesa per l'interior de conduccions.

 Entre les aplicacions més usuals de l'oleohidràulica podem considerar: grues, premses, elevadors, etc.

Els avantatges de la utilització de sistemes oleohidràulics són:

• Fàcil regulació de la velocitat
• Transmissió de grans potències
• Control de la posició
• Reversibilitat dels accionaments
• Protecció del sistema
• Possibilitat d'arrencada i aturada en càrrega
• Menys soroll

El circuit pneumàtic

Podem considerar un circuit pneumàtic com un conjunt d'elements disposats de tal manera que per mitjà d'aire comprimit realitzen un treball.
El subministrament de l'aire comprimit és el primer pas per aconseguir el funcionament dels circuits i les instal·lacions pneumàtiques. Comprèn la producció, el condicionament i la distribució de l'aire comprimit.

Elements d'un circuit pneumàtic

Producció de l'aire comprimit
La producció de l'aire comprimit la duen a terme els compressors. No obstant, és habitual que en una mateixa màquina s'integrin el compressor, el refrigerador i l'acumulador.

• Compressors: Els compressors són màquines rotatives mogudes per motors elèctrics o tèrmics de combustió interna, la funció dels quals és aspirar aire a pressió atmosfèrica i comprimir-lo a una pressió més elevada. Representen l'element central d'una instal·lació productora d'aire comprimit.

Compressor

• Refrigeradors: Un refrigerador és un tipus de bescanviador de calor format fonamentalment per una sèrie de tubs pels quals circula el fluid refrigerant, per exemple, aigua.
• Acumuladors: Un dipòsit acumulador emmagatzema aire comprimit per fer front a les puntes de demanda de consum i poder mantenir estable la pressió del circuit.

Acumulador

Condicionament de l'aire comprimit

L'aire procedent del compressor no és convenient utilitzar-lo directament, ja que pot contenir impureses que poden fer malbé el circuit, es per això que abans d'utilitzar-lo cal procedir a:

• Assecament: Si el constingut de vapor d'aigua que hi ha a l'aire és massa alt, llavors caldrà reduir-lo fent-lo passar per un assecador pneumàtic.
• Filtratge: En l'aire hi ha impureses sòlides que poden danyar el circuit, el filtre pneumàtic retè aquestes impureses.
• Regulació de la pressió: El regulador de la pressió és l'element que regula automàticament la pressió de sortida, ajustant-la al valor seleccionat.
• Lubrificació: Un dispositiu de lubrificació fa un últim tractament de lubrificació a l'aire amb l'objectiu de realitzar el greixat de les peces mòbils dels components pneumàtics.

Sovint aquests elements es troben formant un sol bloc anomenat grup d'acondicionament d'aire

Grup d'acondicionament d'aire

Distribució de l'aire comprimit
L'aire comprimit generat per l'unitat de producció es canalitza fins als punts d'utilització per mitjà de la xarxa de distribució, que és el conjunt de canonades emprades per connectar els diversos elements pneumàtics.



Actuadors pneumàtics
En una instal·lació pneumàtica els receptors són anomenats actuadors pneumàtics o elements de treball i la seva funció és transformar l'energia pneumàtica de l'aire comprimit en treball mecànic per a l'accionament de màquines i mecanismes.

Cilindres
Els cilindres són actuadors que fan el treball mitjançant moviments lineals i rectes que trensformen l'energia de l'aire comprimit en treball mecànic.
Es divideixen en tres grans categories, en funció del seu accionament i de la forma en que realitzen el treball:

• Cilindres de simple efecte: Només té una entrada de pressió i desenvolupa l'esforç en un únic sentit.
• Cilindres de doble efecte: L'aire comprimit exerceix la seva acció en les dues cambres del cilindre, d'aquesta forma pot realiktzar el treball en els dos sentits del moviment.
• Cilindres especials: Algunes aplicacions particulars necessiten cilindres especials, com cilindres de doble tija, antigir, etc.

Diferents tipus de cilindres

Actuadors de gir

Els actuadors de gir són emprats quan es necessita un moviment angular. Un altre element cada cop més popular és la pinça pneumàtica.

Actuador de gir

Motors pneumàtics

Els motors pneumàtics transformen l'energia pneumàtica en energia mecànica de rotació, en un procès similar i invers al de compressió. El tipus més utilitzat és el motor de paletes.

Motor pneumàtic

Elements de regulació i control

En una instal·lació pneumàtica o oleohidràulica és necessari comandar, regular i controlar la pressió, el cabal i el sentit de la circulació del fluid per aconseguir el moviment i el correcte funcionament de les parts operatives o motrius.

Vàlvules distribuïdores

Les vàlvules distribuïdores, anomenades també vàlvules de control direccional, són les encarregades de governar l'arrencada, l'aturada i el sentit del flux en un circuit pneumàtic o oleohidràulic.

Esencialment, es componen d'un cos, una part mòbil i uns elements d'accionament que permeten canviar l'estat de la vàlvula.

Diferents tipus de vàlvules distribuïdores

Vàlvules de control i regulació

Les vàlvules de control, regulació i bloqueig, dins de les limitacions que imposen l'energia pneumàtica i oleohidràulica, permeten d'ajustar les velocitats de desplaçament dels actuadors i regular la seva força. Dins d'un circuit pneumàtic/oleohidràulic fan les funcions d'elements de comandament.

• Vàlvules unidireccionals: Permeten la virculació del flux de fluid en un únic sentit.
• Vàlvules reguladores de cabal: Regulen el cabal d'alimentació.
• Vàlvules reguladores de pressió: Regulen la pressió d'entrada.
• Vàlvules limitadores de pressió: Impideixen superar la pressió màxima permesa pel sistema.
• Vàlvules d'escapament ràpid: Acceleren la velocitat dels cilindres.
• Vàlvules selectores de circuit: Compleixen la funció lògica OR
• Vàlvules de simultaneïtat: Compleixen la funció lògica AND

Captadors de senyal

Els captadors de senyal són dispositius encarregats de captar informació en un determinat moment i transmetre-la a l'equip pneumàtic/oleohidràulic.

El circuit oleohidràulic

                                           Components d'un circuit hidràulic

Un circuit oleohidràulic és un conjunt d'elements, disposats adequadament, que utilitzen oli mineral com a fluid transmissor d'energia, per realitzar un treball o executar una sèrie d'accions destinades a l'accionament de màquines o mecanismes.
Els components principals d'un circuit oleohidràulic son:

Grup generador de pressió hidràulica

És l'encarregat de la producció i control de l'energia hidràulica.

Dispositius de regulació i control

Per controlar, regular i distribuir l'oli s'empren les vàlvules, que permeten controlar aquests paràmetres.

• Vàlvula distribuidora 4/2: Governa cilindres de doble efecte.
• Vàlvula distribuidora 4/3: Governa cilindres de doble efecte i té una posició intermèdia.

Elements de treball

Són els elements que desenvolupen la força i el moviment necessaris en la instal·lació per dur a terme el treball requerit pel sistema.

• Cilindres: Fan el treball en direcció recte, hi han de simple efecte i de doble efecte.
• Motors oleohidràulics: Transformen l'energia hidràulica en energia mecànica rotativa.