Neumática e hidráulica

En casi todas las máquinas hay aire comprimido: cilindros que empujan, pinzas que cogen piezas, ventosas que las levantan. Y donde hacen falta fuerzas muy grandes, como en prensas, plegadoras o máquinas de obra, hay hidráulica. Un técnico de mantenimiento tiene que saber leer un esquema neumático, reconocer cada válvula por su nombre y, sobre todo, trabajar sin dejar presión atrapada donde va a meter las manos.

Neumática e hidráulica: en qué se diferencian

De dónde sale el aire

El compresor llena un depósito a unos 7–10 bar. El aire pasa por un secador (para quitar el agua que se condensa) y llega por la red a cada máquina. A la entrada de la máquina hay siempre una unidad de mantenimiento:

• Válvula de corte con bloqueo: para quitar el aire y poder poner un candado al trabajar en la máquina.
• Filtro: retiene suciedad y agua. Su vaso se purga, a mano o solo.
• Regulador con manómetro: fija la presión de trabajo, normalmente unos 6 bar.
• Lubricador: cada vez menos usado, porque los componentes modernos vienen engrasados de fábrica.
• Válvula de arranque progresivo: deja entrar el aire poco a poco al conectar, para que los cilindros no den un golpe.

Los cilindros

• Simple efecto: el aire empuja en un sentido y un muelle lo devuelve. Gasta menos aire, pero tiene menos carrera y fuerza.
• Doble efecto: el aire empuja en los dos sentidos. Es el más usado.

La fuerza teórica es la presión por la superficie del émbolo: F = p × A. Con 6 bar (0,6 N/mm²) y un cilindro de 50 mm de diámetro (1963 mm²), avanza con unos 1180 N. Al retroceder empuja menos, porque el vástago quita superficie: con un vástago de 20 mm, unos 990 N. En la práctica sale algo menos por el rozamiento.

Para saber dónde está el cilindro se usan detectores magnéticos en la ranura de la camisa (detectan el imán del émbolo) o finales de carrera mecánicos.

Las válvulas distribuidoras

Se nombran con dos números: vías / posiciones. Una 5/2 tiene cinco conexiones y dos posiciones.

• 3/2: para cilindros de simple efecto, ventosas o para dar o quitar aire a algo.
• 5/2: para cilindros de doble efecto. La más común.
• 5/3: tres posiciones; en la del centro, según el tipo, deja las dos cámaras cerradas, a escape o con presión. Sirve para parar el cilindro a mitad de carrera.

Las conexiones van numeradas (ISO 5599): 1 presión, 2 y 4 salidas de trabajo, 3 y 5 escapes, y 12 y 14 los pilotajes (el 14 pone en comunicación el 1 con el 4).

Según cómo vuelve, una válvula es monoestable (un muelle la devuelve a reposo al quitar la señal) o biestable (se queda en la última posición: tiene memoria). Se accionan a mano, con un rodillo, con aire (pilotaje) o con un electroimán (electroválvula), que es lo habitual cuando manda un PLC.

Regular la velocidad

La velocidad de un cilindro se regula con reguladores de caudal unidireccionales, y lo correcto es estrangular el aire que sale (regulación en el escape). Así el cilindro avanza empujado por un lado y frenado por el otro, de forma estable. Si se estrangula la entrada, el émbolo avanza a tirones.

Secuencias y el diagrama espacio-fase

Una secuencia se escribe con letras y signos: A+ B+ A− B− quiere decir «sale A, sale B, entra A, entra B». El diagrama espacio-fase dibuja la posición de cada cilindro paso a paso y es la forma más clara de ver qué detector manda cada movimiento. Algunas secuencias, como A+ B+ B− A−, tienen señales que se pisan (una orden sigue activa cuando ya debería mandar la contraria) y necesitan memorias o un PLC para resolverse. Puedes probar una secuencia en el simulador de neumática.

Cuánto aire gasta

El consumo de un cilindro por ciclo es su volumen por la presión absoluta: Q ≈ A × carrera × (p + 1), con p en bar. Un cilindro de 50 mm y 200 mm de carrera a 6 bar gasta unos 2,7 litros de aire libre en cada avance. Las fugas de la red suelen gastar más que muchas máquinas juntas: buscarlas y repararlas es de lo que más ahorra.

Hidráulica: lo básico

• Bomba: de engranajes, de paletas o de pistones. Da caudal; la presión aparece cuando algo se opone.
• Válvula limitadora de presión: obligatoria. Si la presión sube del valor ajustado, devuelve el aceite al depósito y protege la instalación.
• Distribuidores 4/3: los más usados. Su posición central decide qué pasa en reposo: centro cerrado (el cilindro queda bloqueado), centro tándem (la bomba descarga al depósito sin presión) o centro abierto.
• Acumuladores: guardan aceite a presión con gas. Siguen teniendo presión con la bomba parada.
• Aceite: trabaja bien entre unos 40 y 60 °C, y la suciedad es la primera causa de averías: los filtros son mantenimiento obligado.

Seguridad

• Quitar la presión no es apagar. Antes de soltar un racor o meter las manos: cerrar y bloquear la válvula de corte, descargar el aire o el aceite y comprobar en el manómetro que está a cero.
• La presión se queda atrapada en cilindros con válvulas de centro cerrado, antirretornos pilotados y acumuladores. Una pieza puede moverse sola al soltar un tubo.
• Un chorro de aceite a presión atraviesa la piel. Una inyección de aceite es una urgencia médica aunque parezca un pinchazo. Nunca se busca una fuga pasando la mano.
• El aire comprimido no es para limpiarse la ropa ni la piel. Puede meter aire en la sangre o en los ojos.

Errores típicos

• Desmontar un tubo con la instalación en presión porque «la máquina está parada».
• Regular la velocidad estrangulando la entrada y que el cilindro vaya a tirones.
• Cambiar una válvula monoestable por una biestable (o al revés) sin pensar qué pasa al cortar la corriente.
• Calcular la fuerza de retroceso con la superficie entera del émbolo.
• Subir la presión del regulador para «arreglar» un cilindro lento, en vez de buscar la fuga o el regulador cerrado.

Resumen

• Neumática: aire a unos 6 bar, rápida y limpia. Hidráulica: aceite a 100–300 bar, fuerza y precisión.
• Una válvula se nombra por vías/posiciones; la 5/2 manda un cilindro de doble efecto.
• Monoestable vuelve a reposo; biestable recuerda la última posición.
• F = p × A; al retroceder, la superficie del vástago no cuenta.
• La velocidad se regula estrangulando el escape.
• Antes de trabajar: cortar, bloquear, descargar y comprobar que la presión es cero.