La energía fluida es el uso de fluidos bajo presión para generar, controlar y transmitir energía . La energía fluida se subdivide convencionalmente en hidráulica (que utiliza un líquido como aceite mineral o agua ) y neumática (que utiliza un gas como aire comprimido u otros gases). Aunque el vapor también es un fluido, la energía del vapor generalmente se clasifica por separado de la energía de los fluidos (lo que implica hidráulica o neumática). Los sistemas de aire comprimido y agua a presión alguna vez se utilizaron para transmitir energía desde una fuente central a usuarios industriales en áreas geográficas extendidas; Los sistemas de energía fluida hoy en día suelen estar dentro de un solo edificio o máquina móvil.
Los sistemas de energía hidráulica realizan el trabajo mediante un fluido presurizado que se apoya directamente sobre un pistón en un cilindro o en un motor de fluido. Un cilindro de fluido produce una fuerza que resulta en un movimiento lineal, mientras que un motor de fluido produce un par que resulta en un movimiento giratorio. Dentro de un sistema de potencia fluida, los cilindros y motores (también llamados actuadores ) realizan el trabajo deseado. Los componentes de control, como las válvulas, regulan el sistema.
Un sistema de potencia de fluido tiene una bomba impulsada por un motor primario (como un motor eléctrico o un motor de combustión interna) que convierte la energía mecánica en energía de fluido. El fluido presurizado es controlado y dirigido por válvulas hacia un dispositivo actuador como un cilindro hidráulico o neumático. cilindro , para proporcionar movimiento lineal, o un motor hidráulico o neumático , para proporcionar movimiento giratorio o par . El movimiento giratorio puede ser continuo o estar limitado a menos de una revolución.
Bombas dinámicas (desplazamiento no positivo)
Este tipo se utiliza generalmente para aplicaciones de flujo de alto volumen y baja presión. Dado que no son capaces de soportar altas presiones, tienen poca utilidad en el campo de la energía hidráulica. Su presión máxima está limitada a 250-300 psi (1,7 - 2,0 MPa). Este tipo de bomba se utiliza principalmente para transportar fluidos de un lugar a otro. Las bombas centrífugas y de hélice de flujo axial son los dos tipos más comunes de bombas dinámicas. [1]
Bombas de desplazamiento positivo
Este tipo se utiliza universalmente para sistemas de energía fluida. Con esta bomba, se inyecta una cantidad fija de fluido al sistema hidráulico por cada revolución del eje de la bomba. Estas bombas son capaces de superar la presión resultante de las cargas mecánicas del sistema, así como la resistencia al flujo debida a la fricción. Estas dos características son muy deseables en las bombas hidráulicas. Estas bombas también tienen las siguientes ventajas sobre las bombas de desplazamiento no positivo:
Los sistemas de energía fluida pueden producir alta potencia y fuerzas elevadas en pequeños volúmenes, en comparación con los sistemas impulsados eléctricamente. Las fuerzas que se ejercen se pueden controlar fácilmente dentro de un sistema mediante calibres y metros. En comparación con los sistemas que proporcionan fuerza a través de electricidad o combustible, se sabe que los sistemas de energía fluida tienen una larga vida útil si se mantienen adecuadamente. El fluido de trabajo que pasa a través de un motor de fluido proporciona inherentemente refrigeración del motor, que debe disponerse por separado para un motor eléctrico. Los motores de fluidos normalmente no producen chispas, que son una fuente de ignición o explosiones en áreas peligrosas que contienen gases o vapores inflamables.
Los sistemas de energía fluida son susceptibles a pérdidas de presión y flujo dentro de tuberías y dispositivos de control. Los sistemas de energía fluida están equipados con filtros y otras medidas para preservar la limpieza del fluido de trabajo. Cualquier suciedad en el sistema puede causar desgaste de los sellos y fugas, o puede obstruir las válvulas de control y provocar un funcionamiento errático. El fluido hidráulico en sí es sensible a la temperatura y la presión, además de ser algo compresible. Estos pueden hacer que los sistemas no funcionen correctamente. Si no se utiliza correctamente, puede producirse cavitación y aireación .
Las aplicaciones móviles de energía fluida están muy extendidas. Casi todos los vehículos de ruedas autopropulsados tienen frenos operados hidráulicamente o neumáticos . Los equipos de movimiento de tierras como bulldozers , retroexcavadoras y otros utilizan potentes sistemas hidráulicos para la excavación y también para la propulsión. Un sistema de potencia fluida muy compacto es la transmisión automática que se encuentra en muchos vehículos, que incluye un convertidor de par hidráulico .
La energía fluida también se utiliza en sistemas automatizados, donde las herramientas o piezas de trabajo se mueven o sujetan mediante energía fluida. Se pueden incluir válvulas de control de flujo variable y sensores de posición en un sistema de servomecanismo para máquinas herramienta de precisión. A continuación se muestra una lista más detallada de aplicaciones y categorías para las que se utiliza la energía fluida:
Este circuito funciona mediante sincronización. Cuando un cilindro alcanza un cierto punto, se activará otro, ya sea mediante una válvula de interruptor de límite hidráulico o por la acumulación de presión en el cilindro. Estos circuitos se utilizan en la fabricación. Un ejemplo de esto sería en una línea de montaje. Como se activa un brazo hidráulico para agarrar un objeto. Luego llegará a un punto de extensión o retracción, donde se activa el otro cilindro para enroscar una tapa o tapa sobre el objeto. De ahí el término sincronización .
En un circuito regenerativo se utiliza un cilindro de doble efecto. Este cilindro tiene una bomba que tiene un caudal fijo. El uso de un circuito regenerativo permite el uso de una bomba de menor tamaño para cualquier aplicación determinada. Esto funciona redirigiendo el líquido a la tapa en lugar de regresar al tanque [3] [ cita necesaria ] . Por ejemplo, en un proceso de perforación, un circuito regenerativo permitirá perforar a una velocidad constante y una retracción a una velocidad mucho más rápida. Esto le da al operador una producción más rápida y precisa. [ cita necesaria ]
Las combinaciones de control eléctrico de elementos de potencia hidráulica están muy extendidas en los sistemas automatizados. Una amplia variedad de elementos de medición, detección o control están disponibles en forma eléctrica. Estos se pueden utilizar para operar válvulas solenoides o servoválvulas que controlan el elemento de potencia del fluido. Se puede usar control eléctrico para permitir, por ejemplo, el control remoto de un sistema de energía fluida sin tender líneas de control largas hasta una válvula de control manual ubicada remotamente.