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 de vapor generalmente se clasifica por separado de la energía fluida (lo que implica hidráulica o neumática). Los sistemas de aire comprimido y presión de agua alguna vez se usaron para transmitir energía desde una fuente central a usuarios industriales en áreas geográficas extensas; los sistemas de energía fluida actuales generalmente se encuentran dentro de un solo edificio o máquina móvil.
Los sistemas de energía hidráulica realizan el trabajo mediante un fluido presurizado que actúa directamente sobre un pistón en un cilindro o en un motor hidráulico. Un cilindro hidráulico produce una fuerza que da como resultado un movimiento lineal, mientras que un motor hidráulico produce un par que da como resultado un movimiento rotatorio. En un sistema de energía hidráulica, los cilindros y motores (también llamados actuadores ) realizan el trabajo deseado. Los componentes de control, como las válvulas, regulan el sistema.
Un sistema de energía fluida 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 fluida. El fluido presurizado es controlado y dirigido por válvulas hacia un dispositivo actuador, como un cilindro hidráulico o un cilindro neumático , para proporcionar un movimiento lineal, o un motor hidráulico o un motor neumático , para proporcionar un movimiento rotatorio o un par motor . El movimiento rotatorio puede ser continuo o estar limitado a menos de una revolución.
Bombas dinámicas (no de desplazamiento positivo)
Este tipo se utiliza generalmente para aplicaciones de baja presión y alto caudal. Dado que no son capaces de soportar altas presiones, se utilizan poco en el campo de la energía de fluidos. 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 de hélice de flujo axial y centrífugas son los dos tipos más comunes de bombas dinámicas. [1]
Bombas de desplazamiento positivo
Este tipo se utiliza universalmente en sistemas de propulsión hidráulica. Con esta bomba, se inyecta una cantidad fija de fluido en el sistema hidráulico por cada revolución del eje de la bomba. Estas bombas son capaces de superar la presión resultante de las cargas mecánicas en el sistema, así como la resistencia al flujo debido a la fricción. Estas dos características son muy deseables en las bombas de propulsión hidráulica. Estas bombas también tienen las siguientes ventajas sobre las bombas de desplazamiento no positivo:
Los sistemas de energía hidráulica pueden producir alta potencia y altas fuerzas en pequeños volúmenes, en comparación con los sistemas accionados eléctricamente. Las fuerzas que se ejercen se pueden monitorear fácilmente dentro de un sistema mediante medidores y medidores. En comparación con los sistemas que proporcionan fuerza a través de electricidad o combustible, se sabe que los sistemas de energía hidráulica tienen una larga vida útil si se mantienen adecuadamente. El fluido de trabajo que pasa a través de un motor hidráulico proporciona inherentemente refrigeración del motor, que debe disponerse por separado para un motor eléctrico. Los motores hidráulicos normalmente no producen chispas, que son una fuente de ignición o explosiones en áreas peligrosas que contienen gases o vapores inflamables.
Los sistemas hidráulicos son susceptibles a pérdidas de presión y caudal en las tuberías y los dispositivos de control. Los sistemas hidráulicos están equipados con filtros y otras medidas para preservar la limpieza del fluido de trabajo. Cualquier suciedad en el sistema puede provocar el 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. Esto puede provocar que los sistemas no funcionen correctamente. Si no funcionan correctamente, pueden producirse cavitación y aireación .
Las aplicaciones móviles de la energía hidráulica están muy extendidas. Casi todos los vehículos con ruedas autopropulsados tienen frenos operados hidráulicamente o neumáticamente . Los equipos de movimiento de tierras, como las excavadoras , las retroexcavadoras y otros, utilizan potentes sistemas hidráulicos para excavar y también para propulsarse. Un sistema de energía hidráulica muy compacto es la transmisión automática que se encuentra en muchos vehículos, que incluye un convertidor de par hidráulico .
La energía hidráulica también se utiliza en sistemas automatizados, donde se mueven o sujetan herramientas o piezas de trabajo mediante energía hidráulica. Las válvulas de control de caudal variable y los sensores de posición se pueden incluir en un sistema de servomecanismo para máquinas herramienta de precisión. A continuación, se incluye una lista más detallada de aplicaciones y categorías para las que se utiliza la energía hidráulica:
Este circuito funciona mediante sincronización. Cuando un cilindro llega a un punto determinado, se activa otro, ya sea por 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. Cuando se activa un brazo hidráulico para agarrar un objeto, llega a un punto de extensión o retracción, donde se activa el otro cilindro para enroscar una tapa o un tapón 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 una salida fija. El uso de un circuito regenerativo permite el uso de una bomba de menor tamaño para cualquier aplicación determinada. Esto funciona redirigiendo el fluido hacia la tapa en lugar de volver al tanque [3] [ cita requerida ] . Por ejemplo, en un proceso de perforación, un circuito regenerativo permitirá perforar a una velocidad constante y retraer a una velocidad mucho más rápida. Esto le brinda al operador una producción más rápida y precisa. [ cita requerida ]
Las combinaciones de control eléctrico de elementos de potencia de fluidos están muy extendidas en los sistemas automatizados. Existe una amplia variedad de elementos de medición, detección o control disponibles en forma eléctrica. Estos se pueden utilizar para operar válvulas solenoides o servoválvulas que controlan el elemento de potencia de fluidos. El control eléctrico se puede utilizar para permitir, por ejemplo, el control remoto de un sistema de potencia de fluidos sin tender largas líneas de control hasta una válvula de control manual ubicada en un lugar remoto.