10 diferencias entre hidráulica y neumática

A la hora de comprarse una máquina o herramienta, es esencial conocer la diferencia entre neumática e hidráulica para una buena aplicación. La neumática utiliza aire comprimido a menor presión, generando más ruido pero permitiendo mayor velocidad de accionamiento. La hidráulica usa líquidos a alta presión, logrando más fuerza pero con menores velocidades.

La neumática suele implicar menores costes y mantenimiento, aunque la hidráulica es más adecuada para ambientes explosivos. En resumen, la elección entre neumática o hidráulica dependerá de los requerimientos específicos, pero conocer bien sus características ayudará a seleccionar la opción más eficiente en cada caso.

Índice

• Hidráulica y neumática
• Ventajas de la hidraúlica sobre la neumática

Hidráulica y neumática

Una de las principales diferencias entre neumática e hidráulica en una máquina viene en función de la naturaleza de los fluidos que utilizan. Las primeras emplean aire comprimido, mientras que las segundas, usan aceites o similares. Las distintas propiedades entre la mecánica hidráulica y neumática hace que las diferencias entre neumática e hidráulica, sean notables en cuanto a su funcionamiento y rendimiento.

Los sistemas hidráulicos son más utilizados en aquellas operaciones donde se requiera una fuerza muy elevada, mientras que los neumáticos son más usados en máquinas destinadas a procesos automatizados.

Los sistemas neumáticos pueden considerarse apropiados para fuerzas que superen las 3 tnf, aunque su óptimo rendimiento se realiza en aquellas que comprenden los 1,2. Por ello, se usan en pequeños motores, herramientas neumáticas Bosch, sistemas de embalaje, etc.

Los hidráulicos son perfectos para grandes esfuerzos, como motores de par elevado, actuadores lineales, prensas, maquinaria de obra pública, industria aeronáutica y naval, sistemas de transporte, etc. Pero estas no son las únicas diferencia entre hidraulica y neumatica existentes, si queremos establecer una comparación hidraulica y neumatica, debemos considerar más aspectos. Estos son los más significativos:

Velocidad y potencia

Los sistemas hidráulicos pueden alcanzar potencias muy elevadas, del orden de decenas o incluso cientos de caballos de potencia. Esto se debe a que utilizan líquidos a presiones muy altas, del orden de decenas e incluso cientos de bares. Al usar líquidos incompresibles, la potencia se transmite de forma muy eficiente.

Por el contrario, los sistemas neumáticos trabajan con aire comprimido, que al ser un gas comprimen, limitando la potencia máxima que se puede alcanzar. Suelen trabajar entre 6 y 10 bares, por lo que las potencias máximas son más modestas, del orden de algunos caballos de potencia.

Sin embargo, en cuanto a velocidad ocurre lo contrario. Los sistemas neumáticos son capaces de alcanzar velocidades muy elevadas, superiores a los sistemas hidráulicos equivalentes. Esto se debe a que el aire se desplaza muy rápidamente por las tuberías y no opone tanta resistencia como los líquidos viscosos usados en hidráulica.

Longevidad

Los sistemas neumáticos suelen presentar una mayor longevidad en comparación con los sistemas hidráulicos, siempre y cuando se realice un correcto mantenimiento. Esto se debe a que los componentes neumáticos, al trabajar con aire comprimido, sufren un desgaste menor que en los sistemas hidráulicos.

Además, al no haber líquido, se evitan problemas como fugas o deterioro del fluido, comunes en hidráulica. Sin embargo, los sistemas hidráulicos cuentan con una ventaja en cuanto a la disponibilidad de repuestos y la facilidad de reparación. Como esta tecnología lleva más tiempo implantada, es posible encontrar recambios con mayor facilidad.

Reparar fugas o cambiar mangueras es relativamente sencillo en comparación con reparaciones más complejas en neumatica e hidraulica.

Factores medioambientales

Los sistemas hidráulicos y neumáticos tienen diferentes impactos medioambientales:

• Contaminación por fugas: Los sistemas hidráulicos utilizan aceites y otros líquidos que pueden contaminar en caso de pérdidas o fugas. Los derrames accidentales deben limpiarse rápidamente para minimizar el daño.
• Contaminación acústica: Los sistemas neumáticos producen mayor ruido por el escape de aire comprimido a alta presión. Este ruido puede ser molesto y requerir medidas de aislamiento acústico.
• Eficiencia energética: La neumática suele tener menor eficiencia en el uso de la energía que la hidráulica. El compresor consume mucha electricidad.
• Reciclaje: El aire comprimido es más fácil de gestionar al final de la vida útil. Los aceites hidráulicos deben reciclarse adecuadamente.
• Seguridad: La neumática es más segura en ambientes explosivos al no manejar líquidos inflamables.

Mantenimiento

Los sistemas neumáticos presentan ventajas significativas frente a los sistemas hidráulicos en cuanto a costes de mantenimiento:

• Los componentes neumáticos sufren menor desgaste al trabajar con aire en lugar de líquido. Por tanto, requieren menos sustituciones de piezas.
• Al no haber líquido, se evitan fugas, por lo que no hay que reparar tuberías ni reponer fluido con tanta frecuencia.
• Los filtros de aire son más baratos y fáciles de cambiar que los filtros de aceite hidráulico.
• Las purgas y cambios de aceite hidráulico deben hacerse periódicamente según las especificaciones.
• La neumática no requiere análisis de la calidad del fluido ni reposición por degradación.
• Las comprobaciones de estanqueidad son más simples al carecer de circuitos de líquido.

Precio de compra

En términos generales, el precio de adquisición de sistemas neumáticos suele ser inferior al de sistemas hidráulicos equivalentes. Esto se debe a diversos factores:

• Los componentes neumáticos como cilindros, válvulas y tuberías tienen un coste menor que los componentes hidráulicos con las mismas prestaciones.
• Los grupos de generación neumática (compresores y tratamiento de aire) son más simples y baratos que los grupos de generación hidráulica.
• La instalación neumática requiere menos accesorios y tiene un montaje más sencillo en comparación a la hidráulica.
• El diseño de circuitos neumáticos tiende a ser más sencillo debido a la compresibilidad del aire.
• El mercado ofrece más opciones y competencia en productos neumáticos estándar a precios competitivos.

No obstante, a igualdad de prestaciones, la diferencia de precio entre ambas tecnologías se acorta. Además, el coste inicial puede verse compensado por otros factores como el mantenimiento o la eficiencia energética a largo plazo. Pero en términos generales, la neumática permite sistemas más económicos en la mayoría de aplicaciones.

Sistema abierto o cerrado

Existe una diferencia fundamental entre los sistemas hidráulicos y neumáticos en cuanto a si operan en circuito cerrado o abierto:

• Los sistemas hidráulicos operan según un circuito cerrado, en el que el líquido se bombea de un depósito a las válvulas y actuadores, y luego vuelve al depósito para volver a circular. Esto permite aprovechar la ley de Pascal y transmitir fuerza de forma hidrostática.
• Los sistemas neumáticos operan según un circuito abierto, en el que el aire comprimido pasa de los compresores a los elementos neumáticos, y luego se descarga directamente a la atmósfera. El aire no recircula ni regresa a los compresores.

Esta diferencia se debe a la compresibilidad del aire, que impide un aprovechamiento óptimo de la energía si se hiciera recircular en un circuito cerrado. Por tanto, mientras que la hidráulica se beneficia de operar como un sistema cerrado, la neumática debe funcionar siempre en bucle abierto debido a las propiedades del fluido de trabajo que utiliza.

Presión

Existe una diferencia sustancial en los niveles de presión que pueden alcanzar los sistemas hidráulicos frente a los neumáticos:

• Los sistemas hidráulicos trabajan con líquidos como aceites, que son prácticamente incompresibles. Esto permite presurizarlos a presiones muy elevadas, típicamente entre 50 y 350 bar.
• Los sistemas neumáticos utilizan aire comprimido, el cual tiene una compresibilidad considerable. Esto limita la presión máxima, generalmente entre 6 y 10 bar.

La explicación está en que los líquidos apenas se comprimen, por lo que toda la energía de la bomba hidráulica se transforma en presión. En cambio, el aire se comprime fácilmente, por lo que la energía del compresor neumático se destina en parte a comprimir el aire, limitando la presión útil disponible.

Esta característica hace que la hidráulica sea ideal para aplicaciones de elevada potencia, mientras que la neumática resulta limitada en cuanto a fuerza máxima. Sin embargo, la compresibilidad del aire también aporta ciertas ventajas en regulación y control.

Fluido de trabajo

El fluido de trabajo es una de las principales diferencias entre los sistemas hidráulicos y neumáticos:

• En la hidráulica, se utilizan aceites especiales como fluidos de trabajo. Estos aceites son prácticamente incompresibles y tienen propiedades cuidadosamente controladas como viscosidad, resistencia a la temperatura, protección contra la corrosión, etc.
• En la neumática, el fluido de trabajo es simplemente aire atmosférico comprimido. El aire tiene la ventaja de estar ampliamente disponible, pero presenta una compresibilidad considerable.

El uso de aceite hidráulico como fluido no compresible permite transmitir potencia de forma más efectiva mediante presiones elevadas en un circuito cerrado.

En cambio, la compresibilidad del aire en los sistemas neumáticos obliga al uso de circuitos abiertos operando a presiones más bajas. Por tanto, la selección del fluido de trabajo es una decisión de diseño crucial en estos sistemas, con implicaciones importantes sobre prestaciones, coste, mantenimiento y seguridad.

Precisión

Los sistemas hidráulicos permiten lograr mayor precisión en comparación con los sistemas neumáticos equivalentes. Esto se debe a varios motivos:

• El aceite hidráulico es prácticamente incompresible, por lo que los movimientos de los actuadores son más precisos y reproducibles. El aire comprimido tiene cierta elasticidad que puede afectar la posición.
• Es más fácil regular el caudal en las válvulas hidráulicas, permitiendo movimientos controlados con suavidad. La compresibilidad del aire dificulta esta regulación fina.
• Los sistemas hidráulicos soportan mejor las altas presiones sin fugas, lo que contribuye a la precisión.
• La tecnología hidráulica es más madura y los componentes tienen menor tolerancia.
• Los servosistemas hidráulicos de retroalimentación son más efectivos.
• Se pueden elegir líquidos hidráulicos con menor viscosidad para mejorar la respuesta.

Por estas razones, en aplicaciones donde se requiere alta precisión de posicionamiento, velocidad controlada, suavidad de movimientos, o repetibilidad, la hidráulica suele ser la mejor opción frente a alternativas neumáticas.

Inflamable

Existe una diferencia importante en cuanto a inflamabilidad entre los fluidos de trabajo hidráulicos y neumáticos:

• El aceite hidráulico utilizado en los sistemas hidráulicos es un líquido inflamable. Esto representa un riesgo de incendio en caso de fugas, sobrecalentamiento o generación de chispas.
• El aire comprimido empleado en los sistemas neumáticos no es inflamable por naturaleza. Esto proporciona un perfil de seguridad mucho mejor en cuanto a prevención de incendios.

Sin embargo, hay que tener en cuenta que el aire a presión puede acelerar la combustión de otros materiales inflamables. Por ello, los sistemas neumáticos también deben diseñarse de forma segura.

Ventajas de la hidráulica sobre la neumática

Hemos visto las diferencias que presentan ambos sistemas, pero para una correcta elección, conocer las ventajas y desventajas entre hidráulica y neumática puede ser vital a la hora de decantarnos por una u otra. Vamos a verlas:

Ventajas e inconvenientes de la maquinaria hidráulica

Para hacernos una idea de la robustez de este sistema, una máquina hidráulica puede producir 25 veces más fuerza que una neumática de igual tamaño. Mantiene el par y la fuerza de manera constante, sin necesidad de más suministro de fluido. Por su diseño, pueden tener tanto los motores como las bombas ubicadas a gran distancia sin experimentar una pérdida de potencia significativa.

Sin embargo, los sistemas hidráulicos son bastante susceptibles de perder fluidos. Esto produce una disminución en su eficiencia y unos problemas de mantenimiento y limpieza, ya que pueden dañarse componentes y áreas anexas. Por otro lado, requieren, también, bastantes partes complementarias, como depósitos de fluido, intercambiadores de calor, motores, bombas, etc.

Ventajas e inconvenientes de la maquinaria neumática

Los principales beneficios de estas máquinas derivan de la simplicidad de sus sistemas. Pueden usarse en condiciones muy extremas de temperatura sin afectar a su rendimiento. Además, son bastante seguras, ya que no usan materiales peligrosos. También, al no tener motores, cumplen con todos los requisitos de protección contra explosiones, porque no crean interferencias magnéticas.

Al mismo tiempo, son livianas, presentan un fácil mantenimiento y sus componentes son bastante longevos. Todo esto puede comprobarse fácilmente viendo las diferencias entre llave de impacto neumática y a batería.

Por contra, tanto la compresibilidad del aire como las pérdidas de presión, hacen que estos sistemas sean menos efectivos que otros. Las limitaciones de sus compresores hacen que las presiones más bajas generadas impliquen menores fuerzas y velocidades.

Todo esto significa que los sistemas neumáticos tienen que estar diseñados para usos muy específicos. Sus costes de mantenimiento son elevados, ya que el aire comprimido y el compresor que emplea se gastan con los usos, y esto es una gran diferencia entre sistema hidráulico y neumático.