Prensas hidráulicas y neumáticas: ¿Qué son y para qué sirven?

Las prensas hidráulicas y neumáticas son los equipos, herramientas o maquinarias que se emplean para prensar diversos objetos y  componentes, su función también se relaciona con la trituración de materiales, así como también la función de aplastarlos. Estas prensas son utilizadas en diversos campos de trabajo, entre los que se destaca el área industrial, donde las prensas son usadas en múltiples funciones. A continuación, te invitamos a conocer un poco más sobre estas herramientas.

Historia de las prensas hidráulicas y neumáticas

No se sabe si la prensa fue un invento del alemán Johannes Gensfleisch zur Laden zum Gutenberg, en la década de 1430 o si la prensa que se construyó en el año 1439, fue producto de una mejora en el diseño de una preexistente, lo que si se tiene claro es que una de la primera prensa fue la utilizada para las impresiones tipográficas utilizadas por Gutenberg.

Estas máquinas se le colocaban en una plantilla inamovible en forma horizontal, en la cual se disponían las letras para la impresión, se entintaban por medio de tampones y se colocaba una hoja de papel y descendía un plano mecánico, a través de un tornillo colocado verticalmente, todas estas piezas eran de madera, a través de este mecanismo se podía imprimir hasta 250 hojas diarias.

Este procedimiento se utilizó por alrededor de 4 siglos, con la inclusión de pequeños detalles que permitieron una mayor producción, posteriormente en el año 1783 Francois Didot, sustituyó algunas piezas de madera por las metálicas. En el año 1810 en Inglaterra Charles Stanhope, estableció un diseño para que se construyera todas sus piezas en metal, con un contrapeso que la equilibrara, con esta inclusión la producción alcanzó de 2000 a 3000 hojas diarias.

En el siglo XIX, con la inclusión de las máquinas a vapor, se suministró una gran fuerza motriz a la producción lo que generó la construcción de prensas hidráulicas y neumáticas más rápidas y con mayor fuerza y de esta manera se incluyeron las rotativas para el papel para bobinas en los años 1860.

La utilización de las prensas hidráulicas y neumáticas, se ha convertido en una herramienta de producción masiva, ya que se extendió su aplicación a otros campos, como por ejemplo: la ingeniería industrial, la mecánica, la agrícola, la industria automotriz, entre otros ámbitos, a través de la prensa, el desarrollo y crecimiento humano, contribuyendo de esta manera al desarrollo industrial, su propagación, ha hecho un poco difícil su clasificación, a continuación, vamos a indagar sobre las prensas hidráulica y neumática.

¿Qué es una prensa hidráulica?

La prensa hidráulica es una máquina que está conformada por pistones, que se mueven a través de cilindros, que van unidos por medio de vasos que se comunican y que están llenos de fluidos, que contribuyen a aumentar su potencia.

Esta potencia, es aprovechada por la industria metalmecánica, para la compresión y el corte de metales, de esta manera se les da la forma a las piezas, las cuales se utilizan para el ensamblado de automóviles, aviones, artefactos electrodomésticos y muchos más.

Las prensas hidráulicas, también se utilizan para alzar materiales de gran peso, ejercer tracción mecánica, que es el que resulta cuando hay dos fuerzas opuestas, como por ejemplo el utilizado en los vehículos en sus ejes de tracción delantera o trasera; para la extracción de aceites en las semillas o para enderezar piezas metálicas deformadas.

Las prensas hidráulicas por lo general son de bajo mantenimiento y son muy seguras, estos equipos son de uso fundamental en las industrias, razón por la cual hay una gran cantidad de modelos que van de acuerdo a su uso, incluyendo prensas de menores tamaños para el uso doméstico.

En el siglo XVII, en matemático y filósofo de origen francés Blaise Pascal, inició las investigaciones relacionadas al principio mediante el cual se le aplicaba una presión contenida en un líquido que se encuentra en un envase, por lo cual se obtiene una gran cantidad de potencia utilizando poca cantidad de fuerza.

Tras muchos ensayos Pascal, estableció el principio al experimentar con un barril lleno de agua y le agregó el equivalente a 1 kilogramo de agua adicional, por medio de una tubería que estaba situada a una distancia de varios metros en la parte superior del barril.

De esta manera pudo romper el barril, esta situación se presentó, ya que el agua no cambia su volumen de una fácil manera, por lo que, si el agua está limitada y se le aplica una pequeña potencia por medio de un pistón, la fuerza con el que el agua divide el área, es superior. Esta situación se produce porque la fuerza se traslada a cada molécula del líquido, así como también a las paredes del reciente por igual.

Si el barril está cerrado la presión lo puede reventar, pero si se instala  un pistón móvil en su extremo, la potencia lo desplazara y lo empujará, logrando que suba el objeto que está colocado por encima, como  sucede por ejemplo,  con el gato hidráulico.

Principio de Pascal

El principio de Pascal se puede establecer con el siguiente esquema: Una fuerza menor F₁, se aplica al pistón de área S₂, esto genera una fuerza Fe mayor, ya que la depende del (S₂/S₁) la cual es mayor que 1, teniendo en consideración que la presión es igual en todos sus lados.

Fuerza sobre el émbolo menor A1 que se genera en el pistón p_1.

• P₁ = F₁/A₁

En el segundo émbolo:

• P₂ = F₂/A₂

En donde se establece que la magnitud de la fuerza transmitida al pistón con mayores dimensiones es:

• P₁ = P₂

Lo que se transforma en:

• F₁/A₁  = F₂/A₂  generando una relación de fuerzas
• F₁/F₂  = A₁/A₂   

Donde la fuerza resultante de la prensa hidráulica será:

• F₂ = F₁ A₂/A₁   
• F₁= fuerza del émbolo menor en N (fuerza de newton).
• F₂  = fuerza del émbolo mayor en N.
• A₁  = Área del émbolo menor en m2 (metros cuadrados).
• A₂  = Área del émbolo mayor en m2 (metros cuadrados).

¿Qué es una prensa neumática?

La prensa neumática es la herramienta o maquinaria,  que funciona con la aplicación de la fuerza de la energía neumática, este es el método por medio del cual se aplica aire comprimido, para que la energía fluya y de esta manera los mecanismos internos de la prensa neumática se ponen en funcionamiento.

El aire es un elemento elástico, razón por la  cual al aplicarle una fuerza este se comprime, generando “aire comprimido”, manteniendo  la compresión  y al mismo tiempo devolviendo la energía acumulada cuando la misma se expande en su interior.

La prensa neumática este compuesto por tres elementos los cuales se indican a continuación:

• El diafragma.
• El plato de presión.
• La estructura o armazón.

En el diseño de la prensa neumática, por lo general  la pieza del diafragma se encuentra fuera de su instalación y esta situación permite que el plato de presión se ubique a ¼ de pulgada hacia afuera.

Los sistemas de prensa neumática, son esenciales en los procesos donde la higiene y la precisión es muy importante, por lo que esta herramienta  es muy utilizada en la industria farmacéutica, alimenticia, vehicular, espacial, entre otros.

Este tipo de prensa es utilizado para un sinfín de procesos, como por ejemplo el inflado de gomas y sus derivados, así como para troquelar una gran cantidad de materiales, como cartón, plástico, entre otros.

¿Cuáles son las diferencias entre las prensas hidráulicas y neumáticas?

Las prensas más utilizadas para la producción o ejecución de tareas en un taller, en una industria o en otro ámbito de producción, son las prensas hidráulicas y neumáticas, ambas herramientas están diseñadas para ejecutar tareas similares, incluso se encuentran en el mercado algunos modelos híbridos, sin embargo, estás herramientas tienen una función  diferente, a continuación, vamos a señalar cuáles son los elementos que las diferencia:

Prensa Hidráulica:

• Este tipo de prensa, son operadas a través de la utilización de un fluido líquido que se mueve bajo presión.
• La prensa hidráulica contiene un pistón que presiona la cámara que regularmente contiene aceite, la presión efectuada provoca que el aceite se mueva y ejerza presión sobre una placa base o sobre otro pistón, que a su vez presiona el movimiento hacia abajo.
• Son herramientas fuertes y regularmente están diseñadas para trabajos específicos, para materiales muchos más duros o resistentes o cuando se requiere presionar mayor cantidad de un producto determinado.
• Este tipo de prensa es más lenta, sin embargo, esta situación es una ventaja, ya que se puede tener un mayor control en la producción.
• La maquinaria requiere un mayor grado de mantenimiento.
• El uso de esta maquinaria, requiere de otros elementos o dispositivos para controlar la presión del aceite lo que se traducirá en una mayor calidad en la generación de los productos, así como en una mayor vida útil de la herramienta

Prensas Neumáticas:

• Estas prensas son operadas a través de gas o de aire a baja presión, a las mismas también se les conoce como máquina de prensa de aire, lo que quiere decir que el control de la potencia,  es a través del aire a presión
• La prensa neumática ejecuta sus funciones por medio de la aplicación del aire forzado, por medio  de una tubería, esta acción hace que la prensa se mueva hacia abajo apretando y presionando el material deseado, cuando el aire se libera por medio de la válvula de la prensa, los resortes retroceden liberando la pieza objeto de la prensa, este proceso se vuelve a repetir tantas veces sea necesario.
• Este tipo de prensa realiza las acciones de una forma más rápida que las prensas neumáticas.
• Son fáciles de utilizar y su accionar puede ser detenida en el momento que el operario lo desee.
• El mantenimiento es muy bajo y está considerada como una herramienta versátil y duradera.
• En relación con la seguridad en el trabajo, se le considera de poco riesgo y confiable.

La utilización de la prensa hidráulica o neumática, dependerá del uso o del tipo de industria donde se requiera su aplicación de acuerdo a las funciones específicas que se requieran.

Funcionamiento de las prensas hidráulicas y neumáticas

A continuación, vamos a indicar cómo es el funcionamiento de las prensas hidráulicas y neumáticas:

Prensa hidráulica

El funcionamiento de las prensas hidráulicas, se ejecuta a través del principio de Pascal, establecido por el francés Blaise Pascal, por medio de sus estudios realizados sobre el tema del vacío y la presión, que previamente habían sido realizado por Evangelista Torriecelli, el asistente de Galileo Galilei

Su funcionamiento se realiza empleando una pequeña fuerza de entrada o inicio, que se amplificará por el fluido o líquido que se encuentra en el recipiente, de esta manera se obtiene una fuerza de salida mayor, este es  el funcionamiento  básico de esta herramienta,  el cual se va complementando con otros elementos de acuerdo a su funcionalidad.

El líquido o fluido que se utiliza para las prensas hidráulicas, generalmente son los aceites derivados del petróleo.

La prensa hidráulica está integrada con los siguientes elementos:

• Sistema hidráulico, el cual se basa en el principio de Pascal, donde existe un líquido o fluido hidráulico, los pistones, las válvulas, los filtros, las mangueras y las tuberías, pueden tener manómetros con el objetivo de verificar y tener el control de la presión y la fuerza de salida aplicada.
• Existen también prensan hidráulicas manuales, como los gatos hidráulicos utilizados para levantar automóviles o cargas pesadas y su funcionamiento es a través de un sistema de palanca.

Adicionalmente las prensas hidráulicas poseen las siguientes características:

• Sistema eléctrico: el cual este compuesto por un arranque, el cableado,  las bobinas, los conectores y los fusibles.
• Sistema de potencia, que es el componente que genera la fuerza de trabajo, constituido por un motor y una bomba.
• Sistema de control computarizado, el cual está constituido por los componentes electrónicos requeridos para poner en operación a la prensa, según la cantidad de fuerza que se requiera.

Prensas neumáticas

Las prensas neumáticas realizan su trabajo a través de las válvulas, por lo que se establecerán las tipologías que se utilizan este tipo de prensas:

• Válvulas de distribución: Estas son las que se encargan de distribuir el aire comprimido en los diferentes cilindros, que lo componen.
• Válvula de bloqueo, su función es bloquear el paso del aíre comprimido, para controlar el proceso de producción.
• Válvula reguladora, su objetivo es regular el paso del aire comprimido.
• Válvula secuencial, que están relacionadas con el elemento de mando, es la responsable de controlar la energía suministrada.

Tipos de Prensas Hidráulicas y Neumáticas

Antes de adquirir cualquiera de las prensas Hidráulicas y Neumáticas, tienes que tener en consideración, el objeto para cuál la requieres, por esta razón te indicamos para cada una los diferentes tipos de prensas que existen:

Prensas Hidráulicas

Hay diferentes tipologías de prensas hidráulicas, según tus necesidades, a continuación, te presentamos los diferentes modelos y su funcionalidad:

• Prensa hidráulica manual, este modelo es de capacidad limitada, tiene una fuerza de presión promedio entre cinco y veinte toneladas.
• Prensa con capacidad para 100 toneladas, este tipo de prensa es de tamaño medio se utiliza para trabajos en el ámbito industrial ligero, tiene la capacidad de transformar diversos tipos de materiales, como el cartón y el plástico, también se le puede utilizar como una función de broca y compresión.
• Prensa de capacidad para 200 toneladas, tiene una capacidad de producción industrial, para ejecutar trabajos de alta demanda,  tanto en  capacidad como en volúmenes.
• Prensa de banco y de pie, para este tipo de prensa hay una gran cantidad de modelos, la diferencia radica que para la de banco deberás contar con un banco o mesa donde colocar la máquina, el beneficio es que puedes adaptarla al lugar de trabajo, la de pie viene en una sola pieza, se instala directamente al piso, con unos sujetadores especiales, su capacidad de trabajo varía de acuerdo a la presión.

Prensa Neumática

Para este caso también hay una gran variedad Y deberá escogerla de acuerdo a sus necesidades, entre sus tipologías destacan:

• La prensa neumática Tipo DA 250, tienen una capacidad de 2,5 Kn, y un golpe que puede ir desde 40 mm a 120 mm, tiene un diseño modular, las prensas DA, son precisas y fácil de utilizar, ya que permite establecer ajustes de manera precisa en sus trazos, igualmente puede establecer la profundidad del prensado, mediante una tuerca de vernier.
• Prensa neumática MULTI – POWER, posee una gran fuerza de salida establecida en 5 tf y una alta precisión, igualmente tiene una apertura mínima de 15 centímetros y una máxima de 14 centímetros, igualmente tiene una fuerza de impacto que va desde las 2.900 libras a 5 toneladas, por medio de esta herramienta se obtiene una gran fuerza de empuje y una gran precisión para la producción, viene con un cilindro, que dispone de una variedad de pistones los cuales están unidos en un mismo eje, esta situación proporciona una presión de aire de manera simultánea, esta prensa es ligera y portátil.
• Prensa neumática 6 PHR, esta prensa es de banco, tiene una apertura mínima de 2,54 centímetros y una máxima de 25,4 centímetros y una fuerza de aire comprimido de 3,5 kN, la prensa posee un mando bimanual o a través del pedal, la prensa posee un sistema de regulación y autolubricación, tiene una precisión por los sensores de carga y de desplazamiento

Con esta información hemos terminado el tema relacionado con las Prensas hidráulicas y neumáticas. Sí este artículo fue de tu agrado, te invitamos a conocer otros temas de interés, a través de los siguientes enlaces:

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