Principios y Componentes de Sistemas de Aire Comprimido y Herramientas Neumáticas

Cálculo y Dimensionamiento de Instalaciones de Aire Comprimido

Para diseñar una instalación de aire comprimido, es fundamental seleccionar adecuadamente sus componentes:

• Compresor: Se selecciona teniendo en cuenta la presión y el caudal requeridos por la aplicación.
• Calderín (Depósito Acumulador): Debe tener una capacidad suficiente para contener, como mínimo, un décimo (1/10) de la producción del compresor expresada en m³/min.
• Red de Distribución: Existe un ábaco (nomograma) específico para facilitar el cálculo y dimensionamiento de las tuberías de la red de aire comprimido.

Se considera que un compresor está bien dimensionado cuando se requieren aproximadamente 7 C.V. (Caballos de Vapor) de potencia por cada m³/min de aire libre producido (a una presión estándar, típicamente alrededor de 7 kg/cm² o bar).

Componentes Esenciales y Tipos de Instalaciones

Una instalación de aire comprimido se compone típicamente de:

• Motor (eléctrico o de combustión)
• Unidad de compresión
• Calderín
• Tuberías de distribución
• Elementos receptores (máquinas, herramientas, actuadores)

Estas instalaciones pueden ser móviles (montadas sobre remolques o vehículos) o fijas (instaladas permanentemente en un taller o planta).

Además, deben incluir elementos auxiliares para garantizar la calidad del aire y la protección del sistema:

• Dosificadores de alcohol (en climas fríos para evitar congelación)
• Separadores de humedad
• Filtros (para partículas y aceite)
• Un adecuado sistema de lubricación para las herramientas.

Sistema de Lubricación: Niebla de Aceite

Es el sistema de lubricación más utilizado para herramientas neumáticas en una instalación de aire comprimido. Funciona mediante el efecto Venturi:

1. El aire comprimido pasa a alta velocidad a través de una sección estrechada (venturi) en el lubricador.
2. Esta reducción de sección provoca una caída de presión.
3. La diferencia de presión succiona aceite de un depósito incorporado en el lubricador.
4. El aceite es atomizado y mezclado con el flujo de aire, creando una fina niebla que lubrica las herramientas conectadas aguas abajo.

Máquinas Accionadas por Aire Comprimido: Descripción

Cincelador Simple

Se pone en funcionamiento mediante un gatillo que acciona una válvula de estrangulación. Esta válvula permite el paso del aire comprimido al cilindro, donde impulsa el movimiento alternativo de un pistón. A través de la válvula distribuidora (que puede ser tubular o de disco), el aire comprimido se dirige alternativamente a la cámara anterior y posterior del cilindro para completar el ciclo.

Martillo Picador o Perforador sin Giro

Se utilizan principalmente en la perforación de rocas blandas o demolición. Pueden ser de válvula oscilante o válvula tubular. En ambos tipos:

1. El aire entra en el martillo por una válvula de entrada.
2. Pasa a la cámara posterior del cilindro, impulsando el émbolo (pistón) hacia delante.
3. Al avanzar, el émbolo deja al descubierto una lumbrera de escape.
4. El émbolo golpea la herramienta (puntero, cincel).
5. La válvula conmuta el flujo de aire hacia la cámara anterior del cilindro, impulsando el émbolo hacia atrás e invirtiendo el ciclo.

Martillo Perforador con Giro

Es similar al martillo picador, pero incorpora un mecanismo adicional que aprovecha el movimiento de retroceso del émbolo para imprimir un giro a la barrena (broca) en cada ciclo. Esto permite la perforación en roca.

• La lubricación se lleva a cabo generalmente por medio de aceite mezclado con el aire (niebla de aceite).
• Las perforadoras neumáticas modernas se caracterizan por tener un mecanismo de rotación independiente y sistemas de amortiguación interna para reducir vibraciones.

Motoperforadoras / Rompedoras

Son herramientas de percusión muy versátiles y relativamente ligeras. Se utilizan para una variedad de tareas como excavar, romper hormigón o asfalto, apisonar terrenos y perforar. Su particularidad es que integran un pequeño motor de combustión interna: el pistón del motor y el pistón del martillo percutor se desplazan en un mismo cilindro, y la compresión y combustión se producen entre ambos pistones.

Motores Neumáticos

Son actuadores rotativos accionados por aire comprimido. Sus principales características son:

• Tamaño reducido y alta relación potencia/peso.
• Amplia gama de velocidades de operación.
• Capacidad para soportar condiciones severas de funcionamiento (sobrecargas, arranques/paradas frecuentes, ambientes hostiles).

Pueden clasificarse en:

• De desplazamiento positivo: Predominan los de pistones radiales, pistones articulados, pistones axiales y los de aletas (paletas).
• Dinámicos (Turbinas): Menos comunes para herramientas manuales, más usados en aplicaciones industriales específicas.