Sistemas de Aire Comprimido y Neumática Industrial: Componentes y Aplicaciones
Producción y Distribución de Aire Comprimido
Los componentes principales involucrados en la generación y acondicionamiento del aire comprimido son:
- Compresor: el aire aspirado a presión atmosférica se comprime y se entrega a una presión más elevada al sistema neumático.
- Motor eléctrico: suministra la energía mecánica al compresor.
- Presostato: controla el funcionamiento del motor eléctrico detectando la presión del depósito.
- Válvula antirretorno: deja pasar el aire comprimido solo del compresor al depósito e impide su retorno.
- Purga automática: purga el agua que se condensa en el depósito; cada cierto tiempo necesita supervisión.
- Válvula de seguridad: expulsa el aire comprimido a la atmósfera en caso de sobrepresión.
- Secador de aire refrigerado: enfría el aire comprimido hasta pocos grados por encima del punto de congelación y condensa la mayor parte de la humedad del aire.
- Filtro de línea: se coloca en la tubería principal y mantiene el aire de la línea libre de polvo, agua y aceite.
- Depósito: almacena el aire comprimido; su tamaño está definido por la capacidad del compresor.
- Manómetro: indica la presión existente en el depósito.
Utilización y Consumo de Aire Comprimido
Purga y Acondicionamiento
Purga del aire: el aire es tomado de la parte superior de la tubería principal para permitir que la condensación ocasional permanezca en la tubería principal; desde la parte inferior de la tubería irá a una purga automática, eliminando así el agua condensada.
Purga automática: cada tubo descendente debe tener una purga en su extremo inferior.
Unidad de mantenimiento: acondiciona el aire comprimido para suministrar aire limpio a una presión óptima y ocasionalmente añade lubricante. Se compone de elementos de protección y control previos a la válvula direccional, al actuador y a los controladores de velocidad.
Elementos de la Instalación Neumática
- Punto de toma de aire
- Filtrado de aire aspirado
- Grupo motocompresor
- Equipo refrigerador
- Válvula antirretorno
- Recipiente acumulador de aire
- Purga manual para evacuar agua
- Válvula de seguridad reguladora de la presión
- Equipo de filtrado, regulador de presión y engrasador
- Presostato de máxima y mínima
- Válvula de aislamiento
- Tubería hacia la utilización
- Tubería principal de distribución
El presostato es el que proporciona el impulso eléctrico para la apertura y cierre de la electroválvula; mediante este sistema se evita que el compresor trabaje en vacío.
Actuadores y Motores Neumáticos
Actuadores de Giro
- De cremallera: pueden ser de un solo pistón o de dos pistones.
- De paletas: se diferencian de los actuadores de cremallera en que la presión del aire actúa directamente sobre una o dos palas, imprimiendo un movimiento de giro.
Pinzas Neumáticas
Se utilizan para el amarre de piezas en manipulación y robótica. Se dividen en:
- Pinza de apertura angular de doble efecto.
- Pinza de apertura paralela de doble efecto.
- Pinza de expansión interna y expansión externa.
Motores Neumáticos
Ventajas: son insensibles al calor, polvo, humedad y vibraciones. En ambientes explosivos donde el riesgo de chispa de los motores eléctricos los hace muy peligrosos, el motor neumático ofrece la mejor solución. Al ser autorrefrigerados, pueden trabajar perfectamente en ambientes donde la temperatura alcance los 120 grados aproximadamente.
Inconvenientes: el mayor inconveniente que presentan es el coste energético comparado con los motores eléctricos.
Aplicaciones: cintas transportadoras, mezcladoras de líquidos a bajas temperaturas, accionamiento de bombas de metal fundido, enrollamiento de mangueras de gasolina, entre otras.
Motores de paletas: el aire entra y empuja sobre las paletas haciéndolas girar de manera continuada.
Red de Distribución de Aire Comprimido
El aire comprimido procedente del compresor es acumulado en el depósito auxiliar y de allí enviado al secador principal, el cual retiene la mayor parte del agua en suspensión. De este pasa a la red de distribución hasta un secador secundario, al que se conectan varias tomas de servicio con sus correspondientes unidades de filtrado y lubricación.
La instalación se puede realizar en circuito abierto o anular y también en circuito cerrado o múltiple; este segundo sistema es el más aconsejable para minimizar las caídas de presión en las aplicaciones.
Uniones y Conexiones de Tuberías
Las tuberías suelen ser de acero y cobre. Las juntas y racores más utilizados son:
- Racores de anillo cortante.
- Racor con anillo especial cónico.
- Racor con borde recalcado.
- Racor especial con reborde.
- Acoplamientos: boquilla con tuerca de apriete, boquilla con unión roscada.
- Racores de conexión rápida: racor de unión por tuerca en T y racor de unión rápida por anilla.
Características de los Sistemas Neumáticos
Admiten infinidad de aplicaciones en el campo de la automatización, especialmente en trabajos de fijación de piezas, bloqueo de órganos, alimentación de máquinas y movimiento lineal de órganos que no requieran velocidades de actuación rigurosamente constantes.
Ventajas
- Es un fluido elástico: se adapta a las diferentes formas del recipiente que lo contiene y presiona en todas las direcciones.
- Puede variar su presión y volumen por acción de frío o calor.
- Es fácil de transportar y almacenar.
- Posee fácil control y regulación.
- Se transforma a gran velocidad y genera movimientos rápidos.
- La red de distribución es muy simple, no precisando de retorno, ya que los escapes se envían a la atmósfera.
- Los aparatos de maniobra son relativamente sencillos.
- Los escapes a la atmósfera son bastante limpios.
- No existe consumo de energía cuando no se utiliza el aire.
- Es un fluido en su utilización que no representa riesgo de explosión (aunque presenta el inconveniente de las fugas).
Inconvenientes
- No es adecuado para trabajar con presiones elevadas.
- Presenta dificultad en la regulación debido a la compresibilidad del aire.
- No son adecuados para grandes esfuerzos mecánicos.