¿Qué es la neumática?

Neumática, proveniente del griego “pneuma” que significa respiración, viento y desde el punto de la filosofía significa alma. La palabra neumática se refiere al estudio del aire utilizado como fuente de energía, aplicado a los sistemas de movimiento y control en la vida cotidiana y sector industrial.

La neumática como tal y el uso del aire comprimido ya se realizaba en la antigüedad con el fin enfriar metales (utilizado con un fuelle que soplaba aire comprimido sobre el metal al rojo vivo). Pese a ello, es a partir del siglo XIX cuando empieza a emplearse el aire comprimido como tal para funciones como el transporte y la transmisión de energía.

Es a mitad del pasado siglo XX (sobre el año 1950) cuando se empieza a aplicar la neumática a los procesos de fabricación industrial que se mantienen hasta la actualidad.

QUÉ ES LA NEUMÁTICA

La neumática es la tecnología basada en el uso del aire comprimido como medio para llevar a cabo la transmisión de energía que permite hacer funcionar mecanismos y realizar fuerzas.

El aire comprimido se utiliza en diversas aplicaciones tales como el accionamiento de máquinas herramientas, actuadores de válvulas, maquinaria, etc., siendo la primera aplicación, en su versión de máquinas portátiles, una de las más utilizadas. Su extendida aplicatividad ha llevado a la proliferación del mercado al alto consumo y necesidad de existencias en suministros neumáticos.

 

DEFINICIÓN DE NEUMÁTICA INDUSTRIAL

Hablamos de neumática industrial para referirnos a un término tecnológico centrado en el estudio y la aplicación del gas presurizado como medio de transporte de energía utilizado con el fin de facilitar el movimiento mecánico.

CÓMO FUNCIONA LA NEUMÁTICA

La neumática como tal se basa en la propiedad de los gases que consisten en la compresión y expansión, modificando la presión y la temperatura del aire para dar uso a la energía acumulada. Con esta energía sobre los elementos del circuito neumático se consigue la activan de los mecanismos. Son los compresores, la herramienta que se utiliza para elevar la presión del aire para, posteriormente, llegar a un depósito desde donde se distribuye la compresión del aire por las tuberías con la presión y temperatura deseada para accionar los elementos que queramos mover.

PARA QUÉ SIRVE LA NEUMÁTICA INDUSTRIAL

La neumática industrial es una forma por la que simplemente usando aire limpio y seco simple se consigue que las cosas se muevan. Los sistemas neumáticos utilizan este aire comprimido para crear aplicaciones de movimiento y potencia mecánica para trabajar en la industria en sistemas de automatización de cualquier tipo.

¿CUÁLES SON LAS APLICACIONES DE LA NEUMÁTICA?

Los sistemas de neumática industrial se utilizan desde hace muchos años en los procesos de producción. Como tal los suministros neumáticos ha adquirido un lugar preferente en la industria moderna. La neumática es la tecnología de potencia de fluidos con mayor aplicación en las diferentes industrias.

Entre sus aplicaciones más comunes dentro de los procesos de producción están: alimentar, alinear, aspirar, biselar, doblar, elevar, manipular, montar, serrar, sujetar, taladrar, tensar, transportar, etc…

EJEMPLOS DE APLICACIONES NEUMÁTICAS

Como se ha mencionado anteriormente la aplicación de la neumática al sector industrial, se mantiene de manera constante durante el paso de los años. Los sistemas de aire comprimido se utilizan para algunas funciones como controlar el movimiento de actuadores y su aplicación en herramientas, válvulas de control y posicionadores, robots industriales, vibradores, frenos neumáticos, martillos neumáticos, pistolas para pintar, sistemas de empaquetado, elevadores, herramientas de impacto, prensas neumáticas , etc.

VENTAJAS DE LOS SISTEMAS NEUMÁTICOS

La tecnología neumática nos brinda importantes ventajas frente otros tipos de tecnologías, como son:

1-. La neumática es capaz de desarrollar grandes fuerzas, imposibles para la tecnología eléctrica.

2-. Utiliza una fuente de energía como el aire que es inagotable.

3-. Hablamos de una tecnología muy segura: no genera chispas, incendios, riesgos eléctricos, etc.

4-. Es una tecnología limpia, muy adecuada para la industria alimentaria, textil, química, etc.

5-. Es muy sencilla, lo que permite diseñar sistemas neumáticos con gran facilidad.

6-. Posibilita sistemas con movimientos muy rápidos, precisos, y de gran complejidad.

DESVENTAJAS DE LOS SISTEMAS NEUMÁTICOS

Si hablamos de los inconvenientes y desventajas de los sistemas neumáticos, podemos destacar los siguientes:

1-. Ofrece una imposibilidad de obtener velocidades estables debido a la compresibilidad del aire,

2-. Los sistemas pueden ofrecer posibles fugas.

3-. Hablamos de sistemas ruidoso, debido a que el aire comprimido se expulsa al exterior una vez ha sido utilizado.

4-. Más costosa que la tecnología eléctrica, pero el coste se compensa por su facilidad de implantación y buen rendimiento.

5-. Ofrece unos riesgos para las personas ya que  su accionamiento es debido a un fluido a presión. El aire comprimido es una corriente de aire concentrada con presión y velocidad altas que puede causar lesiones graves a las personas cercanas.

 

ELEMENTOS DE UN SISTEMA NEUMÁTICO INDUSTRIAL

Los componentes o elementos básicos de un sistema neumático industrial son casi para uso universal, pese a la gran variedad que existen dentro de cada uno de ellos y teniendo en cuenta la aplicación a desarrollar. A continuación, detallamos los componentes básicos que forman parte de cada sistema neumático:

1-. El Compresor

Hablamos de compresión como el proceso mediante el cual se eleva la presión de un fluido gaseoso por una disminución de su volumen específico. Por lo tanto, los compresores son unas máquinas destinadas a elevar la presión de un fluido gaseoso.

En el mercado encontramos compresores que se clasifican en:

  • Compresores volumétricos que pueden ser: alternativos de pistón de simple y de doble efecto, de paletas, helicoidal o de tornillo, roots o pistones rotativos, de anillo líquido y de membrana.
  • Compresores dinámicos: centrífugos radiales o axiales y eyectores.

En los compresores volumétricos lo que provoca el aumento de presión es la reducción de un volumen por el desplazamiento de un pistón alternativo o por la acción de un elemento rotativo.

En los dinámicos el fluido recibe una aceleración mediante rotores a alta velocidad que se convierte en presión en los difusores o volutas. Es decir, su principio se basa en la transformación de la velocidad en presión.

El campo de utilización de los compresores dependerá de su caudal, habitualmente medido en condiciones de admisión y por su relación de compresión.

En todo equipo compresor se deberá encontrar una placa de características en la cual deberá figurar la presión y temperatura de trabajo máximas del mismo. Conforme al Reglamento de Equipos a Presión aprobado por RD 2060/2008, además de las comprobaciones indicadas en las instrucciones del fabricante del equipo, se realizarán en su momento, el nivel de inspecciones y pruebas, con la periodicidad y por los agentes indicados en el Anexo III del mencionado Reglamento.

2-. Depósito de aire comprimido

El acumulador de aire permite tener una reserva de aire comprimido en su interior con el fin de mantener el consumo de la red y evitar caídas de presión bruscas en la instalación. Estos depósitos deben disponer de una purga de condensado  en su parte inferior para evacuar el agua condensada en el interior.

En la actualidad, todas las plantas de producción de aire comprimido tienen normalmente uno o más depósitos de aire a lo largo de sus instalaciones. Las dimensiones se establecen según la capacidad del compresor, sistema de regulación, presión de trabajo y variaciones estimadas en el consumo de aire.

A modo de resumen, podemos decir que el tamaño de un depósito o acumulador de aire comprimido depende:

1-. Del caudal de suministro del compresor

2-. Del consumo de aire

3-. Del tipo de regulación

4-. De la diferencia de presión admisible en el interior de la red

5-. De la red de tuberías (volumen suplementario)

6-. Del tipo de regulación

7-. De la diferencia de presión admisible en el interior de la red

Los depósitos deben disponer de las siguientes placas de identificación, situadas de forma bien visible: Placa de Diseño; Placa de identificación.

 

3-. Separador de condensados

El separador de condensados, cumple la función de eliminar las condensaciones de agua, etc, producidas al enfriarse el aire. Este elemento puede ser parte integrante del enfriador o bien ser una unidad independiente, también es un recipiente a presión.

El separador de condensados debe contar con un sistema de drenaje (generalmente automático) adecuado al volumen de condensado.

4-. Secador de aire comprimido

Es a través del secador dónde se lleva el proceso de secado que elimina la humedad en el circuito de aire comprimido, con la finalidad de reducir los posibles daños por corrosión del sistema de aire comprimido.

Sobre el procedimientos de secado:

  • SECADO POR FRÍO

En el proceso de secado por frío, la temperatura del aire disminuye por efecto de un gas refrigerante. De esta manera se genera un condensado y disminuye el contenido de agua del aire. El aire se refrigera al fluir en el sentido contrario de un agente que refrigera. Este proceso de refrigeración se suele componer de varias fases (refrigeración previa aire-aire y refrigeración principal aire-agente refrigerante).

  • SECADO POR ADSORCIÓN

El secado por adsorción se utiliza cuando las aplicaciones requieren de temperaturas extremadamente bajas (entre 0 y -70°C). En este proceso de secado el agente secante es un gel (por ejemplo, gel silícico) que se consume, aunque es regenerable. Por ello se necesitan dos depósitos de secado (deposito con dos cámaras) para que los procesos de secado y de regeneración se lleven a cabo simultáneamente. La regeneración puede conseguirse en frío o caliente.

  • SECADORES DE MEMBRANA

Los secadores de membrana al igual que los de adsorción se utilizan cuando las aplicaciones exigen temperaturas extremadamente bajas (entre 0 y -70°C).

Este tipo de equipos están compuestos están compuestos por un haz de fibras huecas permeables al vapor y que está circundado de aire seco que no se encuentra sometido a presión. El proceso de secado se lleva a cabo a raíz de la diferencia parcial de presión entre el aire húmedo en el interior de las fibras huecas y el flujo en sentido contrario del aire seco. El  sistema del secador de membrana, procura crear un equilibrio entre la concentración de vapor de agua en ambos lados de la membrana.

5-. Filtrado del aire

El filtrado del aire lo llevan a cabo equipos que se utilizan para el tratamiento del aire comprimido. La principal misión de los mismo es filtros o limpiar el aire comprimido de impurezas de todo tipo, incluso bacterianas que se generan en la red de aire comprimido.

En un metro cúbico de aire comprimido podemos encontrar más de cien millones de partículas de suciedad, agua y aceite, virus y bacterias, e incluso partículas de metales pesados como el plomo, el cadmio y el mercurio. Si el aire comprimido acondicionado no se filtra o limpia, no se puede garantizar a medio o largo plazo el funcionamiento sin problemas de los componentes del sistema, como válvulas o cilindros.

Existen distintos tipos de filtros en función del nivel de filtración, dependiendo de los materiales y la estructura de los elementos filtrantes. En el mercado podemos encontrar los siguientes tipos: filtros cerámicos, filtros separadores de agua, filtros coalescentes de distintos grados de filtración, filtros y torres de carbón activo, y filtros estériles y de vapor.

6-. Red de distribución del aire

Hacemos referencia a la red de distribución del aire como el conjunto de conductos que distribuyen el aire comprimido a toda la instalación. Las conducciones principales suelen ser tuberías de aluminio e inoxidable, mientras que para las derivaciones finales hacia los actuadores se usan tubería de poliamida, polietileno o mangueras de caucho.

7-. Sistemas de control

Los sistemas de control de aire comprimido permiten registrar datos y generar informes para ser utilizados por los responsables de planta en la toma de decisiones para su optimización operativa.

 

8-. Válvulas neumáticas

Son los elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal de aire comprimido.

La norma DIN 24300 establece la siguiente división entre los diferentes tipos de válvulas existentes: direccionales o distribuidoras, de bloqueo, de presión, de caudal y de cierre.

– Válvulas direccionales o distribuidoras

Estas válvulas controlan el arranque, detención de la dirección del flujo neumático y con ello la dirección del movimiento y las posiciones de detención de los motores o cilindros.

– Válvulas de bloqueo

Son válvulas con la capacidad de bloquear o permitir el paso del aire comprimido cuando se dan ciertas condiciones en el circuito.

En este tipo de válvulas encontraremos:

– Antiretorno

– De simultaneidad

– De selección de circuito (selectoras)

– De escape.

– Válvulas de regulación

Son las válvulas para regular caudal y presión. En esta clase de válvula, nos encontramos con dos maneras diferentes de regular la cantidad de aire o fluido: Por la entrada o por la salida, según actuemos sobre el fluido entrante o saliente del actuador. Sí quisiéramos controlar la velocidad de un cilindro, siempre lo haríamos mediante la regulación de salida, porque admite todo tipo de carga, mientras que por la entrada no.

9-. Cilindro neumático

Los elementos que permiten efectuar la transformación de la energía de presión transmitida por el aire, en energía mecánica, es decir en trabajo, se denominan actuadores neumáticos. Existe una clásica división, entre los elementos de trabajo neumático, basadas en sus posibilidades de actuación: los elementos o actuadores de acción lineal y los de acción rotativa.

Tipos de cilindros neumáticos:

1-. Cilindro simple efecto

2-. Cilindro doble efecto

3-. Cilindros de doble vástago (construcción especial de los de doble efecto)

4-. Cilindros tándem (construcción en serie)

5-. Cilindros de impacto

5-. Cilindros de giro (transformación en movimiento circular)

Hasta aquí nuestra introducción sobre la neumática y todo lo que la envuelve. Si necesita saber más o tiene alguna cuestión al respecto no dude en contactar con nuestro equipo de especialistas. En Sumifluid disponemos de amplia experiencia en componentes de neumática, hidráulica, estanqueidad, etc.