Características Operacionales y Componentes Clave de Sistemas Neumáticos

Datos Operacionales de Actuadores Neumáticos

Los actuadores presentan las siguientes características generales:

• Diámetro: Desde 6 hasta 320 mm.
• Carrera: De 1 a 2000 mm.
• Fuerza: De 0.2 hasta 5000 kN.
• Velocidad del émbolo: De 0.2 a 1 m/seg.

Propiedades del Aire

El aire no posee una forma definida; su forma cambia adaptándose al máximo volumen disponible ante las mínimas fuerzas ejercidas. Además, puede ser comprimido. La Ley de Boyle-Mariotte establece que el producto del volumen y la presión absoluta es constante ($P \cdot V = \text{constante}$).

Distribución del Aire Comprimido

Factores de Fiabilidad del Sistema

Para asegurar la fiabilidad, se requiere:

• Presión correcta.
• Aire seco.
• Aire limpio.

Elementos para el Acondicionamiento

Los componentes esenciales para el acondicionamiento del aire son:

• Filtro de aspiración.
• Compresor.
• Secador.
• Filtro de aire.
• Lubricador.

Acumulador

El acumulador se instala después del compresor con el objetivo de estabilizar la presión y compensar las oscilaciones. Si la presión desciende, el compresor lo vuelve a llenar hasta su presión máxima. Adicionalmente, enfría el aire y condensa humedad que debe ser evacuada.

Secador

El secador evita que el porcentaje de la humedad relativa contenida en el aire aspirado se deposite en las paredes del sistema neumático. La humedad puede causar corrosión en los elementos del sistema o contaminación.

Elección de un Compresor

La elección depende de la presión de trabajo y de la cantidad de aire necesario.

Tipos de Compresores

Compresor de Émbolo

Comprime el aire mediante aspiración, pasando luego por otra válvula de escape. Es apto para presiones elevadas y se utiliza un sistema escalonado:

1. Hasta 4 bar.
2. Hasta 15 bar.
3. Más de 15 bar.

Compresor de Membrana

Una membrana separa la capa de compresión del émbolo, impidiendo el paso de aceite que pueda contaminar. Se utiliza comúnmente en la industria de alimentos.

Compresor de Émbolo Giratorio

Comprime el aire mediante un émbolo que gira. Durante este proceso, se reduce la cámara de compresión.

Compresor Helicoidal

Dos árboles de perfil helicoidal giran en sentido contrario. Este perfil engrana, transporta y comprime el aire.

Elección del Acumulador

La selección del acumulador se basa en:

• Caudal del compresor.
• Cantidad de aire requerido.
• Red de tuberías.
• Oscilación permisible de presión.

Tipos de Secadores

Secado por Enfriamiento

Enfría el aire hasta temperaturas menores al punto de condensación. La humedad es recogida por un recipiente y luego se purga. El punto de condensación se sitúa entre 2 y 5 grados Celsius.

Secado por Absorción

Hacen chocar el aire contra superficies de cuerpos sólidos. El agente secante es un granulado compuesto por óxido de silicio. Se alcanzan puntos de condensación más bajos, hasta $-90$ grados Celsius.

Secado por Adsorción

Dentro del secador hay una masa sólida o líquida. Al ingresar el aire, se lo somete a un movimiento rotativo y la humedad se adhiere a dicha masa de secado, disolviéndose posteriormente.

Red de Distribución

Requisitos de la Red

Los requisitos incluyen:

• Bajo nivel de pérdida de presión.
• Estanqueidad.
• Posibilidad de ampliación.

La tubería principal debe tener dimensiones mayores. Las zonas de estrechamiento, ángulos y conexiones producen caídas de presión mayores a las de los tramos rectos. El diámetro exterior del tubo debe soportar las presiones máximas. El sistema debe tener una inclinación del 1 o 2% para poder evacuar la condensación del sistema.

Acondicionamiento de Aire

Filtro de Aire

El número de partículas que filtra depende de la amplitud de sus poros. El aire choca contra un disco en espiral, y las partículas se adhieren. Luego, pasa por un segundo filtro para atrapar las partículas sobrantes. El filtro puede lavarse o cambiarse, y si el condensado es cuantioso, se coloca un sistema automático.

Lubricador

El aire atraviesa la unidad de lubricación y pasa por una zona de estrangulación donde se produce un vacío. Este vacío provoca la succión del aceite a través de una tubería que está en el depósito. Este aceite es pulverizado y se mezcla con el aire.

Unidad de Mantenimiento

Tiene la función de acondicionar el aire a presión y se compone de:

• Filtro de aire.
• Reguladores de presión.
• Lubricador.