Funcionamiento Detallado de Compresores y Sistemas Neumáticos

Compresión de Aire y Componentes Neumáticos

Compresión del Aire

El aire se comprime en unas máquinas llamadas compresores. Pueden ser de varios tipos:

Tipos de Compresores

• Compresor sencillo de émbolo: El aire entra a baja presión cuando el pistón baja. Cuando el pistón sube, el aire se comprime. Cuando el aire está comprimido, la válvula de salida se abre y el aire sale a alta presión.
• Compresor de doble émbolo: Está formado por dos compresores sencillos, uno al lado del otro. El aire obtenido alcanza grandes presiones. (Nota: 1 bar ≈ 1 atm ≈ 10⁵ Pa).
• Compresor de tornillo: El aire se introduce entre dos tornillos que lo hacen avanzar y salir por la boquilla a alta presión. Estos compresores son más caros y modernos que los anteriores porque son menos ruidosos y proporcionan un mayor caudal de aire uniforme.
• Compresor de paletas: Consiste en una rueda excéntrica provista de paletas extensibles. Al girar la rueda, el aire almacenado entre estas paletas se comprime al reducirse su volumen.

Unidad de Mantenimiento

El aire impuro, húmedo y sin lubricar puede dañar la instalación. Por eso, antes de que pase a ella, debemos instalar una unidad de mantenimiento, formada por un filtro, un regulador con manómetro y un lubricador.

Componentes de la Unidad de Mantenimiento

• Filtro: Entra el aire y pasa por un elemento filtrante (similar a un colador); ahí se retiene el polvo, el agua condensada y demás suciedad, y solo pasa el aire limpio y seco. Para vaciar el agua acumulada, se abre el purgador.
• Manómetro: Es un aparato que mide la presión de un fluido. Tiene forma de reloj y su valor cero (0) generalmente coincide con la presión atmosférica local (para manómetros que miden presión relativa). Hay dos tipos de presión a considerar:
  • Presión manométrica: Es la presión medida por el manómetro relativa a la presión atmosférica. Por ejemplo, si el manómetro indica 3 atm.
  • Presión real (o absoluta): Es la suma de la presión manométrica y la presión atmosférica. En el ejemplo anterior, si la presión atmosférica es aproximadamente 1 atm, la presión real sería 3 atm (manométrica) + 1 atm (atmosférica) = 4 atm. Siempre se suma la presión atmosférica (aproximadamente 1 atm o 1 bar) a la presión manométrica para hallar la presión real.
• Lubricador: El aire seco puede dañar algunos componentes neumáticos, como los motores o cilindros que requieren lubricación para que el émbolo resbale suavemente y se reduzca el desgaste. El aceite se adhiere al aire por medio de un dispositivo que succiona el aceite y lo pulveriza en forma de finas gotas en la corriente de aire.

Calderín o Depósito

Los compresores de aire no proporcionan siempre un caudal de aire constante y pueden generar pulsaciones de presión. Por lo tanto, regular su presión y asegurar un suministro estable sería difícil si no almacenamos el aire en un depósito intermedio, también llamado calderín. Este se sitúa generalmente entre el compresor y la unidad de mantenimiento.

Cilindros Neumáticos

Existen principalmente dos tipos de cilindros neumáticos (actuadores lineales):

Tipos de Cilindros

• Cilindro de efecto simple: Al entrar el aire comprimido por un orificio, el émbolo sale hacia fuera, realizando trabajo y, a menudo, comprimiendo un muelle interno. Si se conecta el orificio de entrada a una salida exterior (escape), la fuerza del muelle (o una fuerza externa) empuja al émbolo hacia su posición inicial y el aire del interior se escapa.
• Cilindro de doble efecto: El aire comprimido entra por el orificio 1, llenando la cámara de ese lado del cilindro y haciendo avanzar al émbolo. El aire de la cámara opuesta es expulsado por el orificio 2. Para el movimiento de retroceso, se introduce aire por el orificio 2, lo que hace retroceder al émbolo y expulsa el aire de la primera cámara por el orificio 1.

Válvulas Neumáticas

Una válvula es un dispositivo que recibe aire por una o varias vías (orificios o puertos) y lo dirige hacia otra u otras vías. La válvula se caracteriza por cambiar de posición (conmutar); cuando esto ocurre, la distribución del aire por las vías cambia, controlando así el flujo hacia los actuadores u otros componentes. Las más usadas en neumática son, por ejemplo:

• Válvulas de 2 posiciones y 3 vías (3/2)
• Válvulas de 2 posiciones y 4 vías (4/2) (a menudo usadas para cilindros de doble efecto, aunque también existen las de 5 vías y 2 posiciones para este fin)

Válvulas Especiales

• Válvula reductora de caudal (o de estrangulación): Esta válvula se utiliza para controlar la velocidad de los actuadores, por ejemplo, para mover cilindros lentamente. Reduce el paso del aire en una o ambas direcciones de flujo. La descripción original indica: "cuando va de arriba abajo va rápido cuando va de abajo arriba rápido. Esta válvula reduce el paso del aire en una de las direcciones se utiliza para mover cilindros lentamente." Esta descripción es contradictoria. Una válvula de estrangulación unidireccional (común) combina un estrangulador con una válvula antirretorno en paralelo, permitiendo flujo restringido en una dirección (movimiento lento) y flujo libre en la opuesta (movimiento rápido).
• Válvula antirretorno: Esta válvula impide que el aire circule en una de las dos direcciones, permitiendo el flujo libre solo en la dirección opuesta.
• Válvula OR (Selectora de circuito): Permite que el aire fluya desde cualquiera de sus dos entradas (X o Y) hacia una única salida (A). Un elemento móvil interno (como una bola o corredera) se desplaza según por dónde entre el aire; si el aire entra por una vía, la bola se mueve para permitir que ese aire salga por la vía de salida, bloqueando la otra entrada. La descripción original indica: "según por donde entra el aire va la pelota a un lado o a otro permitiendo así que entre el aire y salga por arriba. Solo entra por un lado. Si entra por los 2 se tapona." La parte "Si entra por los 2 se tapona" es inusual para una válvula OR estándar, que normalmente permitiría el paso del aire de la entrada con mayor presión o de ambas si están conectadas.
• Válvula AND (De simultaneidad): Permite el paso del aire hacia la salida solo cuando ambas entradas introducen aire a la vez (es decir, hay presión en la entrada X *Y* en la entrada Y).