Tecnología neumática y principios básicos

La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos.

Propiedades

• Fluidez: no ofrece ningún tipo de resistencia al desplazamiento, el flujo de aire de un lugar de mayor a menor concentración sin gasto de energía.
• Compresibilidad: un gas se puede comprimir en un recipiente cerrado aumentando la presión, reducción de volumen del aire al verse presionado por una fuerza, pero este llega a un límite y el aire tiende a expandirse después de ese límite.
• Elasticidad: la presión ejercida en un gas se transmite con igual intensidad en todas las direcciones ocupando todo el volumen que lo engloba.
• Expansión: aumento de volumen de una masa de aire al verse reducida la presión ejercida por una fuerza o debido a la incorporación de calor.
• Volumen: es el espacio que ocupa el aire.
• Masa (Presión atmosférica)
• Densidad: es de 1,18 kg/m³ (a 25 °C)
• Viscosidad: es de 0,018 cP (a 20 °C)

Ventajas

• Abundante
• Almacenable
• Antideflagrante
• Fácil transporte
• Soporta temperaturas de trabajo
• Reversibilidad
• Alta velocidad
• A prueba de sobrecarga en los actuadores

Desventajas

• Requiere preparación
• Fuerza limitada
• Presión de trabajo máxima de 7 bar
• Produce ruido en el escape
• Es compresible, no soporta velocidades bajas
• Tiene costos asociados

Presión hidrostática

Es un punto del interior de un líquido es directamente proporcional a la densidad del fluido, a la profundidad y a la gravedad del lugar. Los líquidos no tienen forma pero sí volumen propio.

Principio de Pascal

Como hemos dicho en el apartado anterior en un fluido sometido a una fuerza externa, la presión es igual en todos sus puntos. Supongamos un fluido, y dos embolos desplazables, como se puede ver en la en la figura de la derecha. Supongamos que ejercemos una fuerza F1, sobre el embolo de menor sección (s1). La presión ejercida por el fluido será: p=F1/s1. Como esta presión es constante en todo el fluido, la fuerza ejercida sobre el embolo de mayor tamaño valdrá: F2=p*s2. Sustituyendo: F2=F1*s2/s1 y como sabemos que s2>>S1, entonces F2 fuerza ejercida en el embolo, es inversamente proporcional a la relación de secciones.

Humedad del aire

Humedad de saturación: máxima cantidad de vapor que contiene un metro cúbico de aire a una presión y temperatura dadas.
Humedad absoluta: cantidad de vapor de agua por metro cúbico del aire que estamos analizando.
Humedad relativa: es el cociente de la humedad absoluta entre la humedad de saturación, por lo general se expresa en porcentaje.

Densidad del aire

La densidad del aire es una propiedad que varía con las condiciones externas y a las cuales este sometido, la densidad está definida como la masa sobre la unidad de volumen y se denota comúnmente por la letra del alfabeto griego ñ.

Componentes principales de un Sistema neumático

• Producción
• Compresor
• Motor eléctrico
• Presostato
• Válvula antirretorno
• Depósito
• Manómetro
• Purga automática
• Válvula de seguridad
• Secador de aire refrigerado
• Filtro de línea
• Utilización
• Purga de aire
• Purga automática
• Unidad de acondicionamiento del aire
• Válvula direccional
• Actuador
• Controladores de velocidad

Especificaciones a tener en cuenta en la selección de un compresor

Caudal: Cantidad de aire que suministra el compresor.
Presión: Fuerza que ejerce un fluido sobre las paredes de un depósito.
Accionamiento: El compresor puede ser accionado por un motor eléctrico o por un motor de combustión interna.
Refrigeración: La presión genera calor y este debe evacuarse, esta refrigeración puede ser por aire, aletas y en algunos casos ventilador, o por agua.
Emplazamiento: La estación del compresor debe situarse en un local cerrado e insonorizado, debe estar bien ventilado y el aire aspirado debe ser fresco, seco y libre de partículas.

Selección del compresor

En general, se establecen cinco pasos básicos para fijar correctamente la capacidad del compresor. A saber:
Estimar el total de consumos de todos los dispositivos que emplean aire.
Determinar la presión más elevada que requieran estos elementos.
Revisar los ciclos de trabajo y determinar los factores de carga de los elementos.
Estimar un valor típico de fugas.
Fijar las máximas caídas de presión admitidas tanto para los diversos elementos como para las conducciones.
Otras consideraciones que afecten al diseño: condiciones medioambientales del entorno, altura sobre el nivel del mar.

Tuberías

La red de aire comprimido, se encarga de transportar el aire hasta los diferentes puntos donde se requiere. Su configuración o tendido puede adoptar varias formas según la necesidad.