Fundamentos de la Neumática

La Neumática es la parte de la tecnología que estudia el uso del aire comprimido para producir trabajo útil.

Aplicaciones de la Neumática

• Aperturas y cierres de puertas de trenes y autobuses.
• Frenos de camiones.
• Herramientas portátiles: taladradoras, destornilladores, grapadoras.

Circuito Neumático

Elementos de los Circuitos Neumáticos

Los circuitos neumáticos se componen de cuatro elementos fundamentales:

• Elemento Generador de Energía: En el circuito neumático, este elemento es el compresor; en el eléctrico, la pila; y en el hidráulico, la bomba.
• Elementos de Transporte: Son los conductores que unen los elementos del circuito. En los sistemas neumáticos e hidráulicos, son las tuberías por las que circula el aire o el aceite, respectivamente.
• Actuadores: Son los receptores que transforman la energía recibida en otro tipo de energía para realizar una acción concreta. En los circuitos neumáticos e hidráulicos, el actuador es el cilindro, cuyo émbolo y vástago se desplazan linealmente.
• Elementos de Mando y Control: Son elementos que abren o cierran el circuito. En el neumático e hidráulico, se utiliza una válvula, que permite o impide la circulación del fluido por el circuito.

1. El Grupo Compresor y la Preparación del Aire

El Compresor

Es el elemento básico del grupo. Su función consiste en aumentar la presión del aire que se aspira de la atmósfera.

Tipos de Compresores

• Compresores Alternativos: Alrededor del pistón, se colocan aletas de refrigeración para disminuir la temperatura que alcanza el aire como consecuencia de la compresión. Este tipo es el más utilizado porque puede fabricarse de diversos tamaños.
• Compresores Rotativos: Están constituidos por una cámara de compresión y un rotor. Al girar el rotor, el compresor aspira el aire y lo comprime en la cámara.

Componentes Adicionales del Grupo

• Las Tuberías: Suelen ser de acero o latón, aunque también se fabrican de polietileno. Se unen mediante soldaduras.
• El Depósito o Acumulador: Los depósitos llevan incorporados dispositivos de seguridad, tales como manómetros, termómetros y válvulas de escape.

La Unidad de Mantenimiento (FRL)

La Unidad de Mantenimiento está formada por varios componentes esenciales para acondicionar el aire:

1. El Filtro: Somete el aire a un proceso de centrifugado. Posteriormente, pasa por un cartucho filtrante para completar su limpieza.
2. El Regulador: Asegura una presión estable de aire en el circuito neumático, la cual queda indicada en el manómetro.
3. El Lubricador: Añade aceite nebulizado al aire comprimido. Así se evita la oxidación de los componentes del circuito.
4. La Válvula de Escape: Expulsa el aire al exterior cuando la presión excede el límite permitido.

2. Actuadores Neumáticos

Los actuadores tienen como función transformar la energía acumulada en el aire comprimido en energía mecánica mediante un movimiento.

Capacidad de Trabajo de los Cilindros

La capacidad de trabajo de los cilindros viene determinada por dos magnitudes:

• La Carrera: Es el desplazamiento que efectúa el émbolo en el interior del cilindro.
• El Diámetro: Determina la superficie del émbolo.

Clasificación de Cilindros

• Cilindro de Simple Efecto: El aire introducido desplaza el pistón y el vástago con un movimiento lineal y produce una acción. El retroceso del pistón a la posición inicial se realiza mediante un muelle.
• Cilindro de Doble Efecto: El aire provoca tanto el avance como el retroceso del pistón y genera una acción en ambos sentidos. Son los más utilizados en escala industrial.

3. Elementos de Mando y Control (Válvulas)

Las válvulas son los elementos de mando y control que permiten o impiden la entrada de aire. Se clasifican en:

• Válvulas Distribuidoras: Son las encargadas de interrumpir, dejar pasar o desviar el aire comprimido hacia una parte determinada del circuito.
• Válvulas de Bloqueo: Desempeñan funciones de regulación y control. Destacan las válvulas antirretorno, las de doble efecto o selectoras del circuito y las de simultaneidad.
• Válvulas Reguladoras de Flujo: Realizan funciones de regulación y control. Las más habituales son las válvulas reguladoras de caudal bidireccionales y las válvulas reguladoras del caudal unidireccionales.

Ventajas y Desventajas de los Sistemas Neumáticos

Ventajas de la Neumática (Sistema)

• Permiten diseñar fácilmente máquinas que ejecutan movimientos muy complejos.
• A diferencia de los sistemas eléctricos, no generan chispas (seguridad en ambientes explosivos).

Desventajas de la Neumática (Sistema)

• Son equipos más caros que los sistemas eléctricos.
• Su funcionamiento es más ruidoso.

Ventajas del Aire Comprimido (Fluido)

• Es abundante y gratuito, y no existe límite alguno en su utilización.
• Puede almacenarse fácilmente en depósitos o acumuladores, y se transporta con facilidad a través de tuberías a presión.
• Es poco sensible a las variaciones de la temperatura.
• No existe peligro de explosión.
• Permite velocidades de respuesta muy altas.

Desventajas del Aire Comprimido (Fluido)

• Aunque la materia prima es gratuita, la energía que se tiene que utilizar para su compresión inicial y preparación posterior supone un valor que no se puede obviar.
• Debe ser tratado antes de la utilización, ya que puede llevar polvo.
• Los escapes de aire comprimido no suelen ser contaminantes, pero se pueden mezclar con emulsiones de aceite, lo que se considera una agresión al medio ambiente.