Fundamentos de la Neumática: Principios, Componentes y Aplicaciones

Fundamentos de la Neumática

La neumática es la tecnología que trata la transformación y la transmisión de fuerzas y movimientos mediante gases. En la instalación industrial se utiliza el aire comprimido que, a través de válvulas y conductores, funciona de acuerdo con los principios físicos.

Conceptos Clave

• Masa: cantidad de materia que tiene un cuerpo.
• Par de Giro: cuando una fuerza actúa en un brazo de palanca.
• Rendimiento: relación entre la potencia suministrada y la aportada. Las fricciones harán que el rendimiento aumente o disminuya.
• Presión: fuerza que actúa sobre la unidad de superficie. La presión en el vacío es cero. En la superficie terrestre es 1 bar. El aire es una mezcla de gases. A mayor presión, menor volumen; a menor presión, mayor volumen.

El aire absorbe agua en forma de vapor. La capacidad de absorción aumenta al aumentar la temperatura. Si enfriamos el aire, el agua se separa en forma de gotitas (condensación). El aire con el que se trabaja en los circuitos neumáticos debe ser tratado con el fin de eliminar el agua y otras impurezas.

Compresores

Un compresor toma el aire y lo comprime. Hay dos categorías principales de compresores:

Tipos de Compresores

• Turbocompresor: su funcionamiento se basa en una rueda que arrastra el aire haciéndole adquirir velocidad, por lo que al introducirse en la botella aumenta la presión al mismo tiempo que se comprime.
• Volumétrico: consigue un aumento de presión reduciendo el volumen que ocupa el aire.

Por su construcción, existen compresores de pistón o de émbolo. En la primera carrera del émbolo, el aire es aspirado a una presión y el volumen que ocupa varía de 0 a 1. En el segundo hemiciclo del émbolo, el aire es comprimido, pasando de la presión 1 a la 2 y su volumen varía de V1 a V2. Debido al trabajo de compresión, se desprende gran cantidad de calor, por lo que debe refrigerarse.

Consumidores de Energía Neumática

La energía del aire comprimido se convierte en movimiento rectilíneo o giratorio mediante elementos de trabajo neumáticos: cilindros y motores.

Cilindros Neumáticos

Cilindros de Simple Efecto

Realizan trabajo en una sola dirección. El retorno se produce por un resorte incorporado de acción antagonista o por fuerzas exteriores (por retorno propio o por muelle).

Cilindros de Doble Efecto

El aire actúa en ambas direcciones, por lo que ejercen una función de trabajo tanto en marcha hacia delante como hacia atrás. Algunos de estos cilindros, utilizados en condiciones determinadas de trabajo, van provistos de amortiguaciones, en uno o en ambos sentidos de la marcha. Van provistos de unos reguladores de caudal que impiden la salida libre del aire, produciendo la amortiguación del movimiento. Hay cilindros especiales de doble efecto provistos de doble vástago.

Cilindros Especiales

• Cilindros de varias posiciones: son combinaciones de dos o más cilindros de doble efecto. Si se fija uno de los vástagos y se unen los cilindros entre sí, y según en qué cámara se introduzca la presión, se obtienen distintas longitudes de cámaras.
• Cilindros de membrana: es una regleta con guía donde hay una membrana y se mueve a derecha e izquierda según el aire. Esta tarea se realiza por una membrana de goma. Se hace para carreras cortas, ya que tiene que repartir la fuerza sobre una mayor superficie.