Componentes y Circuitos Neumáticos

1. Neumática y Aire Comprimido

La neumática estudia los movimientos del aire a presión, depresión o vacío. A partir de 1950, se comenzó a tratar como aplicación industrial, iniciándose con la automatización y racionalización. Un circuito básico neumático incluye:

• Compresor
• Calderín
• Canalizaciones
• Unidad de Mantenimiento
• Enchufe Rápido o Toma de Presión
• Manguera con Enchufe Rápido
• Actuador (motor, cilindro, pistola de soplado)

Propiedades del Aire Comprimido:

• Es económico.
• No requiere sustitución ni reciclaje.
• Se transporta con facilidad y se puede expulsar al exterior.
• Se puede almacenar en calderines.
• Menos sensible a las variaciones de temperatura que el aceite.
• No presenta riesgo de incendio.
• Es limpio, no contamina y no produce averías en el vehículo.
• Los componentes neumáticos son más sencillos de fabricar y tienen un menor coste económico.

Desventajas:

• Necesario limpiarlo de partículas abrasivas, impurezas y humedad.
• No adecuado para circuitos que precisen mucha precisión, no es posible obtener velocidades uniformes y constantes.
• Es para realizar esfuerzos medios de 6 a 8 bar.
• El escape de aire produce ruidos molestos, solucionado con materiales insonorizantes y silenciadores.
• Cuando el compresor lleva tiempo trabajando, el aceite de engrase se puede mezclar con el aire.
• Es más costoso que la energía eléctrica.

2. Compresores

Es el primer elemento de los circuitos neumáticos. Se encarga de aspirar el aire atmosférico para comprimirlo y aumentar su presión.

Características Principales:

• El caudal que es capaz de proporcionar al circuito (m³/h).
• La presión máxima que puede suministrar (bar).

Formas de Trabajo:

• Alimentando directamente al circuito neumático (continuo, bajas presiones de 0.5 a 2 bar).
• Almacenando el aire en los calderines y de ahí se abastece el circuito (intermitente, se para al llegar al tarado, presión media alta de 6 a 12 bar).

Accionamientos:

Según el tipo de compresor y colocación:

• Correas Trapezoidales y Poly-V
• Piñones Engranados
• Un motor de combustión y correas
• Un motor elástico de corriente continua de 12V.

2.1. Compresor de Pistones:

Es el modelo más utilizado en los sistemas estacionarios. Funciona haciendo 2 tiempos: admisión, compresión y escape.

2.2. Compresor de Membrana:

Son alternativos y funcionan de manera similar a los de pistón, la diferencia es el sistema de cierre hermético: segmentos en el de pistón y membrana elástica en este.

2.3. Compresores Rotativos:

Generan la presión mediante el giro, aspirando el aire atmosférico exterior y comprimiéndolo.

• Rotativo con Aletas: El rotor tiene aletas que se deslizan en ranuras, formando cámaras. Al girar, las aletas se comprimen por la fuerza centrífuga contra la pared del cárter, reduciendo el volumen de las cámaras y comprimiendo el aire.
• De Lóbulos Roots: Sin sellado interno. La presión se logra por generación contra resistencia. No alcanza grandes presiones y no necesita lubricación.
• Axial: El aire es aspirado por los álabes de la turbina en su giro y es impulsado a la salida por un estrechamiento.
• De Tornillo: Dispone de dos tornillos helicoidales que engranan con sus perfiles cóncavo y convexo. Trabajan por principio de deslizamiento y generan caudal continuo.
• Rotativo de Uña: De última generación, diseñados para obtener aire a presión sin contaminar por aceite. Baja sonoridad (menos de 75 dB).

3. Tratamiento del Aire Comprimido

El aire comprimido debe estar limpio de impurezas, eliminando partículas abrasivas de polvo y óxido, así como la humedad.

3.1. Filtrado de Partículas Abrasivas:

Mediante un decantador a la entrada del circuito, después del compresor, que filtra las partículas que se pueden eliminar por el tornillo de purga.

3.2. Secado de Aire:

El aire contiene agua en forma de vapor. La humedad puede oxidar el circuito, por lo que debe secarse antes de usarlo.

Métodos:

• Enfriamiento: Se baja la temperatura del aire comprimido con radiadores en el compresor.
• Absorción: Se usa un producto higroscópico que absorbe la humedad del aire.

3.3. Lubricación de Aire:

Los componentes pueden funcionar lubricados o en seco. La lubricación previene el desgaste prematuro de las piezas móviles, reduce el rozamiento y protege los componentes metálicos contra la corrosión. Se emplea la depresión generada en el estrechamiento del paso del aire (efecto Venturi).

3.4. Regulación de Presión:

Se emplea para disponer de una presión de alimentación menor que la presión de tarado del compresor.

3.5. Unidad de Mantenimiento:

• El filtro de partículas y agua limpia el aire de pequeñas gotas de agua y componentes abrasivos.
• El regulador ajusta la presión de salida, visualizada en el manómetro.
• El lubricador pulveriza aceite en el circuito.

4. Calderines y Acumuladores de Aire

• Permiten estabilizar el suministro de aire comprimido.
• Posibilitan las paradas del compresor.
• Disponen de una reserva de aire a presión para garantizar la seguridad del circuito.

Características:

• Se fabrican de acero con forma esférica o cilíndrica, que es la que mejor resiste la presión.
• Disponen de una válvula de vaciado del agua en la parte inferior. El aire se enfría en el calderín, condensando parte de la humedad. El agua reduce el volumen y oxida el interior.
• Los calderines de los camiones tienen válvulas que se purgan automáticamente al vaciarse.

5. Canalizaciones

Permiten la circulación y distribución del aire desde su punto de partida hasta los actuadores. Deben tener la longitud mínima para evitar caídas de presión.

Alimentación:

• Usar tramos rectos, ya que los codos provocan caídas de presión.
• El diámetro de la canalización debe ser adecuado al caudal, presión de red y caída de presión admisible.

Conexionado:

• Circuito cerrado con pendiente del 2%, dejando un purgador en la parte más baja.
• Conectar las tomas de aire a la red principal por la parte alta, evitando entradas de agua.
• La unidad de mantenimiento irá en la parte media de las bajantes y una llave de purga final.

6. Actuadores

Reciben la presión neumática y la transforman en fuerza de accionamiento. Hay dos tipos: movimiento lineal y movimiento rotativo.

6.1. Actuadores Lineales:

Son los más empleados en neumática. Permiten realizar esfuerzos y desplazamientos lineales de avance y retroceso del vástago.

• Simple Efecto
• Doble Efecto
• De Membrana
• Doble Vástago (o de Vástago Pasante)
• Tándem

6.2. Motores Neumáticos:

Transforman la presión en movimiento de rotación.

• Motores de Émbolo: De movimiento alternativo. El émbolo puede estar radial o axialmente.
• Motores de Aletas: Son los más empleados. Sencilla maquinaria y poco peso. Constitución similar al compresor rotativo y funcionamiento inverso.

7. Válvulas

Son los componentes del circuito que distribuyen, regulan y controlan la presión o el caudal del aire. Realizan todo el automatismo de funcionamiento del circuito.

7.1. Válvulas Distribuidoras y de Mando:

Se emplean para canalizar la circulación de aire. Al accionarse, abren y cierran sus conductos internos, alimentando con presión los actuadores y facilitando el escape de aire.

Dispositivos de Cierre:

• Válvulas de Asiento: Esférico, disco y plano.
• Válvulas de Corredera: Émbolo, émbolo-cursor y disco giratorio.

7.2. Válvulas de Bloqueo y Conmutación:

Se colocan en las canalizaciones para controlar el paso de fluido.

• De apertura y cierre: 2 vías 2 posiciones.
• Antirretorno: Paso del aire en un sentido.
• Escape Rápido: Expulsar rápidamente el aire del cilindro y aumentar la velocidad de los émbolos.
• Selectoras O
• Simultaneidad Y

7.3. Válvulas de Caudal y Presión:

Regulan el caudal que puede circular por un conducto. Se montan para regular y limitar la presión en el circuito.

• Reguladora de Caudal: Para modificar la sección de paso del aire (unidireccionales con antirretorno o bidireccionales).
• Reguladora de Presión: Para mantener la presión regulada y constante en la red, salida del calderín y unidad de mantenimiento.
• Limitadora de Presión: No permite que sobrepase el valor tarado de la válvula. Válvula de seguridad o sobrepresión.
• De Secuencia: Similar a la limitadora de presión, las salidas no se abren hasta que no hay una presión superior a la tarada.

7.4. Válvulas Proporcionales:

Regulan de forma continua la presión de salida, en función de una señal eléctrica que reciben.

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