Neumática
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 del aire
- Fluidez: no ofrece ningún tipo de resistencia al desplazamiento; el flujo de aire va 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; hay una reducción del volumen del aire al verse presionado por una fuerza, aunque alcanza un límite y 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 contiene.
- Expansión: aumento de volumen de una masa de aire al reducirse 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 y desventajas
- Ventajas: abundante, almacenable, antideflagrante, fácil transporte, soporta temperaturas de trabajo, reversible, alta velocidad, a prueba de sobrecarga en los actuadores.
- Desventajas: requiere preparación del aire, fuerza limitada, presión de trabajo máxima habitualmente alrededor de 7 bar, produce ruido en el escape, es compresible (no apto para movimientos extremadamente precisos a bajas velocidades) y tiene costos asociados.
Presión hidrostática
Presión hidrostática: la presión en un punto del interior de un líquido es directamente proporcional a la densidad del fluido, a la profundidad y a la gravedad local. Los líquidos no tienen forma propia pero sí volumen propio.
Si no existe ninguna solicitación (fuerza) externa sobre el fluido, la presión en un punto cualquiera depende de tres factores:
- Gravedad (g): medida en m/s².
- Densidad del fluido (d): medida en kg/m³.
- Altura (h): medida en m.
p = d·g·h [Pa] = [N/m²]
Principio de Pascal
Principio de Pascal: en un fluido sometido a una fuerza externa, la presión es igual en todos sus puntos. Supongamos un fluido y dos émbolos desplazables (como en una prensa hidráulica). Si ejercemos una fuerza F1 sobre el émbolo 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 émbolo de mayor tamaño valdrá:
F2 = p · s2
Por tanto, sustituyendo:
F2 = F1 · (s2 / s1)
Si s2 >> s1, entonces F2 será mucho mayor que F1. La fuerza ejercida en el émbolo grande es 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: cociente entre la humedad absoluta y 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 a las que está sometido. La densidad está definida como la masa por unidad de volumen y se denota comúnmente por la letra griega ρ (rho).
Componentes principales de un sistema neumático
Un sistema neumático se puede dividir en dos bloques principales: producción y utilización.
Producción
- Compresor
- Motor eléctrico
- Presostato
- Válvula anti-retorno
- Depósito
- Manómetro
- Purga automática
- Válvula de seguridad
- Secador de aire refrigerado
- Filtro de línea
Utilización
- Purgas de aire
- Purgas automáticas
- Unidad de acondicionamiento del aire
- Válvulas direccionales
- Actuadores
- 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 compresión genera calor y éste debe evacuar; la 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, 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:
- 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 afectan al diseño: condiciones medioambientales del entorno, altura sobre el nivel del mar, y otros factores específicos de la instalación.
Tuberías
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.