¿Sabes qué es el sistema neumático industrial? Su principal objetivo es crear movimiento que realice algún tipo de trabajo en un entorno industrial. La neumática es una de las tecnologías más utilizadas para automatizar procesos repetitivos. El sistema neumático industrial y sus componentes utiliza gas presurizado como forma de energía, es decir, aire comprimido para realizar una tarea específica. Sus aplicaciones más comunes son mover un producto de un lado a otro y presionar o sujetar piezas de un producto.
Beneficios de los Sistemas Neumáticos
Algunos de los principales beneficios de usar este recurso es que el aire no es peligroso para los trabajadores al contrario que otros productos tóxicos. El sistema neumático industrial es una tecnología que permite ganar en velocidad, eficiencia, precisión y productividad.
- Mayor rapidez: Los sistemas neumáticos permiten una rápida transferencia de energía, lo que permite realizar tareas de manera más eficiente.
- Mayor seguridad: El uso de aire comprimido en lugar de energía eléctrica reduce el riesgo de choque eléctrico. La energía se transfiere a través de aire comprimido, por lo que la máquina no corre el riesgo de sobrecalentamiento.
- Mayor durabilidad: El uso de aire comprimido en lugar de electricidad significa menos partes en movimiento y menos desgaste.
Componentes y Funcionamiento del Sistema Neumático
En el sistema neumático industrial, el compresor genera la energía necesaria para alimentar al sistema en forma de aire comprimido. Para ello, aspira aire ambiental y reduce su volumen aumentando así su presión. Una vez se dispone de aire presurizado, éste debe estar limpio y seco. De no ser así, algunas partículas presentes en el aire podrían dañar las partes móviles del sistema. Dependiendo del proceso en cuestión, la calidad del aire comprimido requerida podrá variar.
El aire comprimido viajará a través de un tubo lineal al siguiente componente llamado unidad de preparación de aire o FRL ( puedes leer aquí sobre el Filtro Regulador Lubricador). Primero pasa por el componente separador de líquidos que eliminará la humedad condensada del aire gracias a la fuerza centrífuga. El sistema neumático industrial cuenta con una serie de vías internas que puede conectar el aire que llega al puerto de entrada con los puertos de trabajo. Dependiendo de la posición de los elementos móviles se ajusta la salida del aire comprimido por un puerto u otro.
Actuadores Neumáticos
En el sistema neumático industrial existe el actuador y la válvula de control direccional, que están conectados a través de mangueras neumáticas por las que se transporta el aire comprimido. Este aire se utiliza para generar movimientos mecánicos que dan lugar a un trabajo útil.
¿Cómo funciona un actuador neumático?
Un actuador neumático es un dispositivo que convierte la energía de una fuente de aire comprimido, como un compresor, en energía mecánica para realizar un trabajo. Consiste en un cilindro con un pistón montado dentro, que se mueve hacia adelante o hacia atrás cuando se aplica presión al aire comprimido. Esto genera un movimiento lineal y es usado para mover rieles, tracción, levantar cargas, abrir y cerrar válvulas y mover palancas. Este componente almacena el gas presurizado con el fin de evitar las sobrepresiones y alivia el ciclo de trabajo del compresor. También permite mantener un nivel de presión más estable en la línea y lograr un mejor control sobre el proceso.
Retomando, el principio de funcionamiento de un actuador neumático es relativamente simple. El sistema toma aire comprimido, lo dirige hacia una cámara dentro del actuador mediante una válvula neumática, lo que genera presión para mover un pistón.
Tipos de Actuadores Neumáticos
Existen varios tipos de actuadores neumáticos, cada uno adecuado para diferentes aplicaciones:
- Cilindro de simple efecto: Este tipo de actuador utiliza aire comprimido para mover el pistón en una dirección.
- Cilindro de doble efecto: A diferencia del de simple efecto, el cilindro de doble efecto utiliza aire comprimido en ambas direcciones, permitiendo que el pistón se mueva hacia adelante y hacia atrás sin la necesidad de un resorte.
El aire comprimido es fundamental para el funcionamiento de los cilindros neumáticos. Este aire se introduce a través de una alimentación de aire a alta presión, que se regula mediante una válvula. Cuando el aire entra en el cilindro, genera una fuerza que empuja el pistón.
Al hablar de tipos de actuadores, es importante señalar la diferencia entre actuadores mecánicos y neumáticos. Mientras que los actuadores mecánicos pueden usar fuerzas como la electricidad o la hidráulica para generar movimiento, los actuadores neumáticos dependen completamente de la presión de aire.
Diferencia entre Actuador de Doble Efecto y Simple Efecto
Una de las preguntas más comunes es: ¿Cuál es la diferencia entre un actuador de doble efecto y uno de simple efecto? Como mencionamos antes, los actuadores de simple efecto solo utilizan aire para mover el pistón en una dirección, y luego dependen de una fuerza externa para devolverlo a su lugar. Esto los hace más simples, pero también limita su capacidad en aplicaciones de alta carga o ciclos rápidos. En cambio, los actuadores de doble efecto permiten un movimiento más fluido en ambas direcciones, utilizando aire comprimido para mover el pistón de ida y vuelta.
Mantenimiento de Actuadores Neumáticos
El mantenimiento de nuestros actuadores neumáticos es excepcionalmente sencillo, lo que es una de sus mayores ventajas frente a otros productos del mercado. Gracias a nuestro diseño superior, la prevención de estas fallas es más eficiente y menos costosa, y depende en gran medida de la calidad del aire comprimido utilizado. El mantenimiento de los actuadores neumáticos es sencillo, lo que es una de sus mayores ventajas. Las fallas más comunes incluyen fugas de aire, desgaste de las juntas o mal ajuste de las válvulas. La prevención de estas fallas depende en gran medida de la calidad del aire comprimido utilizado.
En resumen, si te preguntabas cómo funciona un actuador neumático, ahora ya tienes una visión clara de su principio de funcionamiento, sus aplicaciones y las diferencias entre los distintos tipos de actuadores. Nuestros actuadores neumáticos están diseñados con tecnología de punta, lo que maximiza la eficiencia y el rendimiento, diferenciándolos de las opciones tradicionales en el mercado.
Válvulas Neumáticas
La válvula neumática es un dispositivo creado con la condición de dirigir y controlar el aire fresco comprimido en un proceso o maquinaria. Las válvulas, sin importar el tipo que sean, disponen de partes comunes que son necesarias para un buen desarrollo de su funcionamiento. Actuador: también llamada accionador o motor.
Los símbolos que se utilizan para los tipos de válvulas hidráulicas y neumáticas ayudan a tener una visualización previa del montaje. Las válvulas de control caudal también se les conoce como válvula estranguladora neumática.
Automatización Neumática en la Industria
Un sistema de producción rápido, limpio y seguro. Un sistema de automatización neumática está compuesto de tres grandes etapas: generación de aire comprimido; preparación del aire para ser utilizado (filtros de polvo, aceite y bacterias, secadores de aire por refrigeración o químicos); e instalación de líneas de distribución del aire desde el compresor hacia los puntos de uso.
Básicamente, estos mecanismos permiten mejorar las condiciones de operación y seguridad operacional, en relación a aquellos montajes operados por personas. La automatización neumática de procesos industriales es una de las más utilizadas en la era moderna. Este sistema se fundamenta en hacer de la energía, proporcionada por el aire atmosférico, y llevado a un estado de compresión, un método de producción rápido, limpio y seguro, señala Cristian Cifuentes, Coordinador Especialidad del Área de Electricidad y Electrónica en INACAP Puente Alto.
Ventajas de la Automatización Neumática
Entre las principales ventajas de esta tecnología destaca la rapidez de respuesta de sus componentes, ya que no requieren de circuitos de retorno del fluido. El fluido empleado para la transmisión tiene un tratamiento más simple y económico que el de otros sistemas, destaca Maximiano López, Apoyo Académico del Centro Integral de Manufactura Automatizada (CIMA) de la Universidad Técnica Federico Santa María (USM). Asimismo, sus tiempos de respuesta frente al mandato de acción son menores que los basados en esquemas hidráulicos.
Además, pueden observarse beneficios en términos de rapidez (instantaneidad de movimientos), disponibilidad del recurso libre (aire atmosférico), simplicidad en el almacenamiento, transporte y control. La velocidad de los movimientos que permite esta tecnología es comparable a componentes eléctricos, pero a una fracción del costo. La desventaja es la baja precisión del movimiento, en comparación a la conseguida con elementos eléctricos, es decir, gran velocidad pero poca precisión, agrega Luis Camilla, Director de Carrera Ingeniería en Electricidad y Automatización Industrial de DuocUC San Joaquín.
Aplicaciones Industriales
La industria moderna, cuyo negocio es la producción en serie, hoy está fundamentada en la automatización neumática, y Cifuentes justifica esta afirmación con algunos ejemplos de sectores donde esta tecnología es esencial: alimentario, farmacéutico, papel tissue. También la industria metalúrgica moderna está automatizando cada día más los procesos de fabricación en serie mediante la neumática (pintura robotizada, soldaduras o armado de componentes), añade.
Las aplicaciones de la tecnología neumática son transversales a la industria, comenta Camilla, ya que prácticamente el 100% de las industrias tiene un compresor, ya sea, para ser utilizado en un actuador neumático o soplar algún proceso, desde un invernadero a la gran minería, pasando por procesos pesqueros.
Para Luciano Ahumada, Director Escuela de Ingeniería Civil en Informática y Telecomunicaciones de la Universidad Diego Portales (UDP), las aplicaciones y sectores con mayor potencial de implementación de estos sistemas, son aquellos que requieren de mecanismos de automatización industrial y donde sea factible la instalación de tuberías de aire comprimido que alimenten a los elementos del circuito neumático.
Criterios para la Integración de la Tecnología Neumática
En cuanto a los criterios para evaluar la integración de esta tecnología, López asegura que una de las desventajas de los sistemas neumáticos es que tienen muchas pérdidas de presión cuando las líneas de transmisión son muy extensas. Por esta razón, uno de los principales aspectos a evaluar es la demanda del proceso; dimensionar correctamente el consumo permitirá el funcionamiento óptimo y estable del sistema. El consumo energético se puede evaluar de manera relativamente rápida, dado que normalmente la demanda se centra en el generador de presión, señala.
Cifuentes indica que siempre existirán dudas en cuanto a los beneficios de automatizar, y esto se debe fundamentalmente a los costos de la implementación y mantenimiento de estos sistemas y del tratamiento del aire. No obstante, una vez implementados, son evidentes los beneficios en términos económicos, puesto que aumenta la producción; el consumo energético está dentro de márgenes razonables y el producto es limpio y de calidad.
Mantenimiento de Sistemas Neumáticos
Uno de los principales procesos de mantención que se debe realizar en los sistemas neumáticos tiene que ver con el agua. Esta actúa como contaminante y es la principal agresión que afecta la vida útil de los componentes. Sin embargo, existen distintas alternativas que corrigen este defecto. Los componentes son los que deben ser mantenidos y en correcta operación; una buena práctica de mantenimiento significa una extensión en la vida útil de todos los elementos neumáticos, asegura Camilla.
El segundo criterio corresponde al correcto montaje, alineamiento y dimensionamiento de los elementos, sobre todo de los que realizan desplazamiento, agrega. Por su parte, Raúl Godoy, Product Manager de Festo, recomienda que, en primer lugar, se prepare el aire, aplicando un buen filtrado tanto para la red de distribución como para los puntos de aplicación según área de trabajo o componentes utilizados. Generalmente, el proveedor del producto indica el filtrado para su componente; sin embargo, ciertos sectores -como el alimentario- deben cumplir también con normas y exigencias sanitarias, precisa.
Otro punto importante, acota el profesional, es el control de fugas de aire que provocan caídas de presión y la consecuente disminución de las prestaciones de equipos neumáticos. Hay que considerar que con solo un mal apriete de un conector podría provocarse una fuga de aire. Los estudios desarrollados en neumática señalan que una fuga de tan solo 2 mm a 6 Bar puede generar en promedio hasta dos millones de pesos en pérdidas al año, aclara.
Según el ejecutivo, esto ocurre casi siempre por despreocupación de la mantención, ya sea por mal diseño de las redes de aire, falta de mantenimiento o chequeo de empaquetaduras de componentes, lo que debe realizarse con la regularidad adecuada a los ciclos de operación que determina el proveedor de equipo.
De acuerdo a Ahumada, resulta primordial establecer procesos de aseguramiento de calidad (QA, por su nombre en inglés) apropiados, disminuyendo el riesgo asociado a fallas operacionales. Hay que pensar siempre en esquemas preventivos y de mitigación ad hoc a la realidad de la línea en cuestión, estipula.
Un aspecto esencial es mantener una buena calidad del aire, ya que los niveles de humedad y partículas adecuados permitirán mantener las líneas de transmisión y los equipos en buen estado por mucho más tiempo. Hay ambientes en lo que esto requiere especial cuidado, sobre todo en aires muy húmedos o con presencia de elementos que contribuyen a la corrosión. También es importante el estado de los actuadores finales, la revisión y limpieza adecuada de cilindros, sugiere López.
Estándares y Buenas Prácticas
Economías modernas y manufactureras como Alemania, Italia y Francia tienen una serie de normas como la ISO 1219 que establece parámetros de uso. Existe, además, el Comité Europeo de Transmisiones Hidráulicas y Neumáticas (CETOP), que regula una serie de prácticas relacionadas con el uso. Las buenas practicas relativas al ahorro de energía en el consumo neumático pueden llegar a representar el 5% del ahorro en la factura eléctrica de una planta, asegura Camilla.
Hoy en la industria nacional no existe consenso en qué lugar se debe montar un compresor o sobre el material con el que se debe construir la red de aire, añade. Para López, en su experiencia, el ISO/TC 118 es el punto de partida para entender la correcta implementación de los sistemas neumáticos, pero si no hay tiempo para revisar todos las normativas que propone el comité, sugeriría mirar los estándares ISO 4414 e ISO 19973.
En general, sostiene Ahumada, se deben cumplir las buenas prácticas de modelado de procesos industriales y de gestión de los mismos desde su formulación inicial (análisis costo/eficiencia de la solución, etc.). Asimismo, hay que asegurar la calidad de la operación mediante el constante monitoreo y mejora continua, como en cualquier ámbito de la ingeniería, indica.
En todo caso, como asegura Cifuentes, las buenas prácticas pasan fundamentalmente por la responsabilidad con las personas, tanto en el ámbito laboral como en lo que dice relación con el consumidor. Es esencial que la producción del aire sea hecha bajo estándares de calidad ambiental tales que no afecten a personas, entorno, ni productos, concluye.
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