Introducción

El aire comprimido es una de las formas de energía más antiguas que conoce el hombre y aprovecha para reforzar sus recursos físicos.

El descubrimiento consciente del aire como medio - materia terrestre - se remonta a muchos siglos, lo mismo que un trabajo más o menos consciente con dicho medio.El primero del que sabemos con seguridad es que se ocupó de la neumática, es decir, de la utilización del aire comprimido como elemento de trabajo, fue el griego KTESIBIOS. Hace más de dos mil años, construyó una catapulta de aire comprimido. Uno de los primeros libros acerca del empleo del aire comprimido como energía procede del siglo I de nuestra era, y describe mecanismos accionados por medio de aire caliente.

Ventajas de la Neumática-El aire es de fácil captación y abunda en la tierra.-El aire no posee propiedades explosivas, por lo que no existen riesgos de chispas.-Los actuadores pueden trabajar a velocidades razonablemente altas y fácilmente regulables.-El trabajo con aire no daña los componentes de un circuito por efecto de golpes de ariete.

Concepto de neumática industrial

La neumática es la tecnología que emplea aire comprimido como medio de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y, por lo tanto al aplicarle una fuerza se comprime, mantiene esta compresión y se devuelve la energía acumulada cuando se le permite expandirse según dicta la ley de los gases ideales.

Breve Reseña Histórica

El término neumática procede del griego pneuma que significa soplo o aliento. Las primeras aplicaciones de neumática se remontan al año 2,500a.c. Mediante la utilización de muelles de soplado. Posteriormente fue utilizada en la construcción de órganos musicales, en la minería y siderurgia. Hace mas de 20 siglos, un griego, Tesibios, construyo un caño neumático, que rearmado manualmente comprimía aire en los cilindros. Al efectuar el disparo, la exposición, restituía la energía almacenada aumentando de esta forma el alcance del mismo. En el siglo X1X se comenzó a utilizar el aire comprimido en la industria deforma sistemática. Herramientas neumáticas, martillo neumáticos, son un ejemplo de estas aplicaciones. Durante la construcción del túnel de Mont-cenis, 1857, se utilizo una perforadora de aire comprimido, que permitía alcanzar una velocidad de avance de dos metros diarios frente a lo 60 cm que se obtenían con los medios tradicionales. En 1880 se invento el primer martillo neumático. La incorporación de la neumática en mecanismos y la automatización comienza a mediados del siglo xx. Aportes de la neumática a las ingenierías, especialmente a los sistemas de automatización: La neumática estudia el aire comprimido como una de las formas de energía más antiguas que conoce el hombre y aprovecha para reforzar sus recursos físicos. Aunque los rasgos básicos de la neumática se encuentran entre lo mas antiguos conocimientos de la humanidad, no fue si no hasta el siglo pasadocuando empezaron a investigarse sistemáticamente su comportamiento susreglas. 

Desde aproximado al 1950 es que podemos hablar de una verdadera aplicación industrial de la neumática en los procesos de fabricación. Es cierto que con anterioridad ya existían algunas aplicaciones y ramos deexplotación como por ejemplo en la minería, la industria de laconstrucción y en los ferrocarriles (frenos de aire comprimido).

La irrupción verdadera y generalizadora de la neumática en la industriano se inicio, sin embargo, hasta que llego a hacerse mas acusante laexigencia de una automatización y realización en los procesos de trabajo.En

la realidad ya no se concibe una moderna explotación industrial sin pelaire comprimido, por lo que es motivo que los ramos industriales más variado se utilicen aparatos neumáticos. 

La extensión de la automatización de forma sencilla en cuanto a mecanismos y además a bajo coste, se ha logrado utilizando técnicas relacionadas con la neumática, la cual se basa en la utilización de aire comprimido y maquinas modernas.La automatización industrial, através de componentes neumáticos e esuna de las soluciones mas sencillas, rentables y con mayor futuro de aplicación en la industria.

Contadores Neumáticos

En numerosas aplicaciones se necesita medir el tiempo que transcurre desde que se cumple una determinada condición lógica y cuando ese tiempo predeterminado se cumple, esperamos que se devuelva una señal para informar del hecho. La señal que recibe un temporizador es por lo tanto una función lógica que hay que resolver, como en el caso de cualquier preaccionador. La señal que devuelve un temporizador es una variable, porque a partir de ella se pueden tomar decisiones. En el programa de este apartado encontrará la simulación de varios temporizadores eléctricos cuyo funcionamiento es similar al de los relés, por lo tanto, la bobina será la función y los contactos serán la variable.

Los temporizadores pueden ser programados o ser componentes físicos, pero en todos los casos, los más utilizados son de retardo a la conexión de la señal que los activa o bien de retardo a la desconexión de la señal que los activa. El temporizador con retardo a la conexión mide el tiempo que es verdadera la señal que lo activa, luego el tiempo a medir comienza desde la “conexión” de dicha señal. El de retardo a la desconexión mide el tiempo que es falsa la señal que lo activa, luego el tiempo a medir comienza desde la “desconexión” de dicha señal.

El criterio básico para seleccionar el tipo de temporizador más apropiado es comprobar qué se conecta o se desconecta en el instante que comienza la medida del tiempo. Si algo se conecta, interesa un retardo a la conexión y si algo se desconecta, interesa un retardo a la desconexión. Vea en la simulación que en el retardo a la conexión el tiempo comienza en el momento de pulsar P, mientras que en el retardo a la desconexión comienza al desconectar el botón P.

Otra operación muy frecuente en los procesos es contar el número de veces que se cumple una determinada condición, tal es el caso de repetir cierto número de ciclos o contar piezas fabricadas. Cuando el valor de la cuenta llega al valor preajustado en el contador, casi siempre se necesita una señal de confirmación. Un contador se puede definir con dos funciones y una variable: Una de las funciones será la entrada del contador por la que recibe los impulsos a contar, la otra función ha de permitir poner la cuenta a cero si el contador es ascendente o bien ponerla en el valor preajustado si es descendente. La variable o señal de salida del contador se activa cuando se ha cumplido el número de impulsos preajustado.

Ejemplos con temporizadores:

La siguiente figura plantea resolver tres ejemplos sencillos de uso de temporizadores. En el primero se trata de obtener una señal A que informe del momento en que P se acciona (algo parecido a un flanco positivo), en el segundo se trata de informar cuándo se desconecta P (parecido a un flanco negativo) y en el tercero hay que conseguir un impulso de duración fija independientemente del tiempo que P esté conectado.

En el primer ejemplo, el tiempo a medir comienza con la conexión de P, luego el temporizador T1, con retardo a la conexión, debe responder a la señal P. La señal A se puede obtener viendo que debe ser verdadera cuando P está accionado y T1 no lo está. En el segundo ejemplo, el tiempo a medir comienza con la desconexión de P, luego el temporizador T2, con retardo a la desconexión, deberá responder a la señal P. La señal B se obtiene viendo que debe ser verdadera cuando no esté accionado P y T2 sí lo esté. En el tercer ejemplo, la señal C se puede plantear como una función memoria que se conecta siempre que se acciona P y se desconecta cuando pasa el tiempo que debe durar conectada, tiempo que nos dará un temporizador T3 con retardo a la conexión, ya que se trata de medir el tiempo que C es verdadero. Si la señal P es muy corta, T3 puede medir el tiempo que está conectado C pero cuando la señal P se prolonga, sigue haciendo la conexión de C cuando ya debe estar desconectado. Esto se puede resolver manteniendo la señal del temporizador si P sigue activo (T3 = C + P) siempre y cuando la desconexión que produce sea prioritaria.

Ejemplo de uso de contadores:

La figura representa un carro de una máquina que puede avanzar a derecha con el contactor Md y a izquierda con el contactor Mi. Los finales de carrera A y B deben limitar el desplazamiento del carro. Cuando se accione el pulsador P, el carro tendrá que comenzar el movimiento a derecha y volver al punto de partida. Tendrá que repetir el ciclo un determinado número de veces, que podrá ajustarse con un contador.

Si no se tiene en cuenta el contador, la solución con funciones memoria de desconexión prioritaria puede ser como se indica a continuación: Avanza a derecha si se pulsa P y está en condiciones iniciales (accionado A), se para el movimiento a derecha y arranca a izquierda cuando llega a B y se para el movimiento a izquierda cuando llega a A. Se ha puesto además que cada función solo pueda activarse si no está conectada la otra, esto representa un enclavamiento que imposibilita que los dos contactores estés accionados a la vez, lo que pudiera ocurrir cuando el carro llega a uno de los extremos, ya que al invertir el movimiento, un contactor se desconecta y otro se conecta. Si por alguna razón la desconexión de uno de ellos sufre un retardo, habrá un pequeño tiempo en que se produce un cortocircuito.

Las reglas básicas para añadir un contador de ciclos pueden ser estas: El ciclo arranca cuando está en condiciones iniciales y no ha finalizado la cuenta, el reset del contador se ejecuta con la condición de arranque y en la entrada de impulsos se puede aplicar cualquier condición que se cumpla una sola vez por ciclo. Aplicado al ejemplo, el

arranque de ciclo comienza con la conexión de Md, la condición de arranque es el pulsador P y el captador B se acciona una sola vez por ciclo. El resto de las condiciones serán las mismas que en la solución sin contador.

Componentes neumáticos:

Los temporizadores neumáticos utilizan un pequeño acumulador que se llena o se vacía de aire a través de un estrangulamiento, lo que hace que la presión varíe lentamente hasta conseguir accionar o desaccionar el pilotaje de una válvula distribuidora. El ajuste de tiempo se consigue aumentando más o menos el estrangulamiento. En la figura puede ver las equivalencias entre temporizadores eléctricos y neumáticos. Para ampliar la información, consulte el tema de neumática.

Aplicaciones en Sistemas de aire comprimido

La neumática es la tecnología que emplea el aire comprimido como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y por tanto, al aplicarle una fuerza, se comprime, mantiene esta compresión y devolverá la energía acumulada cuando se le permita expandirse, según la ley de los gases ideales. 

Energía neumática: diferencial de presión de aire utilizada para provocar movimiento en diferentes sistemas (para inflar neumáticos y o poner sistemas en movimiento). 

Las aplicaciones de la neumática en la industria es muy diversa: máquinas textiles, ventiladores de cuidados intensivos, mando de puerta, embotellado de productos, etc. 

EL MÚSCULO NEUMÁTICO

El Músculo Neumático es un actuador de tracción que funciona como un músculo humano. En comparación con un cilindro neumático, es capaz de generar una fuerza de tracción inicial más grande. Su fuerza disminuye en el transcurso del movimiento de contracción. Por lo tanto, tiene un gran poder de aceleración y, al mismo tiempo, es capaz de acercarse a la posición nominal suavemente.

Un músculo neumático no tiene partes mecánicas móviles, con lo que tampoco se produce fricción externa.

El músculo neumático, también conocido como 'músculo fluido', puede utilizarse como actuador para las más diversas tareas.

Simular un sistema

Mando Indirecto de Cilindro de Simple Efecto

No siempre es aconsejable que el operario actúe sobre la válvula puesta cerca del cilindro. Algunas aplicaciones utilizan actuadores de gran volumen; para maniobrar esos actuadores eficientemente, se requieren válvulas que puedan suministrar un caudal de aire proporcional al requerido por el actuador. Dichas válvulas re-quieren por su tamaño un esfuerzo mayor para ser operadas, por esa razón, deben utilizarse válvulas que accionen a la válvula de mando, éstas serán de menor tamaño ya que su función es comandar la válvula mas grande “Válvula de mando principal “

Al accionar la válvula demarcada con 1.2 el aire pasa de 1 a 2 e ingresa por el conector 12 de la válvula de mando ( 1.1 ), accionando ésta y permitiendo que un volumen de aire llegue hasta el cilindro 1.0; el cilindro de simple efecto seextien de realizando el trabajo que se le tiene detenido y permanece así hasta tanto la válvula auxiliar 1.2 permanezca accionada. Cuando es suspendido el accionamiento de la válvula 1.2 , ésta regresa a suposición normal, en este caso “cerrada”, cancelando así la señal de mando ala válvula 1.1, por lo tanto ésta también regresa a su posición de reposo y el cilindro ya sin presión, por medio del resorte, desaloja el aire y regresa a suposición “retraído” en éste caso.

Conclusión

La neumática es hoy en día muy utilizada en las industrias desde las mas pequeñas hasta las mas grandes.

Algunos de los usos más comunes son los que se utilizan para poner el papel en botella, para abrir puertas de autobuses, y hasta en alguno de los transportes públicos lo utilizan para el frenado del mismo y así llamándose como freno de aire comprimido.

Normalmente cuando se hablaba sobre neumática se escuchaba como un tema muy complejo debido a que esto engloba características muy extensas según las aplicaciones, pero al concluir este trabajo se dio a entender mediante palabras utilizadas en el día a día y con ejemplos muy comunes que la neumática y/o neumática industrial es sencillo debido a que estos procesos los vemos a cada momento en nuestra vida cotidiana.

Recomendaciones

Relación consumo de aire - capacidad del compresor:

Cuando la herramienta neumática está funcionando, se descargará una cierta cantidad de aire, que vaciará el compresor de acuerdo al consumo de la herramienta. Por esto, el primer requisito a tener en cuenta es que la capacidad del mismo sea lo suficiente para mantener la marcha normal de la herramienta. Cuando no es la adecuada, la herramienta perderá poder y rendimiento.

Correcta presión de aire:

Para obtener un óptimo rendimiento, la herramienta neumática debe recibir en su motor una presión de 6 - 7 kg/cm2.Menor presión reducirá la potencia y velocidad de la herramienta.Por el contrario, mayor presión producirá un prematuro desgaste de los componentes

Tuberías:

Se deberá tener especial cuidado en observar que no haya ninguna perdida de presión desde el tanque de aire a la   conexión de la herramienta neumática.Si se utiliza mangueras de goma se deberá verificar periódicamente que su interior no se deteriore, ya que en este caso se desprenden fragmentos de goma que pueden dañar el mecanismo de la herramienta.El tamaño de la manguera debe ser el adecuado, y el largo de la misma no debe exceder a los 5 metros.

Mantener la herramienta limpia y lubricada:

El óxido y la excesiva condensación son los peores enemigos de las herramientas neumáticas. Si no dispone de un lubricador de línea, entonces injecte aproximadamente 5 cm3 de aceite liviano a través del conector de entrada de aire cada 24 hs. si su uso es periódico.Se recomienda el uso en un conjunto filtro - regulador y lubricador.El filtro detiene el agua y las partículas arrastradas por el aire. El regulador mantiene la presión necesaria constante, y el lubricador entrega una película de aceite que entra a la herramienta durante su uso.