Dominando los sistemas y componentes neumáticos industriales – Trimantec

Los sistemas neumáticos industriales y sus componentes pueden sonar como conceptos complejos. Sin embargo, su función y componentes son fáciles de comprender una vez que se desglosa cada tipo de dispositivo. Muchas industrias favorecen los equipos neumáticos e los integran en sus máquinas porque es una forma sencilla de mantener bajos los costes de mantenimiento y alargar la vida útil de sus máquinas.

Nuestra guía explica cómo funcionan los sistemas neumáticos industriales, destaca sus ventajas y limitaciones, y le ayuda a entender los componentes principales. Así, ya sea que busque reemplazar una válvula defectuosa o diseñar un sistema de automatización industrial desde cero, esta guía es un punto de partida perfecto.

Tabla de contenidos:

¿Cómo funcionan los sistemas neumáticos industriales?

Ventajas de los sistemas neumáticos

Limitaciones de los sistemas neumáticos

Mantenimiento de sistemas neumáticos

Tipos de rosca para componentes neumáticos

Componentes neumáticos en automatización industrial

Cilindros y actuadores neumáticos

Válvulas de control neumáticas

Componentes de preparación de aire

Sistemas lógicos neumáticos

Accesorios neumáticos

¿Cómo funcionan los sistemas neumáticos industriales?

Si alguna vez ha usado una bomba de bicicleta, ha visto la aplicación básica de la neumática. Muchas empresas hoy incorporan neumática industrial en sus máquinas. Se han vuelto tan populares que se encuentran en artículos cotidianos como pistolas de clavos y aspiradoras.

Un sistema neumático es una máquina que usa aire presurizado para controlar movimientos como sujetar, mover y conformar materiales. El equipo neumático depende principalmente de grandes cantidades de aire comprimido para funcionar. Es importante que muchas máquinas lleven y mantengan producción constante de aire.

En general, la mayoría de sistemas neumáticos se componen de:

1. Compresor
2. Depósito (Receiver)
3. Válvulas
4. Actuadores

Compresor

Un compresor de aire es una herramienta neumática que convierte el aire que respiramos en aire comprimido. El aire presurizado se usa luego en todo el sistema. Generalmente, el compresor es alimentado por un tanque de gas que fuerza aire al sistema para producir aire presurizado. Hay muchos tipos de compresores para satisfacer la presión y caudal deseados: pistón, rotativo, centrífugo y de flujo axial.

Depósito (Receiver)

Los depósitos de aire reciben aire del compresor y lo almacenan en un tanque mayor llamado depósito. Este puede suavizar el flujo de aire y mantenerlo fresco al entrar. Un tanque grande disipa el calor mucho más rápido que uno pequeño. Para compensar la pérdida de aire, el depósito almacena el aire comprimido a mayor presión. Esto asegura la entrega de la energía requerida.

Válvulas de aire

Las válvulas de aire son un componente neumático importante porque detienen y cambian la dirección del aire. Controlan la dirección del flujo para mover el actuador. Los sistemas neumáticos pueden tener una o muchas válvulas. Pueden ser manuales como una válvula de pedal o eléctricas como una válvula solenoide.

Actuadores neumáticos

Los actuadores son simplemente los «movidos» o el movimiento requerido del sistema neumático. Estos dispositivos de salida pueden ser cilindros de aire o incluso brazos robóticos que mueven y levantan materiales o brocas. La mayoría de actuadores se mueven en línea recta.

Preparación de aire

Para maximizar el rendimiento de su sistema neumático industrial, la preparación de aire es necesaria. Mantener aire limpio y seco en todo el sistema alargará su vida útil. Aplicaciones industriales como sujeción, posicionamiento y elevación requieren aire de alta calidad constante. La preparación adecuada incluye componentes como filtros, reguladores y a veces lubricadores.

Diagrama de un sistema neumático industrial

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Ventajas de los sistemas neumáticos

Como se mencionó, usar neumática industrial es una forma fácil de mantener bajos los costes de mantenimiento y alargar la vida de las máquinas. Sin embargo, estos son solo algunos beneficios.

El uso de componentes neumáticos le da las siguientes ventajas:

1. Simplicidad de diseño y control – Las máquinas se diseñan fácilmente usando cilindros estándar y otros componentes y operan mediante control simple encendido/apagado.
2. Fiabilidad – Al ser el gas compresible, el equipo neumático es menos propenso a daños por choque. El gas absorbe fuerza excesiva, mientras el fluido en hidráulica la transfiere directamente. El gas comprimido puede almacenarse, así las máquinas siguen funcionando un tiempo si se pierde energía eléctrica.
3. Seguridad – Muy baja probabilidad de incendio comparado con aceite hidráulico. Además, máquinas modernas suelen ser seguras contra sobrecarga.

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Limitaciones de los sistemas neumáticos

Aunque los sistemas neumáticos industriales ofrecen muchas ventajas sobre los hidráulicos, tienen algunas limitaciones.

1. Propensos a fugas: Aquí es donde las revisiones preventivas rutinarias evitan muchos problemas. Manteniendo un calendario regular, detectará fugas antes de que sean graves.
2. Mantenimiento y reparaciones: La neumática industrial a menudo almacena presión en tuberías por largos periodos, complicando reparaciones. El sistema debe deprimirse correctamente antes de iniciar reparaciones.
3. Sensibilidad: Su equipo neumático necesita un espacio donde operar sin perturbaciones. Los sistemas son sensibles a cambios de temperatura y vibración.

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Mantenimiento de sistemas neumáticos

El mantenimiento preventivo para sistemas neumáticos es importante para obtener el mejor rendimiento. Revisar regularmente el estado del equipo ayuda a detectar desgaste antes de que sea un problema.

Un problema común es la fuga de aire. Detectarla temprano ahorra sobrecarga, desperdicio de aire comprimido, costes operativos aumentados e incluso pérdida de calidad de producción. A veces la fuga es detectable simplemente escuchando pérdidas de aire. Alternativamente, use solución de agua y jabón, rocíe el sistema y busque burbujas. Reparar fugas puede ser tan fácil como apretar racores. En casos mayores, puede ser necesario reemplazar una pieza rota.

¿Interesado en aprender más sobre mantenimiento preventivo para su equipo neumático? Nuestro blog de Mantenimiento Preventivo es un gran recurso.

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Tipos de rosca para componentes neumáticos

Antes de entrar en los tipos de equipos neumáticos, mencionemos los tipos de rosca. Componentes como válvulas y cilindros suelen tener puertos roscados. Con muchas marcas tiene tres opciones: NPT, PT o G (BSPP). Si su equipo es originario de China, 9 de cada 10 veces necesitará roscas PT. Si se fabricó en Norteamérica, puede usar roscas NPT. Puede consultar el manual o contactar al fabricante original.

Otras opciones incluyen usar racores diferentes o cinta selladora de rosca. Para aprender a identificar correctamente cualquier tipo de rosca, consulte nuestra Guía de Identificación de Roscas.

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Componentes neumáticos en automatización industrial

Los sistemas neumáticos ofrecen multitud de beneficios para usuarios finales, técnicos e ingenieros. Por eso abogamos por integrar sistemas neumáticos industriales en soluciones de automatización. Vea una construcción de automatización personalizada con componentes neumáticos en acción.

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Cilindros y actuadores neumáticos

Los cilindros y actuadores neumáticos mueven una carga usando aire presurizado almacenado en un pistón o diafragma. Según la dirección de la carga, necesitará un cilindro de aire o actuador rotativo.

Cilindros de aire

Los cilindros de aire mueven una carga en línea recta usando una varilla de pistón. El aire comprimido empuja o jala la varilla dentro y fuera del cuerpo del cilindro. Dos parámetros clave: carrera y diámetro (bore). Carrera es la distancia que extiende la varilla al actuar. Diámetro es el diámetro interior del cilindro. Cuanto mayor el diámetro, más presión o fuerza puede ejercer.

Ejemplo de cilindro guiado en acción

Tipos de cilindros de aire:

• Cilindros de simple efecto usan un puerto de aire para empujar o jalar la varilla en una dirección. La varilla retorna por acción de muelle.
• Cilindros de doble efecto usan puertos en ambos extremos para extender y retraer la varilla.

Hay opciones para personalizar cilindros: amortiguadores para operación más silenciosa, diversas opciones de montaje.

Actuadores rotativos

Los actuadores rotativos giran objetos alrededor de un eje. Usan aire comprimido que produce par continuo.

Muchos tienen diseño de doble cremallera-piñón. El aire entra por un puerto empujando el pistón linealmente, lo que hace que los dientes de la cremallera engranen con los del piñón circular y giren el eje hasta 360 grados.

También vienen con amortiguación para operación más silenciosa.

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El actuador rotativo de la derecha permite girar la plataforma de la máquina.

Válvulas de control neumáticas

Las válvulas neumáticas, también llamadas válvulas de aire, ayudan a detener e iniciar el flujo de aire en neumática industrial. Pueden ser manuales como válvula de pedal o eléctricas como válvula solenoide.

Válvulas solenoides neumáticas

Estas válvulas de control direccional eléctricas detienen, inician o cambian la dirección del flujo aplicando electricidad al solenoide. Para más sobre tipos de válvulas solenoides, visite nuestro blog Solenoid Valves 101.

Tipos de válvulas solenoides:

• Válvulas de acción directa «directamente» usan la alimentación del electroimán para abrir y cerrar.
• Válvulas pilotadas usan la potencia electromagnética combinada con la presión del fluido/aire/gas para abrir y cerrar.

Válvulas de control de fluidos

Controlan el flujo crítico de fluidos: aire, gas, agua, aceite, vapor y otros líquidos. Aplicando electricidad al solenoide se detiene, inicia o cambia rápidamente la dirección del flujo.

Válvulas manuales y mecánicas

Las válvulas manuales y mecánicas inician, detienen o cambian la dirección del flujo mediante accionamiento manual o mecánico. Ejemplo: válvula de pedal accionada al presionar un pedal.

Válvulas de retención y de control de flujo

Ejemplos de válvulas de propósito especial: válvulas de retención (check valves), que solo permiten flujo en una dirección; y válvulas de control de flujo, que regulan el flujo o presión de un fluido.

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Componentes de preparación de aire

Los productos de preparación de aire mantienen el aire de sus neumáticos industriales limpio y seco. Usar combinación de filtros, reguladores y lubricadores ayuda a la longevidad del sistema.

Filtros de aire neumáticos

Los filtros reciben el primer suministro de aire y reducen contaminantes y humedad del tanque de aire comprimido. Diferentes tamaños según necesidades. Pueden filtrar contaminantes de hasta 0,3 micras. Los filtros deben reemplazarse cada 4-6 meses y requieren cuidado preventivo.

Reguladores de presión de aire

Controlan la presión aguas abajo tras la limpieza y secado por los filtros. Solo deben usarse para regular presión aguas abajo.

Lubricadores de aire

Añaden una pequeña cantidad de aceite al flujo de aire comprimido para reducir fricción. Importantes para mantener la máquina operando eficientemente. Disponibles en diferentes tamaños de puerto y tipos de rosca.

Unidades combinadas Filtro-Regulador-Lubricador (FRL)

Sistemas de preparación como unidades combinadas FRL incluyen filtros, reguladores y lubricadores en un solo sistema. Esta unidad de 3 piezas asegura regulación precisa, reduce humedad e induce la cantidad adecuada de aceite. Ayudan a reducir coste y ahorrar espacio.

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Sistemas lógicos neumáticos

Los sistemas lógicos neumáticos, también llamados controles lógicos de aire, se usan para controlar procesos industriales y adquirir datos de máquinas.

La lógica de aire puede realizar casi cualquier función manejada normalmente por relés, interruptores de presión/vacío, retardos, contadores y finales de carrera. Aunque el diseño es similar, el aire comprimido es el medio de control en lugar de corriente eléctrica.

Un uso común es el conteo neumático. Un contador neumático proporciona valiosos datos de equipos. Algunos dispositivos mecánicos o eléctricos pueden ser imprácticos o inconvenientes según la aplicación.

Por ejemplo, el Contador Neumático AC-6 de Control Line puede proporcionar registro de eventos, conteo de piezas o ciclos completos. Los datos pueden monitorearse y usarse para producción o planes de mantenimiento preventivo. Para más orientación, nuestro blog Air Logic da información más profunda.

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Accesorios neumáticos

Los accesorios neumáticos ayudan a personalizar y adaptar equipos a sus requisitos. Algunos comunes:

Silenciadores neumáticos

Reducen niveles de ruido de equipos neumáticos en operación. Mejoran confort del usuario y protegen el sistema de contaminantes intrusos.

Sensores de posición de cilindro de aire

Comúnmente usados con cilindros de aire. Detectan movimiento de un objeto y lo convierten en señales aptas para procesamiento, transmisión o control.

Manómetros de presión de aire

En sistemas neumáticos, la presión se mide en muchas ubicaciones. Los manómetros proporcionan lecturas para aplicaciones industriales y comerciales.

Drenajes de pierna de goteo

Las piernas de goteo, o drenajes de condensado, capturan condensado y humedad en sistemas de aire comprimido.

Colectores de válvulas de aire

Los colectores permiten un punto de unión conveniente para distribución de fluidos o gases. Se usan para proporcionar potencia neumática a dos o más ubicaciones para suministrar múltiples herramientas.

Bobinas de solenoide

Use bobinas de repuesto para cambiar una bobina dañada o convertir el nivel de voltaje de una válvula solenoide comprada previamente.

Bloques de distribución

Proporcionan ubicaciones de puerto convenientes para piezas de preparación de aire, transductores y otros componentes.

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Esperamos que esta Guía de Componentes Neumáticos haya aclarado confusiones entre los diferentes tipos. Cilindros y válvulas pueden ser especialmente confusos con tanta terminología variable. Si necesita ayuda para encontrar una pieza neumática adecuada, contáctenos hoy al (336) 767-1379. O envíe email a nuestro representante de ventas en info@trimantec.com.