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Este video describirá cómo trabajan los sistemas neumáticos industriales. Estos cinco tipos de componentes representan los elementos más comunes utilizados en los sistemas. El objetivo final de toda esta conexión de componentes, en la mayoría de los casos, es crear movimiento que realizará algún tipo de trabajo en un entorno industrial.
La neumática es una de las tecnologías más utilizadas para automatizar procesos repetitivos. Por lo tanto, las aplicaciones comunes pueden ser mover un producto de un lugar a otro, presionar o sujetar piezas de un producto.
Para entender mejor cómo trabajan los sistemas, empezaremos por el inicio, con el compresor, y siguiendo el proceso hasta la meta final del movimiento. El compresor genera la energía que alimenta el sistema en forma de aire comprimido. Para generar aire comprimido, el compresor aspira aire de su entorno y lo presuriza en un espacio más pequeño, creando la energía necesaria para controlar el sistema.
Una vez comprimido, el aire necesita estar seco y limpio para que las partículas dañinas, como óxido o suciedad, no obstruyan las partes móviles del sistema. El aire comprimido viajará a través de un tubo lineal.
El siguiente componente se llama unidad de preparación de aire o FRL. FRL son las iniciales de filtro, regulador y lubricador, que son piezas comunes que componen la unidad de preparación de aire. Típicamente, la primera unidad en el sistema de preparación de aire es lo que se conoce como separador de líquidos, el cual hace circular o girar el aire utilizando paletas con forma especial. La rápida circulación del aire presurizado elimina la humedad no deseada debido a la fuerza centrífuga.
La siguiente unidad es un filtro, el cual elimina aún más las partículas y la humedad en un proceso de dos etapas. Tal como en el separador de líquidos, una serie de paletas o aspas en el filtro circula el aire. En la primera etapa, en la segunda etapa, el aire pasa a través de una media filtrante llamada elemento, con el fin de atrapar los contaminantes no deseados.
Una vez que está seco y limpio, es como ajustar el nivel de presión de aire que sale del compresor. Este ajuste tiene un impacto en cuánta fuerza genera el sistema. Una presión más alta permite al actuador ejercer más fuerza y una presión más baja genera menos fuerza.
El regulador logra esto utilizando un ensamble accionado por resorte. La perilla en el regulador ajusta la fuerza del resorte de control para lograr un punto de ajuste de presión deseado. Cada vez que el nivel de presión disminuye por debajo del punto de ajuste deseado, el "popet" o la válvula interna abre un camino para que la presión más alta fluya aguas abajo. Esta operación continúa hasta que la presión en el sistema alcance la presión de ajuste del regulador. En este punto, el "popet" de válvula interna se cierra hasta que haya un nuevo flujo de demanda.
También es común tener un manómetro en el regulador para que el usuario pueda monitorear la presión del sistema. Finalmente, en aplicaciones específicas, tales como motores de aire o herramientas neumáticas, se puede agregar un lubricador para distribuir una fina brisa de lubricante en el aire comprimido que ayude a lubricar los componentes que siguen el flujo de aire.
Ahora que el aire comprimido está limpio, seco y establecido en la presión correcta para la aplicación, el siguiente paso es dirigirlo hacia donde deseamos crear movimiento. Una válvula de control direccional es usada para lograr esta tarea. Esta válvula de control direccional cuenta con una serie de vías internas que pueden conectar el aire que llega al puerto de entrada con una o dos vías en la salida de la válvula, llamados puertos de trabajo.
Dependiendo de la posición de los elementos móviles, los cuales típicamente son llamados carretes, el aire estará bloqueado para pasar por un puerto y permitirá su paso por el otro. Las secciones altas en el carrete, llamadas discos, impedirán que el aire avance por un camino, mientras que las secciones inferiores del carrete, llamadas surcos, permitirán el flujo a su alrededor para avanzar a uno de los puertos de trabajo.
En este tipo de válvulas, tan común, cuando la unidad no está accionada, el carrete es forzado hacia el lado izquierdo de la válvula por un resorte. En esta posición, usted puede ver que este disco impide que el aire salga por el cuerpo de trabajo número 4. En cambio, es forzado a salir por el puerto número 2, debido a que el surco en la sección inferior del carrete permite que el aire fluya y pase al puerto de trabajo número 2.
Para cambiar la dirección del aire hacia el puerto de trabajo número 4, la válvula debe estar accionada. En la mayoría de los equipos automatizados, un PLC o controlador lógico programable dará la orden a la válvula para cambiarla mediante una señal eléctrica. Cuando llega una señal en un componente de la válvula, llamado bobina de solenoide, se crea un campo magnético que atrae hacia ella una pieza central llamada émbolo.
Cuando el émbolo no está asentado, permite que el aire del interior de la válvula, conocido como presión piloto, empuje este carrete hacia la derecha. Una vez que este carrete llega al extremo derecho de la válvula, el disco o secciones altas cierran el paso hacia el puerto de trabajo número 2 y, en cambio, dirigen el flujo de aire comprimido hacia el puerto de trabajo número 4.
Cuando se elimina la señal del PLC, también se elimina la fuerza generada por el electroimán. En tal punto, el resorte del émbolo vuelve a su estado inicial, lo que elimina la señal de aire que empuja este carrete. El resorte del extremo opuesto vuelve a este carrete a su posición predeterminada, una vez más dirigiendo el aire de regreso por el puerto de trabajo número 2. El PLC ahora puede dirigir el aire a cualquier puerto que se necesite cuando sea necesario.
El siguiente componente en el sistema, el actuador, nos permitirá realizar un trabajo útil con el aire comprimido que limpiamos y redirigimos. En la mayoría de las aplicaciones, el propósito de cambiar la dirección del aire comprimido en la válvula es generar movimiento en diferentes direcciones para que fabrique una amplia variedad de actuadores o cilindros, como también se les llama comúnmente. Ellos convertirán el aire comprimido en movimiento.
Estos tipos comunes de cilindros son con final de vástago, mostrados aquí. El actuador creará movimiento utilizando la energía del aire comprimido suministrado por la válvula de control direccional. Podemos ver que el puerto de trabajo número 4 está conectado a la parte posterior o tapa en el extremo del cilindro. Cuando el aire comprimido empuja, el pistón es forzado a moverse hacia adelante dentro de un tubo que comúnmente se llama camisa del cilindro.
El pistón está unido a un vástago que se extenderá como resultado de la fuerza generada por el aire comprimido que actúa sobre el pistón. El actuador continuará moviéndose en esa dirección hasta que alcance su límite físico, o si la resistencia a la fuerza, comúnmente llamada carga, es mayor que la fuerza del aire comprimido, en cuyo caso el regulador de presión puede ajustarse a una presión más alta.
Ahora que hemos completado la extensión, necesitaremos un método para retraer el actuador a su posición inicial. La válvula de control direccional logrará esto cambiando la dirección en que fluye el aire comprimido, desde el puerto de trabajo número 4 al puerto de trabajo número 2. El puerto de trabajo número 2 se conecta al extremo de la cabeza del actuador y, cuando el aire comprimido empuja en el lado opuesto del pistón, invertirá la dirección del vástago del pistón. Este movimiento inverso se suele denominar retracción.
Para que este actuador expulse el aire que contiene el cilindro, este debe de ir a algún lugar, al que comúnmente se denomina escape. El aire de escape se ilustra con el color rojo y se muestra saliendo del cilindro, fluyendo de vuelta a través de la válvula, hacia afuera del silenciador y al exterior, en la atmósfera.
Este sistema puede repetir este proceso tanto como el PLC le indica que mueva las cosas del punto A al punto B. Por ejemplo, en este ejemplo, el PLC le dice al actuador que mueva este producto enviando una señal a la válvula de control direccional, que está usando aire comprimido limpio y seco para alimentar el actuador.
La neumática también se usa comúnmente para sujetar dos componentes juntos en un proceso de ensamble para ayudar a formar un producto terminado. A través de la combinación de los productos de preparación de aire, válvulas y actuadores de Parker, existe una amplia gama de aplicaciones que pueden ser resueltas.
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