Principios de la preparación neumática de aire

La preparación del aire es un aspecto fundamental pero a menudo subestimado de la aerodinámica. La «preparación del aire», como suele llamarse, no parece importar, o simplemente agrega una complejidad aguas arriba innecesaria. La realidad es que la preparación del aire garantiza que el equipo aguas abajo obtenga la limpieza, la presión y la lubricación del aire correctas.

Estos son algunos consejos para ingenieros sobre cómo diseñar o especificar subsistemas de preparación de aire para garantizar que los equipos neumáticos mantengan un rendimiento máximo durante muchos años, reduzcan los costos de mantenimiento y el tiempo de inactividad.

Fundamentos del diseño aerodinámico

Para cualquier componente neumático, el tamaño del puerto debe coincidir con la tubería o tubería de entrada y salida. Además, el rango de presión de trabajo nominal de un dispositivo neumático puede ser la presión de trabajo normal, a veces presión de prueba, quizás presión de explosión, quizás las tres.

La presión de trabajo del equipo es la presión requerida para su funcionamiento normal. Por ejemplo, una válvula solenoide puede tener un rango de presión de operación de 20 a 100 psi. Demasiada o poca presión significa que no hay garantía de que la válvula funcione correctamente o en absoluto.

Las clasificaciones a prueba de explosiones y de presión de explosión son un poco más complicadas. La presión de prueba es la presión de aire máxima que el equipo puede soportar antes de que falle y deje de funcionar, incluso si se restablece la presión adecuada. La presión de ruptura es la presión máxima que el equipo puede soportar antes de una falla catastrófica, que puede representar un peligro para el personal y hacer que otros equipos fallen.

desconexión del sistema

Antes de discutir conceptos específicos de preparación de aire, considere cuidadosamente los métodos para desconectar el equipo de preparación de aire. La capacidad de eliminar la energía peligrosa de la maquinaria que no está en uso o necesita mantenimiento es fundamental. OSHA y ANSI reconocen el aire comprimido como una fuente de energía peligrosa, por lo que se deben tomar medidas para aislar los componentes aguas abajo de la fuente, ventilar (o eliminar) la presión aguas abajo y bloquear el sistema en este estado para evitar una reactivación accidental.

Una válvula de alivio de cierre manual es un conjunto de desconexión neumática básica que se usa para aislar el equipo aguas abajo de los aguas arriba, y también ventilará o «aliviará» la presión aguas abajo. La mayoría de las válvulas de globo manuales tienen un rango de presión de trabajo mucho más alto que otros dispositivos neumáticos.

Un conjunto de desconexión más avanzado es la válvula de aislamiento/bloqueo. Estas válvulas son similares a los dispositivos de parada de emergencia de las máquinas controladas electrónicamente. Las válvulas de aislamiento/bloqueo se instalan aguas arriba del sistema a proteger y, cuando se activan, desconectan la presión de aire entrante. Son similares a las válvulas de seguridad de cierre, pero tienen puertos más grandes para que puedan liberar el aire aguas abajo más rápidamente. Esto pone rápidamente la neumática aguas abajo en un estado seguro. La válvula de aislamiento/bloqueo se puede bloquear en el estado «cerrado».

Un componente opcional que se puede usar con una válvula de cierre manual es una válvula de arranque suave. La válvula de arranque suave se activa mediante una señal eléctrica y aumenta gradualmente la presión de aire aguas abajo. Cuando se quita la señal eléctrica de la válvula, actúa como una válvula de purga rápida, desconectando el suministro de aire aguas arriba y ventilando rápidamente el aire presurizado del sistema.

filtración de aire

Incluso con la presión adecuada, los contaminantes en el flujo de aire pueden causar estragos en los sistemas neumáticos con el tiempo. Se pueden encontrar millones de partículas de polvo, suciedad, arena, aceite y agua en un pie cúbico de aire comprimido y, a veces, incluso cosas peores, como partículas de metal. Esto hace que la filtración adecuada sea el héroe anónimo de la prevención del tiempo de inactividad debido a los contaminantes.

Los filtros de aire pasivos vienen en dos diseños básicos: centrífugos y coalescentes. Las centrífugas son más comunes y son buenas para eliminar la mayor parte de la suciedad y las partículas de metal, así como algo de agua. Funcionan haciendo circular el aire y atrapando los contaminantes en el filtro a medida que pasa.

Los filtros coalescentes a menudo se usan junto con filtros centrífugos cuando se requiere una filtración más estricta. Los filtros coalescentes son buenos para eliminar la humedad fina y la neblina de aceite. Filtran el aire haciéndolos pasar a través de elementos filtrantes para capturar las gotas contaminantes.

Ambos filtros recogerán algo de humedad, incluso del aire comprimido más seco. La humedad, o el agua, se acumula en el recipiente en la parte inferior de estos filtros y debe drenarse periódicamente utilizando uno de los tres tipos de drenajes: manual, semiautomático y automático. Los drenajes manuales requieren intervención manual para operar;El drenaje semiautomático funciona cada vez que se libera la presión de aire del sistema;Vaciado automático cuando la cubeta está llena.

Algunos suministros de aire comprimido contienen mucha humedad y requieren más que una filtración pasiva. Estos sistemas pueden requerir un secador activo, que generalmente requiere electricidad. Los secadores activos para la preparación del aire pueden ser de tres tipos: refrigerados, desecantes o de membrana. Cada uno funciona según un principio diferente, pero los tres componentes son grandes en comparación con otros componentes de preparación de aire. Los secadores activos agregan costo y complejidad a la preparación del aire, pero a veces son una necesidad inevitable.

conseguir la presión adecuada

Si bien la filtración del aire es el primer paso en la preparación del aire, establecer la presión de aire adecuada aguas abajo a menudo se considera el aspecto más importante de la preparación del aire. La presión aguas arriba generalmente se crea y mantiene a un nivel alto para la distribución y debe reducirse a la presión de trabajo adecuada mediante un regulador de presión de gas.

Los reguladores de presión de aire tienen una entrada (lado de alta presión) y una salida (lado de baja presión) y no funcionarán si se instalan al revés. La mayoría de los reguladores tienen indicadores incorporados para que el operador pueda ver el valor exacto que se suministra al sistema en el lado de baja presión/aguas abajo del regulador.

Al igual que los componentes neumáticos aguas abajo, los reguladores tienen clasificaciones de presión operativa, de verificación y de ruptura que deben ser compatibles con las condiciones del lado alto y los requisitos del lado bajo. Los reguladores se pueden especificar en rangos estándar o como reguladores de precisión. Los reguladores de precisión permiten un ajuste más fino de la presión de salida, lo cual es útil si el equipo aguas abajo es sensible al rango de presión de funcionamiento.

Para ahorrar espacio y costos generales, algunos diseñadores eligen combinaciones de filtro/regulador o unidades de tratamiento de aire total (TAP). Una unidad de filtro/regulador combina estas dos funciones en un solo conjunto, lo que ahorra espacio, pero puede no tener todas las características o especificaciones que un diseñador puede obtener de dos unidades separadas. La unidad TAP es más completa y combina un filtro, un regulador y una válvula de cierre manual en una unidad compacta. A veces también se puede usar una válvula de arranque suave. Cuando satisfacen la demanda, las unidades TAP pueden minimizar el esfuerzo de diseño, ahorrar espacio y reducir los costos generales de instalación.

lubricación por aire

La mayoría de los componentes neumáticos modernos solo requieren aire limpio y seco para funcionar correctamente. Sin embargo, algunos equipos antiguos o herramientas neumáticas aún requieren una lubricación adecuada en el aire comprimido. Las piezas móviles y los sellos de algunos dispositivos neumáticos requieren lubricación. Por ejemplo, equipos como cilindros y válvulas requieren una lubricación adecuada para evitar fugas, oxidación, desgaste prematuro y agarrotamiento.

Los lubricadores neumáticos se pueden instalar aguas abajo de todas las demás unidades de preparación de aire. Inyectan una fina niebla controlada del tipo de aceite apropiado en aire limpio y seco. Su volumen de inyección se puede ajustar para satisfacer con precisión las necesidades posteriores. Dado que no todos los equipos requieren lubricación, los lubricadores a menudo se instalan aguas arriba y cerca de los equipos que requieren lubricación.

Póngalos juntos

La secuencia de instalación normal para una unidad neumática de preparación de aire de aguas arriba a aguas abajo es:

  • Válvula de aislamiento del sistema
  • filtrar
  • Regulador
  • Lubricador (si es necesario)
  • Válvula de cierre del dispositivo

Los usuarios pueden elegir la combinación correcta de dispositivos necesarios para su aplicación. Dado que la filtración suele estar aguas arriba de la regulación, el filtro debe estar clasificado para manejar la presión de aire de suministro. Además de la lubricación, los dispositivos TAP son una forma útil de obtener la mayoría de estas funciones.

En comparación con los aspectos posteriores más activos de la neumática, como las válvulas automáticas y los actuadores, la preparación del aire es menos complicada pero se pasa por alto con facilidad. En todos los casos, garantizar la preparación adecuada del aire puede mantener el funcionamiento neumático seguro y sin problemas durante muchos años.

Kevin Kakascik es ingeniero técnico de marketing automatización directamente .

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