En la actualidad, los acumuladores neumáticos desempeñan un papel fundamental en la producción de diversos equipos y productos mecatrónicos. Las válvulas utilizan acumuladores neumáticos para controlar la energía del gas comprimido. El dispositivo que convierte esta energía en movimiento se denomina actuador neumático. Los actuadores neumáticos suelen ser accionados por compresores eléctricos y pueden producir movimiento lineal o rotatorio.
¿Qué es un acumulador neumático?
Los acumuladores neumáticos se conocen como tecnología de aire comprimido, pero en algunos casos deberían considerarse un sistema de control automático. El gas comprimido (generalmente aire seco o viciado) se utiliza para arrancar actuadores, realizar tareas y detenerlos. Históricamente, los acumuladores neumáticos eran análogos al sistema respiratorio humano, comprimiendo el aire que llega a los pulmones. Este aire comprimido podía encender llamas o lanzar flechas. La palabra «acumulador neumático» proviene del griego y significa «soplar».
¿Qué es un sistema acumulador neumático?
Un sistema acumulador neumático es un sistema que utiliza aire comprimido para realizar trabajo. Este sistema aspira aire y lo suministra a un circuito para proporcionar la energía necesaria. Por lo tanto, los sistemas acumuladores neumáticos tienen una amplia gama de aplicaciones en diversas industrias.
Los sistemas de acumuladores neumáticos son muy comunes en la industria e incluso en la vida cotidiana. Por ejemplo, los taladros dentales utilizan la energía de los acumuladores neumáticos para limpiar los dientes. Algunos instrumentos musicales también requieren dispositivos neumáticos para funcionar correctamente.
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¿Cuáles son los componentes clave de un sistema acumulador neumático?
Para utilizar un sistema de acumulador neumático, se requieren varios componentes. En primer lugar, se necesita un compresor de aire, seguido de cilindros. El movimiento de los cilindros proporciona la energía necesaria para accionar el motor. El tercer componente importante del sistema de acumulador neumático es el actuador. El actuador se encarga de abrir y cerrar las válvulas del sistema. El motor es el cuarto componente del sistema de acumulador neumático, y se utiliza para accionar el movimiento de los cilindros.
Componentes del sistema acumulador neumático
En la sección anterior, analizamos brevemente los componentes importantes de un sistema acumulador neumático. A continuación, explicaremos cada componente con mayor detalle.
cilindro
El principio de funcionamiento de un acumulador neumático consiste en convertir la fuerza en energía potencial y, posteriormente, transformar esta energía potencial en energía cinética mediante la acción de un actuador o cilindro. Normalmente, la conversión de energía se logra mediante un pistón y una biela. El pistón realiza un movimiento lineal, desplazándose hacia arriba y hacia abajo o hacia la izquierda y hacia la derecha.
En un cilindro acumulador neumático, el aire comprimido empuja el pistón generalmente en una sola dirección. Cuando el pistón llega a su posición final, el aire escapa, creando un vacío. Bajo la acción de un resorte, este vacío hace que el pistón regrese a su posición inicial.
león
Para controlar el flujo de aire en un sistema de acumulador neumático, se requieren diversas válvulas, cada una con una función diferente. Las válvulas de arranque suave o de encendido/apagado se utilizan normalmente para poner en marcha el sistema. Las válvulas de control de flujo se utilizan para regular el caudal. A continuación se muestran algunas otras válvulas utilizadas en sistemas de acumulador neumático.
- «Válvula de escape» : Se utiliza para liberar gases del sistema.
- «Válvula de cierre» : Se utiliza para cerrar la válvula de salida.
- Válvula de seguridad : Se utiliza para detener repentinamente el sistema.
- «Válvula de aire» : controla la entrada y salida de aire del sistema.
- «Válvula solenoide» : Válvula utilizada en sistemas más complejos, que se acciona mediante corriente eléctrica y que también se conoce coloquialmente como «válvula eléctrica».
conectar
Los distintos componentes de un sistema acumulador neumático se interconectan mediante conectores. Dado que todos los componentes de un sistema acumulador neumático están bajo presión de aire, estas conexiones deben utilizar juntas y juntas tóricas adecuadas. Estos conectores están fabricados con diversos materiales —metales y polímeros— y se presentan en distintas formas.
Tuberías y mangueras
En los sistemas de acumuladores neumáticos, los tubos y las mangueras se utilizan de forma diferente. Los tubos se emplean normalmente en sistemas de alta presión, mientras que las mangueras se utilizan en sistemas de baja presión. Los materiales utilizados para estos tubos también suelen variar, siendo más comunes los tubos flexibles y los de polímero.
Sección de vacío
Se crea un vacío cuando la presión es significativamente menor que la presión atmosférica. Para generar esta condición, es necesario expulsar todo el aire atrapado, lo cual requiere un generador o bomba de vacío. Estas bombas expulsan aire comprimido a través de un difusor, creando así el vacío.
Preparación del aire
La compresión del aire genera calor, que se condensa al enfriarse, lo que dificulta el suministro de aire comprimido. Además, el aire contiene impurezas como polvo y partículas en suspensión. Si el aire comprimido que contiene estos contaminantes entra en las válvulas, cilindros y tuberías de un sistema de acumulador neumático, interferirá inevitablemente con el funcionamiento del equipo, provocando finalmente su avería.
Para un correcto funcionamiento del sistema, el aire comprimido debe filtrarse. Esto se logra fácilmente con un filtro de aire, pero es necesario utilizar un regulador de presión para controlar la presión de entrada al sistema. Además, el aire seco que ingresa al sistema también requiere lubricación para evitar daños a los equipos posteriores.
dispositivo de reducción de ruido
Cuando se libera gas de un sistema acumulador neumático, se genera un ruido considerable, que puede reducirse mediante un silenciador. Este ruido puede ser extremadamente fuerte, dependiendo de la fuerza y la presión del flujo de aire.
¿Cuál es el principio de funcionamiento de un sistema acumulador neumático?
Los sistemas de acumuladores neumáticos funcionan utilizando sus componentes principales, a saber, compresores, tanques de gas, válvulas, circuitos y actuadores.
Como se describe en este artículo, toda la energía para el acumulador neumático proviene del aire comprimido. Por lo tanto, es fácil ver que el sistema requiere al menos dos componentes principales para funcionar: uno para el aire comprimido y otro para utilizarlo para levantar, mover o sujetar objetos.
El primer componente es el compresor de aire y el segundo, el actuador . Además, se necesita un sistema de tuberías para suministrar aire del compresor al actuador; el circuito acumulador neumático se encarga de esta función. Asimismo, para garantizar el correcto funcionamiento del sistema, se requiere un dispositivo que controle la entrada y salida de aire; por lo tanto, se necesitan válvulas y llaves de paso para este fin .
Otro factor a considerar al usar un sistema de acumulador neumático es el tanque de aire . Debido a la alta compresibilidad del aire, sin un tanque, el sistema funcionaría muy lentamente conectando el compresor al actuador mediante tuberías. Por lo tanto, se necesita un tanque de aire para almacenar aire comprimido y suministrarlo al sistema cuando sea necesario.
¿Para qué se utiliza un acumulador neumático?
Al conectar los distintos componentes de un sistema de acumulador neumático, se puede crear una amplia variedad de herramientas prácticas. Por supuesto, todo lo que pueden hacer los sistemas eléctricos e hidráulicos, también lo pueden hacer los sistemas de acumulador neumático. Analizaremos cuál de estos dos sistemas es mejor más adelante.
Los acumuladores neumáticos se utilizan más en maquinaria industrial que en otros dispositivos. Además, en robótica, los sistemas de acumuladores neumáticos se pueden usar junto con sistemas eléctricos y mecánicos para impulsar los movimientos de los brazos robóticos. En la industria láctea, se utilizan acumuladores neumáticos para suministrar leche al ganado.
En el pasado (siglo XIX), los bancos, hospitales y restaurantes utilizaban sistemas de acumuladores neumáticos para transportar mercancías a través de tuberías de aire.
Los frenos neumáticos se utilizan para detener vehículos pesados o trenes. Además, como se mencionó al principio del artículo, algunos instrumentos musicales, como el órgano de iglesia (órgano de tubos), también utilizan acumuladores neumáticos.
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¿Qué es mejor, un acumulador neumático o un acumulador hidráulico?
Los sistemas acumuladores, tanto neumáticos como hidráulicos, se utilizan para transmitir potencia, especialmente fuerza recíproca, y pueden operar de forma remota desde un compresor sin necesidad de correas ni engranajes. A pesar de su ligereza, ambos sistemas pueden proporcionar una gran potencia. Al comparar estos dos sistemas, se deben considerar factores como la potencia de salida, la precisión, la controlabilidad, la facilidad de uso, la seguridad y las condiciones de funcionamiento.
capacidad de producción
En aplicaciones que requieren una potencia de salida moderada y alta velocidad con una precisión relativamente baja, los sistemas de acumuladores neumáticos son superiores a los sistemas de acumuladores hidráulicos. Además, las variaciones de la temperatura del aire pueden afectar al rendimiento de los sistemas de acumuladores neumáticos.
exactitud
Los acumuladores neumáticos suelen ser (aunque no siempre) menos precisos y con menor capacidad de respuesta que los sistemas hidráulicos , principalmente debido a la compresibilidad y las propiedades de los gases (reales o ideales). Además, los acumuladores neumáticos son caros e ineficientes, ya que el arranque del compresor requiere una cantidad considerable de energía eléctrica.
control
En comparación con los motorreductores de alta resistencia con mayor inercia, las herramientas neumáticas de almacenamiento de energía requieren menos potencia para arrancar y parar. Por lo tanto, según la aplicación, tanto los sistemas neumáticos como los hidráulicos de almacenamiento de energía presentan ventajas.
Facilidad de uso
Las herramientas neumáticas con acumulador suelen requerir menos fuerza y presión, lo que se traduce en un tamaño más reducido y un peso menor. Además, pueden fabricarse con plásticos ligeros, mientras que las herramientas hidráulicas deben utilizar componentes metálicos para soportar fuerzas y presiones mayores.
Seguridad
En todos estos sistemas existe la posibilidad de fugas de gas y líquido. Para garantizar la estanqueidad del sistema hidráulico, deben utilizarse juntas y juntas tóricas adecuadas. Además, dado que el aceite hidráulico es inflamable, su seguridad es menor que la de los sistemas de acumuladores neumáticos.
Condiciones de funcionamiento
Debido a que la maquinaria hidráulica utiliza aceite para funcionar, no requiere lubricación aparte y funciona con menos ruido.