Neumática

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La neumática (del griego πνεῦμα pneuma 'viento, aliento') es el uso de gas o aire presurizado en sistemas mecánicos.

Los sistemas neumáticos que se utilizan en la industria suelen funcionar con aire comprimido o gases inertes comprimidos. Un compresor ubicado centralmente y alimentado eléctricamente acciona cilindros , motores neumáticos , actuadores neumáticos y otros dispositivos neumáticos. Se selecciona un sistema neumático controlado a través de válvulas solenoides manuales o automáticas cuando proporciona una alternativa más económica, más flexible o más segura que los motores eléctricos y los actuadores hidráulicos .

La neumática también tiene aplicaciones en odontología , construcción , minería y otras áreas.

Los sistemas neumáticos en instalaciones fijas, como fábricas, utilizan aire comprimido porque se puede lograr un suministro sostenible comprimiendo el aire atmosférico . El aire suele estar deshumectado y se añade una pequeña cantidad de aceite en el compresor para evitar la corrosión y lubricar los componentes mecánicos.

Los usuarios de sistemas neumáticos conectados a la red de fábrica no deben preocuparse por fugas tóxicas, ya que el gas suele ser solo aire. Cualquier gas comprimido que no sea aire supone un riesgo de asfixia, incluido el nitrógeno, que constituye el 78 % del aire. El oxígeno comprimido (aproximadamente el 21 % del aire) no causa asfixia, pero no se utiliza en dispositivos neumáticos porque supone un riesgo de incendio, es más caro y no ofrece ninguna ventaja de rendimiento con respecto al aire. Los sistemas más pequeños o independientes pueden utilizar otros gases comprimidos que presentan un riesgo de asfixia, como el nitrógeno, que a menudo se denomina OFN (nitrógeno sin oxígeno) cuando se suministra en cilindros.

Las herramientas neumáticas portátiles y los vehículos pequeños, como las máquinas Robot Wars y otras aplicaciones para aficionados, suelen funcionar con dióxido de carbono comprimido , ya que los recipientes diseñados para contenerlo, como los botes SodaStream y los extintores, están fácilmente disponibles, y el cambio de fase entre líquido y gas permite obtener un mayor volumen de gas comprimido a partir de un recipiente más ligero del que requiere el aire comprimido. El dióxido de carbono es un asfixiante y puede suponer un peligro de congelación si se ventila de forma inadecuada.

Aunque la historia temprana de la neumática es turbia, el fundador de la disciplina se remonta tradicionalmente a Ctesibio de Alejandría , "quien trabajó a principios del siglo III a. C. e inventó una serie de juguetes mecánicos operados por aire, agua y vapor bajo presión". Aunque no sobreviven documentos escritos por Ctesibio, se cree que influyó mucho en Filón de Bizancio mientras escribía su obra Sintaxis mecánica , así como en Vitruvio en De architectura . ^[1] En el siglo I a. C., el matemático griego Herón de Alejandría recopiló recetas para docenas de artilugios en su obra Neumática. Se ha especulado que gran parte de este trabajo puede atribuirse a Ctesibio. ^[2] Los experimentos neumáticos descritos en estos documentos antiguos inspiraron más tarde a los inventores renacentistas del termoscopio y el termómetro de aire, dispositivos que dependían del calentamiento y enfriamiento del aire para mover una columna de agua hacia arriba y hacia abajo en un tubo. ^{[3] : 4–5}

El físico alemán Otto von Guericke (1602-1686) inventó la bomba de vacío, un dispositivo que puede extraer aire o gas del recipiente conectado. Demostró que la bomba de vacío separaba los pares de hemisferios de cobre utilizando presiones de aire. El campo de la neumática ha cambiado considerablemente a lo largo de los años. Ha pasado de pequeños dispositivos portátiles a grandes máquinas con múltiples partes que cumplen diferentes funciones.

Tanto la neumática como la hidráulica son aplicaciones de la energía fluida . La neumática utiliza un gas fácilmente comprimible, como el aire o un gas puro adecuado, mientras que la hidráulica utiliza medios líquidos relativamente incompresibles, como el aceite. La mayoría de las aplicaciones neumáticas industriales utilizan presiones de aproximadamente 80 a 100 libras por pulgada cuadrada (550 a 690  kPa ). Las aplicaciones hidráulicas utilizan comúnmente de 1000 a 5000 psi (6,9 a 34,5 MPa), pero las aplicaciones especializadas pueden superar los 10 000 psi (69 MPa). ^{[ cita requerida ]}

• Simplicidad de diseño y control : las máquinas se diseñan fácilmente utilizando cilindros estándar y otros componentes, y funcionan a través de un simple control de encendido y apagado.
• Fiabilidad : los sistemas neumáticos suelen tener una vida útil prolongada y requieren poco mantenimiento. Como el gas es comprimible, el equipo está menos expuesto a sufrir daños por impacto. El gas absorbe la fuerza excesiva, mientras que el fluido en sistemas hidráulicos la transfiere directamente. El gas comprimido se puede almacenar, por lo que las máquinas siguen funcionando durante un tiempo si se corta la energía eléctrica.
• Seguridad : la probabilidad de incendio es muy baja en comparación con el aceite hidráulico. Las máquinas nuevas suelen soportar sobrecargas hasta cierto límite.

• El fluido no absorbe ninguna de la energía suministrada.
• Capaz de mover cargas mucho mayores y proporcionar fuerzas mucho menores debido a la incompresibilidad.
• El fluido hidráulico de trabajo es prácticamente incompresible, lo que produce un mínimo de acción elástica . Cuando se detiene el flujo de fluido hidráulico , el más mínimo movimiento de la carga libera la presión sobre la misma; no es necesario "purgar" el aire presurizado para liberar la presión sobre la carga.
• Altamente sensible en comparación con los neumáticos.
• Suministra más potencia que la neumática.
• También puede realizar muchas funciones al mismo tiempo: lubricación, refrigeración y transmisión de potencia.

Los sistemas lógicos neumáticos (a veces llamados control lógico de aire ) se utilizan a veces para controlar procesos industriales y constan de unidades lógicas primarias como:

• Y unidades
• O unidades
• Unidades de relé o amplificadoras
• Unidades de enclavamiento
• Unidades de temporizador
• Amplificadores fluídicos sin partes móviles más allá del propio aire

La lógica neumática es un método de control fiable y funcional para los procesos industriales. En los últimos años, estos sistemas han sido reemplazados en gran medida por sistemas de control electrónico en las nuevas instalaciones debido al menor tamaño, menor coste, mayor precisión y características más potentes de los controles digitales. Los dispositivos neumáticos todavía se utilizan cuando predominan los costes de actualización o los factores de seguridad. ^[4]

• Aire comprimido
• Agrietamiento por ozono : puede afectar a los sellos neumáticos
• Neuhidráulica
• Historia de la energía neumática

• Brian S. Elliott, Manual de operaciones de aire comprimido , McGraw Hill Book Company, 2006, ISBN 0-07-147526-5 . 
• Heeresh Mistry, Fundamentos de ingeniería neumática , publicación electrónica Create Space, 2013, ISBN 1-49-372758-3 . 

Busque neumática en Wikcionario, el diccionario libre.

• Cuatro formas de aumentar la eficiencia neumática