Conceptos Básicos de Neumática e Hidráulica 


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GASES NEUMÁTICOS

El medio de fluido ideal para los sistemas neumáticos es un gas que sea rápidamente disponible, que no sea tóxico ni venenoso, estable químicamente, libre de ácidos que causen corrosión de los componentes del sistema, no inflamable. El mismo tampoco deberá provocar la combustión de otros elementos.

Los gases que tienen estas cualidades deseadas pueden no tener el poder de lubricación deseado. Por lo tanto, la lubricación de los componentes de algunos sistemas neumáticos debe ser llevada a cabo por otros medios. Por ejemplo, algunos compresores de aire son provistos con un sistema de lubricación, algunos componentes son lubricados durante la instalación o, en algunos casos,  la lubricación es introducida dentro de la línea de suministro de aire.

Dos gases que cumplen con estas cualidades que son los mas comúnmente usados en los sistemas neumáticos son el aire comprimido y el nitrógeno.

Aire comprimido.

El aire comprimido es una mezcla de todos los gases contenidos en la atmósfera. En estas páginas, el aire comprimido es identificado simplemente como un gas cuando es usado como medio fluido.

La cantidad ilimitada de aire y la facilidad de compresión, hacen de aire comprimido el fluido mas ampliamente usado en sistemas neumáticos. A pesar de que la humedad y las partículas sólidas deben ser filtradas, el mismo no requiere la destilación extensiva o separación de gases requerida en la producción de otros gases.

El aire comprimido tiene las propiedades mas deseadas de un gas para sistemas neumáticos. El mismo no es venenoso y no es inflamable pero contiene oxígeno, que ayuda a la combustión. Una de las cualidades mas indeseables del aire comprimido como medio fluido para los sistemas neumáticos es el contenido de humedad. La atmósfera contiene cantidades variables de humedad en la forma de vapor. Los cambios en la temperatura  del aire comprimido causan condensación de la humedad en el sistema neumático. Esta humedad condensada puede ser muy perjudicial para el sistema, debido a que incrementa la corrosión, diluye los lubricantes y puede congelarse en líneas y componentes durante el tiempo frío. Separadores de humedad y secadores de aire (deshidratadores)  son instalados en las líneas de aire comprimido para minimizar o eliminar la humedad en los sistemas donde ser deterioraría el desempeño del sistema.

El suministro de aire comprimido en el volumen y presión requeridos es provisto por un compresor de aire. En la mayoría de los sistemas el compresor es parte del mismo con las líneas de distribución partiendo desde el compresor hacia los dispositivos a ser operados. En estos sistemas, un receptor es instalado en la línea entre el compresor y el dispositivo a ser operado, para ayudar a eliminar las pulsaciones en la línea de descarga del compresor, para actuar como tanque de almacenamiento durante los intervalos cuando la demanda de aire excede la capacidad del compresor, y para permitir que el compresor se detenga durante períodos de poca carga. Otros sistemas reciben su suministro desde cilindros que deben ser llenados en un compresor localizado centralmente, y luego conectados al sistema.

Los sistemas de aire comprimido son categorizados por sus presiones operativas como sigue: aire (HP) ( por “high pressure” en Inglés), de media presión (MP) (por “Medium-pressure”), y de baja presión (LP) (por “Low pressure”).

Sistemas de aire de alta presión.

Los sistemas de aire de alta presión proporcionan aire comprimido a una presión nominal de 3000 psi a 5000 psi, y son instalados en casos de que una presión superior a 1000 psi sea requerida. Las plantas de aire comprimido de alta presión soportan funciones que requieren aire comprimido a regímenes de alta y baja presión por la adición de tanques de almacenamiento de alta presión al sistema. Un ejemplo de tal sistema es uno que proporciona aire para el arranque de motores diesel y turbinas a gas. La reducción en la presión, si es requerida, es hecha usando estaciones especialmente diseñadas de reducción de presión.

Aire de presión media (MP).

Los sistemas de aire comprimido de presión media proporcionan aire a una presión nominal operativa de 150 psi a 1000 psi. Estas presiones son provistas tanto por un compresor MP como por un sistema HP de suministro de aire a través un banco de aire y de estaciones de  reducción de presión.

Aire a baja presión (LP)

Los sistemas de aire de baja presión proporcionan aire comprimido a una presión nominal operativa de 150 psi y menos.  El sistema de aire comprimido a baja presión (LP) es alimentado por compresores de aire LP o sistema de suministro de aire HP a través de un banco de aire y estaciones de reducción de presión. El aire LP es el sistema de aire mas extensivo y variado usado en la armada.

Además de ser usado para varias aplicaciones neumáticas, el aire comprimido LP y HP es usado en la producción de nitrógeno.

Nitrógeno

Para todas las aplicaciones prácticas, el nitrógeno es considerado como un gas inerte. El mismo no es inflamable, no forma mezclas explosivas con el aire u oxígeno, y no produce óxido o corrosión. Debido a estas cualidades, su uso es preferido sobre el aire comprimido en muchos sistemas neumáticos, especialmente en los sistemas de aviación y en los sistemas militares de misiles, y en cualquier caso de que un blanco de prueba de disparos de gas inerte sea necesario.

El nitrógeno es obtenido por la destilación fraccionada el aire. Las plantas de producción de oxígeno/nitrógeno expanden el aire comprimido hasta que su temperatura baje a –196°C (–320°F), el punto de ebullición del nitrógeno a presión atmosférica. El nitrógeno líquido es luego llevado a un tanque de almacenamiento. Una bomba de nitrógeno líquido bombea el nitrógeno líquido a baja presión desde el tanque de almacenamiento y lo descarga como líquido a alta presión (5000 psi) al vaporizador, donde es convertido en gas a 5000 psi. Las plantas de producción de oxígeno/nitrógeno están localizadas en muchas instalaciones navales y en talleres de submarinos y portaaviones.

Control de la contaminación.

Como en los sistemas hidráulicos, la contaminación del fluido es también la causa principal de malfuncionamientos en los sistemas neumáticos. Además de las partículas sólidas de materia extraña que encuentran camino hacia todo el sistema, existe también el problema  de la humedad. La mayoría de los sistemas está equipado con uno o mas dispositivos para quitar esta contaminación. Estos incluyen filtros, separadores de agua, deshidratadores de aire, secadores químicos, etc. Además, la mayoría de los sistemas contienen válvulas de drenaje en puntos bajos críticos del sistema. Estas válvulas son abiertas periódicamente para permitir el escape de gas para purgar un gran porcentaje de los contaminantes, tanto sólidos con húmedos, del sistema. En algunos sistemas, estas válvulas son abiertas y cerradas automáticamente, mientras que en otros las mismas deben ser abiertas en forma manual.

La purga completa es hecha sacando las líneas de varios componentes a lo largo del sistema y luego intentando presurizar el sistema, haciendo que un gran caudal de aire se desplace en el sistema de cañerías. El desplazamiento rápido de aire hará que la materia extraña sea desalojada y soplada fuera del sistema.

Téngase en cuenta que si una cantidad excesiva de materia extraña, particularmente aceite, es soplada desde alguna parte  del sistema, las líneas y componentes deberán ser quitados y limpiados, o reemplazados.

Además del monitoreo de los dispositivos instalados para quitar la contaminación, es responsabilidad del personal de mantenimiento o supervisión controlar la contaminación. Esto se puede llevar a cabo siguiendo las siguientes prácticas de mantenimiento:

  1. Mantenga todas las herramientas y el área de trabajo en una condición limpia y libre de suciedad.
  2. Coloque tapones o tape todas las líneas y empalmes inmediatamente luego de desconectarlos
  3. Reemplace todas las empaquetaduras y juntas durante los procedimientos de ensamble
  4. Conecte todas las partes con cuidado para evitar el levantamiento de virutas de metal en las áreas roscadas. Instale o ajuste todos los acoples y líneas de acuerdo con las instrucciones técnicas.
  5. Complete el mantenimiento preventivo según los especificado por los manuales de la maquinaria instalada.

Además, se deberá tener cuidado de asegurarse que los tanques apropiados son conectados a los sistemas que son alimentados desde dichos tanques.

Los cilindros para aire comprimido son pintados de color negro. Los cilindros conteniendo aire con aceite bombeado tienen dos franjas verdes pintadas alrededor de la parte superior del cilindro, mientras que los cilindros conteniendo aire con agua bombeada tienen una franja verde. El aire bombeado con aceite indica que el aire o nitrógeno es comprimido por un compresor lubricado por aceite. El aire o nitrógeno comprimido por un compresor lubricado por agua ( o no lubricado) es identificado como bombeado con agua.  El nitrógeno bombeado con aceite puede ser muy peligroso en ciertas situaciones. Por ejemplo, el nitrógeno es comúnmente usado para purgar sistemas de oxígeno. El oxígeno no arderá, pero el mismo ayuda a la combustión y la acelera, y hará que el aceite se inflame fácilmente y con gran intensidad. Por lo tanto, el nitrógeno bombeado con aceite nunca debe ser usado para purgar sistemas con oxígeno. Cuando la pequeña cantidad de aceite remanente en el nitrógeno se pone en contacto con el oxígeno, se puede producir una explosión como resultado. En todas las situaciones, use sólo el gas especificado por el fabricante o recomendado por la armada en caso de aplicaciones militares. Los cilindros de nitrógeno son pintados de color gris según el código de colores. Una franja negra identificas los cilindros para nitrógeno bombeado con aceite, y dos franjas negras identifican al nitrógeno bombeado con agua. Además de estos colores, la identificación exacta de los contenidos está impresa en dos ubicaciones diametralmente opuestas entre sí a la largo del eje longitudinal del cilindro. Para los cilindros de aire comprimido y nitrógeno, las letras son blancas.

Riesgos potenciales

Todos los gases comprimidos son riesgosos. El aire comprimido y el nitrógeno no son ni venenosos ni inflamables, pero deben ser tratados cuidadosamente algunos sistemas neumáticos operan a presiones que exceden los 3000 psi. Las líneas y acoples tienen posibilidad de explotar hiriendo al personal y dañando la propiedad. Literalmente miles de trabajadores descuidados tienen polvo de soplado o partículas peligrosas en sus ojos por el manejo inapropiado de las terminales de aire comprimido. El gas nitrógeno es inerte para la vida, y cuando es liberado en un espacio confinado, el mismo causará asfixia (o pérdida de conciencia como resultado de muy poco oxígeno y demasiado dióxido de carbono en la sangre). A pesar de que el aire comprimido y el nitrógeno parecen tan seguros en comparación con otros gases, no deje que la confianza lleve al daño personal.

Precauciones de seguridad

Para minimizar los daños personales al usar gases comprimidos, observe todas las prácticas operativas de seguridad, incluyendo lo siguiente:

1- No use aire comprimido para limpiar partes de su cuerpo o vestimenta, o para llevar a cabo limpieza general de un espacio en lugar de una aspiradora o el barrido.

2- Nunca intente parar o reparar una pérdida mientras el sector con pérdida está aún bajo presión. Siempre aísle, represurice y coloque la identificación de peligro en la porción del sistema a ser reparado. Para presiones de 1000 psi o mayores, una válvula doble de seguridad es requerida para evitar daños en el caso de que una de las válvulas falle.

3- Evite la aplicación de calor al sistema de cañerías de aire o sus componentes, y evite dar un golpe o aplicar un excesivo soplado sobre cualquier parte presurizada del sistema de cañerías.

4- Evite la operación rápida de válvulas manuales. El calor de compresión causado por un repentino flujo de alta presión en una línea vacía o un tanque puede causar la explosión del aceite si está presente. Las válvulas deben ser pasadas a posición de abierto en forma gradual hasta que se note la circulación de aire, y deberán mantenerse en esta posición hasta que la presión en ambos lados de la válvula se hayan equilibrado. El régimen de elevación de presión deberá mantenerse debajo de los 200 psi por segundo, si es posible. Las válvulas pueden entonces ser abiertas completamente.

5- No descargue grandes cantidades de nitrógeno en recintos cerrados excepto que una adecuada ventilación sea proporcionada.

6- No exponga los cilindros de aire comprimido a temperaturas mayores que los 130°F.

Recuerde, cualquier sistema presurizado puede ser peligroso para su salud si no es mantenido y operado en forma cuidadosa y segura.

 

 

 


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