Conceptos Básicos de Neumática e Hidráulica 


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> Filtros de aire comprimido.

Gases neumáticos.

El aire comprimido debe ser filtrado, lubricado, y a veces deshumidificado antes de su empleo en cilindros, válvulas, motores y dispositivos de precisión similar.

Todos los compresores aspiran aire húmedo y sus filtros de aspiración no pueden modificar esto ni eliminar totalmente las partículas salidas del aire atmosférico.

Al aire comprimido conteniendo sólidos, y vapor de agua, debe agregársele el aceite de lubricación del compresor, que atravesando los aros se incorpora a la salda. Si bien una parte de esta mezcla de agua y aceite de color blancuzco y características ácidas, se deposita en el tanque, para luego ser drenada, una buena parte de ella se incorpora a las líneas de distribución provocando serios daños en los con ponentes de los circuitos.

Un gas limpio y seco es requerido para una operación eficiente de los sistemas neumáticos. Debido a las condiciones normales de la atmósfera, el aire libre pocas veces satisface estos requerimientos adecuadamente. La atmósfera contiene tanto polvo como impurezas en varias cantidades y una sustancial cantidad de humedad en forma de vapor.

Los sólidos, tales como el polvo, óxido, desprendimientos de tuberías en los sistemas neumáticos, pueden llevar a un excesivo desgaste y falla de los componentes y, en algunos casos, pude evitar que los sistemas neumáticos funcionen como corresponde. La humedad es también muy dañina para el sistema, la misma lava la lubricación de las partes móviles, y en consecuencia, ayudando a la corrosión y causando el desgaste excesivo de los componentes. La humedad se acumulará en los puntos bajos del sistema y se congelará durante el tiempo frío, produciendo la detención del sistema y la rotura de líneas.

Un filtro ideal removerá toda la suciedad y humedad del sistema neumático sin causar caída de presión en el proceso. Obviamente, tal condición puede sólo ser aproximada, no puede ser obtenida totalmente.

La unidad de la figura 2-1 denominada "Equipo de Protección'' esta constituida por un filtro, regulador con manómetro y lubricador.

El conjunto esta montado de tal forma que el filtro protege los elementos siguientes, siendo el último elemento el lubricador de forma tal que la niebla de aceite que el produce no se precipite en el regulador. Cuando se instala un equipo de protección debe cuidarse la dirección de circulación del aire ya que en forma inversa el conjunto no funciona correctamente.

 

El filtro llamado ciclónico tiene dos acciones: El aire al entrar pasa a través de bafles que le confiere una circulación rotativa, de esta forma las grandes partículas sólidas y el líquido se deposita en las paredes del  vaso por la acción centrífuga. Luego el aire atraviesa el elemento filtrante, de malla metálica, papel, o metal sinterizado. Este filtro de 20 o 40 micrones retiene las partículas sólidas. (Fig. 2-1 b).

Esta acción de filtrado se denomina "mecánica" ya que, afecta únicamente a la contaminación mecánica del aire, y no por ejemplo a su contenido de humedad.

La remoción de sólidos del gas de los sistemas neumáticos es generalmente llevada a cabo mediante tamizado (filtrado), por fuerza centrífuga o por una combinación de los dos. En algunos casos, la remoción de humedad es hecha en conjunto con la remoción de sólidos.

Algunos tipos de filtros de aire son similares en diseño y operación a los filtros hidráulicos. Algunos materiales usados en la construcción de los filtros de aires son alambre tejido, lana de acero, fibra de vidrio y tejidos de felpa.

Los elementos hechos de estos materiales son con frecuencia usados en la unidad de aire que filtra el mismo a medida que entra al compresor. El metal poroso y los elementos cerámicos que son comúnmente usados en los filtros son instalados en las líneas de suministro de aire comprimido. Estos filtros son además usados como un paso de aire controlado para proporcionar alguna filtración. El diseño interno hace que el aire fluya en forma circular dentro del vaso. Las partículas pesadas y las gotitas de agua son arrojadas fuera de la corriente de aire, y caen en la parte inferior del vaso. El aire entonces fluye a través del elemento filtrante, que extrae la mayoría de las partículas mas pequeñas. Este tipo de filtro está diseñado con una válvula de drenaje en la parte superior del vaso. Cuando la válvula es abierta con aire a presión en el sistema, la acumulación de sólidos y agua será soplada hacia afuera del vaso.

Un filtro de aire que usa dispositivos mecánicos móviles es ilustrado en la figura siguiente.

Figura: filtro de aire usando filos rotativos como elemento.

A medida que el aire comprimido pasa a través del filtro la fuerza hace girar un número de rotores de filos múltiples a elevada velocidad. La humedad y la suciedad son atrapadas en los filos de los rotores. Los filos en remolino arrojan las impurezas por fuerza centrífuga hacia los anillos exteriores de los rotores y hacia las paredes interiores del bloque del filtro. Aquí la materia contaminante está fuera de la corriente de aire y cae hacia la parte inferior del vaso, donde la misma debe ser drenada en forma periódica.

La remoción de humedad del aire es importante para el sistema de aire comprimido. Si el aire a presión atmosférica, aún a humedad relativamente baja, es comprimido 3000 o 4500 psi, el mismo se satura con vapor de agua. Algo de humedad es quitada por los termocambiadores intermedios y termocambiadores de salida. Además, los frascos de aire, receptores, y bancos están provistos con drenajes en puntos inferiores que permiten el drenaje periódico de cualquier humedad acumulada. Sin embargo, muchos usos del aire requieren aire con aún menores cantidades de humedad que puede ser obtenido a través de éstos métodos.

La humedad en las líneas de aire puede crear problemas que son potencialmente riesgosos, tales como la formación de hielo en las válvulas y controles. Esto puede ocurrir, por ejemplo, si aire a muy alta presión es estrangulado a muy baja presión a un régimen de flujo elevado. El efecto de venturi del aire estrangulado produce muy bajas temperaturas, que harán que cualquier humedad en el aire se congele y forme hielo. Esto hace que la válvula (especialmente una válvula automática) sea muy difícil o imposible de operar. Además, las gotitas de agua pueden producir un gran martillo de agua en un sistema de aire que tenga alta presión y un flujo elevado, y pueden causar corrosión, óxido, y la dilución de los lubricantes dentro del sistema. Por estas razones, los secadores de aire ( deshidratadores, purificadores de aire o desecantes son todos términos usados por los fabricante para identificar estos componentes)  son usados para secar el aire comprimido. Algunos dispositivos de remoción de agua son similares en diseño y operación a los filtros mostrados en las figuras. Dos tipos básicos de deshidratadores de aire son los de tipo refrigerado y el tipo desecante.

Deshidratadores tipo refrigerado

En los deshidratadores tipo refrigerado, el aire comprimido es pasado sobre un juego de bobinas refrigeradas de enfriamiento. Los vapores de aceite y humedad del aire se condensan y pueden ser recolectados y removidos a través de un punto bajo de drenaje.

Deshidratadores tipo desecante.

Un desecante es una sustancia química con una alta capacidad de absorber agua o humedad. El mismo tiene además la capacidad de desprenderse de esa humedad, de manera que el desecante puede ser reutilizado.

Algunos deshidratadores para sistema de aire comprimido son un par de torres de secado ( frascos llenos de desecante). Una es mantenida en servicio deshidratando el aire comprimido, mientras que la otra está siendo reactivada. Una torre desecante es normalmente reactivada pasando aire seco caliente a través de la misma en la dirección opuesta al flujo normal de deshidratación.

Otro tipo de secador químico es el mostrado en la figura siguiente. Esta unidad consiste en un encapsulado, un cartucho conteniendo un agente químico, un filtro (bronce sinterizado) y un resorte. Varios tipos de químicos absorbentes son usados por diferentes fabricantes en la construcción de los cartuchos. Para asegurar un filtrado correcto, el aire debe pasar a través del filtro en la dirección correcta. La dirección correcta de circulación está indicada por una flecha y la palabra FLUJO ( o FLOW en  Inglés ) impresa en el lado del cartucho.

Figura : Secador químico

El Regulador o Válvula reductora y reguladora de presión es una necesidad de todo circuito neumático, para establecer una presión segura para ciertos componentes o para fijar un valor exacto de empuje de un cilindro. En todo circuito es deseable el regulador para mantener constante la presión de trabajo independientemente de las variaciones que experimente la línea de alimentación.

El regulador tiene su válvula de asiento abierta por la acción de un resorte que fue comprimido por el tornillo ajustable, en este estado hay circulación desde la entrada hacia la salida, cuando la presión en la salida se va acercando al nivel establecido por la posición del tornillo, el aire a través del orificio piloto actúa sobre el diafragma comprimiendo el resorte y cerrando el pasaje previniendo un incremento de la presión de salida. En la practica el regulador se autoajusta rápidamente para balancear las condiciones establecidas creando una pérdida de carga en la válvula de asiento que mantiene la presión de salida constante.

 

La reguladora con "alivio" contiene una válvula de retención ubicada en el apoyo del vástago, de forma tal que cuando el operador ajusta el tornillo para valores de presión más bajos, permite que el aire pase a la atmósfera hasta alcanzarse en la salida el valor deseado.

El regulador tiene un sentido de circulación y por ello debe ser instalado respetando el mismo. Fig. 2-3

El lubricador es un elemento muy importante ya que los cilindros y válvulas requieren ser lubricados para su correcto funcionamiento y larga vida útil.

En la figura, el flujo de aire a través de una ligera restricción llamada '' Venturi '', provoca una pequeña caída de presión usualmente 1 psi entre la entrada y la salida.

Esta pequeña presión es suficiente, para que aplicada sobre la superficie del aceite contenido en el vaso, provoque el ascenso del mismo hasta el cuello del tubo. El flujo de aire pulveriza en ese punto el aceite.

Ajustando la altura del tubo en la corriente de aire, se aumenta la superficie expuesta y se incrementa la alimentación de aceite, Cuando cesa el flujo de aire la calda de presión a través del Venturi desaparece el aceite y asciende por el tubo.

Los lubricadores no deben ser instalados a mas de 3 metros del equipo al cual deben lubricar.

En la figura 2-4 vemos un lubricador de gota, el aire a través del Venturi crea una presión diferencial que actúa sobre la superficie del aceite empujando el mismo hacia la válvula de aguja. El rango de goteo puede ajustarse con la aguja y observarse en la mirilla. La corriente de aire atomiza el aceite y lo conduce a la línea. Cuando el flujo cesa, la diferencial de presión desaparece de la superficie del aceite y cesa la subida.

 

En la figura 2-5, vemos un conjunto de protección o equipo combinado en corte donde podemos apreciar la circulación a través de sus componentes.

 


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