Ver 1ª PARTE
Diseño de ingeniería
Incluso los
sistemas sin pérdidas derrochan energía si están mal diseñados. Los ingenieros
pueden significativamente impulsar la eficiencia usando los principios de un
buen diseño del sistema neumático como bloques para construir una máquina. Por
ejemplo, consideremos el impacto de sustituir el cilindro de doble acción de
una máquina con un cilindro de acción simple; el ahorro de aire al eliminar el
aire al retraer strokes durante la vida de la máquina será sustancial.
Consideremos también el hecho de que los cilindros de acción simple tienen un puerto menos y usan menos tubos. Los puertos de ajuste conectados al tubo son notorios para las pérdidas que surgen. Los costes del componente también se reducen debido a una válvula de estrangulamiento menos por cilindro. Un cambio simple como este puede cortar el consumo de aire comprimido en un 50 % y reducen el punto de pérdidas potenciales alrededor de un 44 %.
Hoy en día,
es fácil hacer funcionar actuadores neumáticos con accesorios integrados tales
como válvulas y controles de flujo. Con estos dispositivos, el hardware para
control y actuación del cilindro descansa directamente en su propio cuerpo,
eliminando por tanto el funcionamiento expansivo del tubo desde el controlador
al actuador. Esto reduce la probabilidad de pérdidas y caídas de presión
innecesarias que degradan el rendimiento de la máquina.
Asimismo,
cuando se especifican válvulas individuales, los ingenieros deben optimizar las
tasas de caudal de la válvula sin sub o sobredimensionar. Las válvulas
sobredimensionadas, por otra parte, no sólo incrementan el aire y el consumo de
energía, sino que también añaden innecesariamente costes, tamaño y peso que
pueden ralentizar el tiempo de actuación.
El tipo de
válvula también tiene importancia. Por ejemplo, especificar una válvula de
solenoide de 5/3 tiene una ligera ventaja sobre una válvula de 5/2 para la
misma aplicación. El interés no está sólo en los costes del aire a presión. En
una 5/3, cuando la válvula conmuta a la posición centrada durante largos
periodos de operación, consume menos corriente eléctrica comparada con una válvula
5/2. Conmutar de una válvula múltiple a una válvula autónoma asegura diseños
que ahorran espacio y menor número de puertos y accesorios, lo cual significa
menos posibilidades de que ocurran grietas.
Cuando se
controlan aplicaciones de vacío (una de las mayores fuentes de pérdida de
cualquier aplicación neumática, siempre consideramos usar conmutadores de vacío
más baratos que cortan el suministro de aire cuando se alcanza el nivel de
vacío deseado.
Cuando una
maquinaria funciona en ambientes polvorientos, debemos estar seguros al usar
aire comprimido. Un montaje filtro-regulador-lubricador (FRL) hace esto fácil.
FRLs previene que el polvo entre en el cilindro e interfiera con la
lubricación, lo cual está previsto dure durante la vida de trabajo completa del
actuador. Adicionalmente, se mantiene el
suministro de presión del sistema bajo control usando un conmutador de presión
digital y un regulador. Los cálculos simples, tales como el volumen total del
ensamblaje del sistema y tiempo del ciclo, darían un número base para la
presión de alimentación necesaria. Debemos estar seguros que el suministro de
presión actual está próximo al número de base y no es significativamente más
alto. Un buen FRL realiza ambas funciones.
Y como con
otros componentes, debemos estar seguros que los filtros son del tamaño
correcto y se reemplazan periódicamente, ya que un filtro clogged puede crear
una gran caída en la presión de alimentación. Los filtros modernos incorporan
indicadores digitales, que suministran una señal eléctrica cuando el filtro
está obstruido más allá de los límites aceptables. Estas señales pueden estar
vinculadas a un PLC de proceso y disparar un mensaje al operador indicándole
que se necesita un control de mantenimiento. Además, estos ensamblajes pueden
también incluir un drenaje de humedad que elimina el agua de las líneas de
distribución neumáticas y puede operar automáticamente.
Diagnóstico avanzado
El concepto
de diagnóstico avanzado de máquinas es una idea relativamente nueva en el campo
de la neumática. Promueve una supervisión de las condiciones permanente que
ayuda a detectar cambios en los parámetros críticos del proceso y evitar fallos
catastróficos. Si ocurre una parada de las máquinas, los diagnósticos avanzados
pueden rápidamente analizar la causa del fallo.
Los sistemas
de supervisión de condiciones pueden proporcionar información básica indicando
el componente exacto a nivel de subsistema que exhibe un modelo de fallo. Hoy
en día los sistemas de supervisión de condiciones pueden colectar datos de
múltiples sensores de caudal y presión embebidos sobre localizaciones de
máquinas distantes vía Ethernet industrial, mostrar datos en tiempo real, crear
un umbral en la línea base, y proporcionar información de diagnóstico de todos
los dispositivos inteligentes.
A nivel de
subsistema, la diagnosis de la máquina puede ser implementada por un sensor de
caudal a la entrada del aire del componente.
La ventaja
real de tales sistemas es la guía que dan al personal de mantenimiento. Pueden
indicar a los técnicos de mantenimiento:
1. Si hay una alarma por un problema lo identificamos.
2. El tipo de problema.
3. Cómo fijarlo.
4. La secuencia de reparación.
1. Si hay una alarma por un problema lo identificamos.
2. El tipo de problema.
3. Cómo fijarlo.
4. La secuencia de reparación.
La ventaja
real de tales sistemas es que guiarán al personal de mantenimiento.
Los sistemas
automatizados que hacen lo indicado anteriormente son necesarios para hacer
funcionar equipos y planta de un modo eficiente energéticamente a la vez que
transmiten el rendimiento pico. El registro de datos permite a los fabricantes
archivar el rendimiento de las máquinas y da la oportunidad de evaluar la vida
residual de los equipos.
Implementando
un sistema de detección de grietas, gestión del aire, ingeniería de diseño y
supervisión.
Software para dimensionar y simulación
Una de las
formas altamente recomendadas para seleccionar componentes neumáticos es usar
software interactivo, que está disponible de los fabricantes principales. Las
herramientas de selección de productos, por ejemplo de Festo, permiten
encontrar los productos más convenientes para una aplicación: actuadores
neumáticos, unidades de preparación de aire comprimido, pinzas, amortiguadores,
mesas de indexación rotatorias. También el fabricante proporciona calculadores
para determinar el consumo de aire de los cilindros y el momento de inercia de
las masas.
Este
software ayuda a los ingenieros a dimensionar componentes y a hacer
simulaciones para ensayar los parámetros de operación.
Bibliografía:
·
Getting
energy savings from pneumatic systems. Machine Design August 9, 2012
Palabras clave
Ultrasonic leak detector, filter-regulator-lubricator
(FRL) assembly, flow sensor
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