El mantenimiento de un sistema neumático industrial

Esta tecnología tiene un amplio campo de trabajo y aplicaciones a nivel industrial. Su uso ha contribuido de forma significativa a la automatización de los procesos industriales.

Descubre el funcionamiento de un sistema neumático industrial y cómo debes realizar su mantenimiento.

¿Qué es un sistema neumático industrial?

Un sistema neumático industrial es un conjunto de componentes interconectados que utilizan aire comprimido para realizar trabajos en equipos automatizados.

Este trabajo se produce en forma de movimiento lineal o rotativo. El aire comprimido o gas presurizado suele filtrarse y secarse para proteger cilindros, actuadores, herramientas y válvulas que realizan el trabajo.

La neumática industrial se basa en la tendencia de los gases a comprimirse y expandirse al cambiar la presión y la temperatura.

Por lo común, un gas disminuye su volumen al aumentar la presión a una determinada temperatura (compresión) y también tiene la capacidad de ocupar el mayor volumen disponible cuando deja de ejercerse dicha presión (expansión).

Esta propiedad no se da en otros tipos de fluidos como los líquidos; por eso la hidráulica industrial se basa en otros principios físicos.

En el caso de la neumática industrial, se utiliza un medio gaseoso bajo presión para generar, transmitir y controlar la potencia; por norma general se utiliza un gas comprimido, como el aire, a una presión de 60 a 120 PSI (del inglés Pounds per Square Inch, en castellano libras por pulgada cuadrada).

Aplicaciones de la neumática en la industria

Una de las principales razones por las que se utiliza la neumática es su sencillez. Con poca experiencia, se puede diseñar y montar de forma rápida el control de máquinas y equipos utilizando componentes neumáticos como válvulas y cilindros.

Con una preparación adecuada del aire, un sistema neumático es una solución fiable que ofrece una larga vida útil con poco mantenimiento.

Las instalaciones de fabricación optan por utilizar aire comprimido para accionar la automatización de la fábrica en lugar de la electricidad debido a menores costes iniciales y de mantenimiento.

Por tanto, la popularidad de los sistemas neumáticos en las industrias se debe a que son más rentables para ejecutar movimientos mecánicos.

En comparación con los actuadores eléctricos, es difícil superar la sencillez y la fiabilidad de un sistema neumático.

El método de transmisión de potencia que ofrece la neumática suele ser la mejor forma de mover piezas y herramientas dentro de la maquinaria industrial.

Estos sistemas neumáticos son capaces de realizar multitud de tareas en equipos automatizados, desde la sujeción y el agarre hasta el posicionamiento y el apilamiento.

Además, la tecnología neumática aplicada a la industria nos permite realizar una gran variedad de movimientos de rotación, percusión o cambio de dirección a gran velocidad y de forma precisa.

Entre los usos más comunes de un sistema neumático destacamos:

• Sistemas de apertura automática de puertas en las industrias.
• Herramientas neumáticas (por ejemplo, en las cadenas de montaje de la industria del automóvil, en las estaciones de maquinaria de la cadena de producción como en la industria agroalimentaria, en la industria química y farmacéutica, en la odontología, en la construcción, etc.)
• Sistemas de movimiento y desplazamiento de materiales en la cadena de producción (cintas transportadoras y transportadores de rodillos)
• Sistemas robotizados

Cómo trabaja un sistema neumático industrial

Por lo general, un sistema neumático depende de un suministro constante de aire comprimido para funcionar, y éste proviene de los compresores de aire.

El compresor extrae el aire de la atmósfera y lo almacena en un tanque de alta presión llamado acumulador.

Una vez comprimido, el aire pasa a través de un filtro a una tubería neumática, donde es controlado por válvulas antes de llegar a un actuador que realiza el trabajo al final del proceso.

El actuador puede ser un cilindro o un dispositivo que realice una función, por ejemplo, levantar, mover o agarrar.

En resumen, los sistemas neumáticos utilizan este aire comprimido para crear aplicaciones de movimiento mecánico y potencia para «hacer el trabajo» en los sistemas de automatización de las fábricas.

La neumática industrial es una solución sencilla y fiable de hacer que las cosas se muevan, simplemente utilizando aire limpio y seco.

Componentes de un sistema neumático

Los componentes de un sistema neumático funcionan a la perfección en instalaciones fijas, como las instalaciones de fabricación.

En la práctica, un sistema neumático utiliza una variedad de componentes para conseguir movimiento, así como para fines de control.

Para entender por completo el sistema neumático, es necesario saber cómo funciona cada componente. Conocer sus funciones específicas te ayudará a prevenir problemas durante el trabajo.

Los componentes del sistema neumático son los siguientes:

Compresor

Es un dispositivo mecánico que aumenta la presión del aire reduciendo su volumen.

Se trata de una bomba accionada por gas o electricidad. Comprime el aire a una mayor PSI (libras por pulgada cuadrada).

Los compresores tienen un depósito conectado para almacenar el aire antes de liberarlo en la vía neumática.

Acumulador

Los acumuladores son unidades de almacenamiento secundario para el aire comprimido procedente del compresor.

Almacenan el aire comprimido de alta PSI para los actuadores neumáticos. Estos tanques ayudan a evitar aumentos irregulares del flujo de aire en los actuadores, permitiendo que el ciclo del compresor maximice su tiempo de apagado.

También permiten que el compresor esté a la distancia exacta de los actuadores en los proyectos.

Válvulas de retención

Son válvulas unidireccionales que se instalan en la manguera que conecta el compresor con el acumulador.

Permiten paso del aire comprimido hacia el acumulador y evitan el retorno de aire cuando el compresor está parado.

Reguladores y manómetros

Son equipos que se conectan al compresor o al depósito del compresor. Para liberar el aire en la vía neumática, el regulador se acciona eléctrica o mecánicamente.

Los manómetros también son instrumentos de medición eléctricos o mecánicos. Permiten al sistema informático o al operador regular y comprobar los PSI del aire dentro del compresor.

Válvula direccional

Las válvulas de control direccional se utilizan en los sistemas neumáticos para dirigir o detener el flujo del aire comprimido hacia la maquinaria.

Son probablemente los elementos más utilizados en los sistemas neumáticos y pueden emplearse, por ejemplo, para accionar un cilindro, una válvula industrial más grande o herramientas neumáticas.

Las válvulas pueden tener dos o más puertos y cumplir varias funciones de circuito.

Las válvulas direccionales pueden ser accionadas por diferentes medios, como el accionamiento manual o el accionamiento por solenoide.

Líneas de alimentación

Son mangueras que mueven el aire presurizado a través del sistema neumático.

Las mangueras de mayor diámetro se instalan para manejar los PSI. Estas mangueras de gran tamaño permiten que el aire presurizado se desplace más rápidamente, eliminando los contratiempos del flujo de aire.

Actuadores

Son los componentes del sistema neumático que hacen el trabajo duro.

Hay muchos tipos de actuadores que funcionan con aire a presión. Los más utilizados son los actuadores lineales o cilindros y los actuadores rotativos.

El aire presurizado se libera en el cilindro para hacer que un pistón se mueva hacia adelante a medida que el aire es forzado hacia la cámara.

¿Por qué es importante la neumática en la industria?

El paisaje industrial actual está equipado con complejas redes de sistemas de aire.

Estos sistemas utilizan el aire como fluido para accionar válvulas, interruptores, frenos, dispositivos mecánicos y otros componentes utilizados para detectar, transmitir y accionar los modernos sistemas de control y automatización industrial.

Como ya hemos comentado, un sistema neumático se utiliza para automatizar diversas piezas de la maquinaria y de los equipos en una amplia gama de industrias.

Estos sistemas son cada vez más importantes a medida que el Internet Industrial de las Cosas (IIoT) se extiende a las plantas industriales para obtener una mayor eficiencia.

El uso de aire en un sistema de control IIoT permite versatilidad y ahorro de espacio, a la vez que es seguro y preciso.

Los sistemas y componentes neumáticos son relativamente fáciles de instalar y utilizar en la mayoría de los sistemas de control, lo que los convierte en una opción ideal para un sistema de automatización y control.

El aire está disponible prácticamente en todas partes para su compresión en cantidades ilimitadas.

Es almacenable y puede transportarse con facilidad por tuberías a grandes distancias.

No es necesario que un compresor esté en funcionamiento continuo, ya que el aire comprimido puede almacenarse y extraerse de un depósito.

Además, el aire comprimido es menos sensible a las fluctuaciones de temperatura que muchos otros fluidos.

Esto garantiza un funcionamiento fiable, incluso en condiciones de fuertes fluctuaciones de temperatura.

La utilidad del aire comprimido, cuando se mantiene de forma adecuada, puede suponer un notable beneficio para el diseño de las instalaciones industriales.

Aunque los controles neumáticos y otros accesorios pueden no ser tan adecuados para algunas aplicaciones, son una opción razonable y rentable.

Es probable que adquieran aún más importancia a medida que la IIoT se sume a su constante impulso y las operaciones industriales busquen soluciones mejores y más ágiles para crear productividad.

Hoy en día, los sistemas neumáticos son una parte integral y valiosa de muchos sistemas industriales diferentes en todo el mundo.

¿Cuáles son las principales fallas de un sistema neumático?

Existen diferentes tipos de fallas que se producen en un sistema neumático. Algunas son mucho más comunes que otras, pero hemos recopilado las que nos solemos encontrar en el día a día cuando nos encargamos del mantenimiento de estos sistemas.

Te recomendamos que les eches un vistazo para que te ayuden a detectar posibles averías cuando revises y compruebes los componentes conectados a tu sistema neumático actual.

Obstrucción por contaminación

Todo el aire contiene al menos un cierto grado de residuos, y esto es una característica del aire en cualquier situación en la que hay un suministro de polvo ambiental.

En algunos casos, también existe la posibilidad de que haya partículas de pintura u otro tipo de residuos en tu sistema.

Por tanto, es conveniente que instales el tipo adecuado de filtros de aire para evitar que este tipo de problemas lleguen a su punto álgido.

Tomarse unos momentos para limpiar la instalación, es la mejor recomendación posible.

Es posible que necesites limpiar el exterior de todas las piezas del sistema neumático para asegurarte de que no tendrás que lidiar con tantos residuos flotando en la circulación del aire alimentado por tu compresor o cilindro.

Aquellos que han tomado la iniciativa y han instalado componentes de acero inoxidable están en una mejor situación, ya que pueden limpiarlos con bastante facilidad.

No suele hacer falta mucho para limpiar las piezas de acero inoxidable, y tienen un menor riesgo de corrosión que otros componentes.

No obstante, se trata de un problema grave.

Las piezas neumáticas se han corroído

La oxidación es una amenaza constante de cualquiera que trabaje con objetos metálicos.

Todas las piezas que contienen hierro, incluso las que están hechas de auténtico acero inoxidable, tienen la posibilidad de corroerse.

Mantener el nivel de humedad bajo y sustituir las piezas a medida que fallan es una parte importante del mantenimiento de cualquier pieza de un equipo con aire comprimido.

No obstante, los componentes de acero inoxidable tienen un riesgo de corrosión mucho menor que los fabricados con la mayoría de los demás materiales.

No se ha lubricado como corresponde

En la mayoría de los casos relacionados con la lubricación, los técnicos descuidan la cantidad que aplican y no añaden lo suficiente a un circuito de aire.

Esto hace que los componentes acaben rozándose entre sí y trabajen con una eficiencia inferior a la máxima o directamente fallen.

Por otra parte, un exceso de lubricante no sólo es un desperdicio, sino que también puede empezar a atascar el equipo, ya que puede mezclarse con los residuos y empezar a salpicar.

En circunstancias extremas, el aceite lubricante puede empezar a filtrarse por grietas y uniones. No es precisamente un problema fácil de limpiar, así que no es algo con lo que se quiera jugar.

Si te aseguras de utilizar un buen lubricante con el tipo de material adecuado, contribuirás en gran medida a aumentar la longevidad y la eficacia de cualquier equipo accionado por aire comprimido con el que tu empresa decida trabajar.

Trabajar fuera de las especificaciones

Una de las cosas más peligrosas que se puede llegar a realizar con un sistema neumático es utilizarlo de una manera que no sea coherente con sus especificaciones técnicas.

Siempre debes asegurarte de que cada vez que enciendas un dispositivo no estés excediendo la cantidad máxima de presión recomendada.

Los cilindros neumáticos son susceptibles de sufrir daños cuando funcionan por encima de un rango de presión y un límite de energía especificados.

Si lo haces, puedes dañar mucho tu sistema, así que comprueba siempre sus características técnicas antes de hacer nada.

Una fuga de aire

Con el tiempo, incluso la mejor línea de aire va a ceder. El tiempo desgasta las cosas más finas, por lo que debes estar al tanto de cualquier fuga potencial.

Sustituye todos los componentes y mangueras de aire desgastados.

Los técnicos deben comprobar todas sus conexiones y actuadores neumáticos cada vez que pongan en marcha un sistema.

Con el tiempo, los técnicos expertos pueden aprender a escuchar si hay fugas. El aire que se escapa hace un sonido bastante perceptible que es muy diferente al del aire que se expulsa por cualquier puerto normal.

Filtros de aire obstruidos

En muchos casos, se instalan un número adecuado de filtros pero nunca se limpian.

Los filtros obstruidos pueden ser tan malos como las piezas de equipo obstruidas, así que tomarse unos minutos para limpiarlos o reemplazar los gastados puede duplicar su caudal y aumentar la cantidad de presión acumulada en tu sistema neumático.

Pasos para el diagnóstico y mantenimiento de una avería en un sistema neumático

En los sistemas neumáticos, el mantenimiento regular de todos los componentes es de suma importancia para garantizar que el sistema funcione con todo su potencial.

Si no se le presta la debida atención, es probable que se produzcan daños y averías frecuentes, lo que a su vez reducirá la vida útil del equipo e incurrirá en costes adicionales.

El mantenimiento rutinario te permitirá encontrar las partes dañadas o que funcionan mal del sistema y también te permitirá tomar medidas oportunas para las mismas.

Por lo tanto, las empresas deben asegurarse de tener un equipo especial para gestionar el mantenimiento de los sistemas neumáticos y tomar medidas para mejorar sus conocimientos sobre lo último en sistemas neumáticos para garantizar un mantenimiento adecuado con los mejores y más recientes conocimientos.

Cuando un sistema neumático falla, los trabajadores pueden sufrir lesiones y los directivos de las empresas pueden perder dinero y tiempo productivo para encontrar sus causas, repararlos o sustituirlos.

Si tu sistema neumático no funciona bien o ha dejado de funcionar por completo, sigue estos pasos para diagnosticar el problema.

Ten en cuenta la seguridad

Los sistemas neumáticos defectuosos son muy peligrosos porque la presión interna excesiva puede hacer que las mangueras, las juntas y otros componentes exploten.

Si el sistema está por encima de la cabeza, sujeta primero su carga para evitar caídas durante la inspección y la reparación.

Desconecta el suministro eléctrico y reduce la presión antes de comenzar la evaluación.

Planifica la inspección

Muchos componentes del sistema no son fáciles de observar.

En consecuencia, utiliza los esquemas del sistema para identificar el alcance completo, incluyendo las ubicaciones de las conexiones internas y externas.

Evalúa también el registro del historial de mantenimiento para ver que se ha realizado con anterioridad o si deben realizarse sustituciones de piezas.

Reúne las herramientas necesarias para acceder a todos los elementos del sistema.

Centra la búsqueda en determinar qué es lo que no funciona.

A menudo, las averías de un sistema neumático se manifiestan como pérdidas generales de potencia, a veces de forma brusca y otras de forma lenta.

Pide a los operarios que trabajan con la maquina que te detallen sus experiencias recientes con los sistemas.

Otro factor es la cronología del fallo: Las paradas bruscas pueden ser el resultado de fugas lentas acumuladas o de piezas fundidas.

Asimismo, pregunta a los operarios si el problema surgió durante el uso de la máquina. La causa sería diferente si la máquina falla al encenderla en comparación con un fallo después de un periodo de trabajo.

Realiza una evaluación metódica

Utiliza esquemas para seguir tu investigación a través de las distintas partes del sistema de un extremo a otro.

Cuando los elementos conectados se ramifican, debes seguir esas ramificaciones y eliminarlas como causas antes de pasar a la siguiente área de inspección.

Registra las posibles causas

No todas las brechas son obvias. Busca juntas defectuosas o mangueras erosionadas. Anota cada posibilidad a medida que vayas completando la evaluación.

Realiza una comprobación de las posibles causas

Utilizando tus datos, revisa cada posible causa de fallo para determinar la suficiencia de las piezas o elementos.

Sustituye los elementos desgastados y las piezas más antiguas, pero no olvides hacer un seguimiento de lo que has hecho.

Si mantienes informes sobre las reparaciones y las acciones que realizaste para completarlas, podrás controlar mejor tus activos a largo plazo y dejar recomendaciones para quienes puedan reparar tus sistemas neumáticos en el futuro.

Tips de Mantenimiento Preventivo de un sistema neumático industrial

La mayoría de los ingenieros son propensos a elegir los sistemas neumáticos en lugar de otros sistemas automatizados. Algunas de las razones radican en que son más sencillos en cuanto a diseño y control.

También tienen una vida útil más larga y requieren poco mantenimiento.

Además de estas ventajas, un sistema neumático es menos propenso a los riesgos de incendio.

Estas ventajas hacen que los sistemas neumáticos sean la opción preferida a la hora de seleccionar un sistema automatizado para las empresas manufactureras y las plantas de procesamiento.

Sin embargo, es importante realizar un buen plan de mantenimiento preventivo en los sistemas neumáticos para evitar fallas que paren la producción de forma inesperada.

Además, es la mejor opción para alargar la vida de tu sistema neumático.

Si se ignora el mantenimiento preventivo regular, es probable que te puedas encontrar fallas del tipo:

• Aumento de las temperaturas de funcionamiento.
• Control deficiente de la humedad y la contaminación.
• Pérdida significativa de la eficiencia.

Estas razones refuerzan la necesidad de realizar un mantenimiento preventivo de todo el sistema.

A continuación, te dejamos unos consejos sobre el mantenimiento preventivo en un sistema neumático.

Control de la capacidad

Garantizar que el suministro del fluido es el adecuado en todo momento también puede implicar el control de la demanda.

La recomendación es la de hacer funcionar los compresores al nivel de presión más bajo posible dentro de sus parámetros de servicio para minimizar el desgaste.

Una presión de funcionamiento excesiva no sólo supone un coste en términos de reducción de la eficiencia energética, sino que también aumenta el riesgo de que se produzcan fugas u otros fallos que pueden provocar averías e interrupciones de la producción.

Considera tener bajo control una capacidad adecuada de los tanques receptores, lo que te proporcionará un mayor control sobre la modulación de la entrada.

Cierra los compresores cuando no estén en uso y evita las fluctuaciones de presión con un secuenciador o algún sistema de control automatizado que coordine los compresores.

Mejora la gestión de las fugas

Las fugas pueden representar hasta el 20% de los costes energéticos de un sistema.

Incluso si subcontratas el mantenimiento a un proveedor de servicios, puedes aplicar una rutina básica de mantenimiento en la empresa y solucionar los problemas más comunes con herramientas básicas de diagnóstico e inspección visual.

Incorpora una estrategia de concienciación y reducción de fugas sólida y viable.

Junto con una formación adecuada, esto elevará el nivel de detección y reparación de fugas, mejorando así la eficiencia.

El recorrido de las tuberías es la fuente más común de fugas. A menudo, los daños causados por la colisión de los equipos en funcionamiento con las tuberías provocan una fuga.

Además, las tuberías deben tener un soporte rígido a lo largo de todo su recorrido y estar firmemente ancladas a la estructura de soporte para absorber las cargas de funcionamiento.

Comprueba con frecuencia si los soportes de sujeción están sueltos o dañados.

Renovar los filtros

La calidad constante del aire depende de la sustitución periódica de los cartuchos de filtro, lo que justifica que se preste especial atención a los filtros, evitando o minimizando la incidencia de filtros obstruidos o rotos.

Comprueba a menudo el filtro de admisión y límpialo o sustitúyelo si es necesario.

La suciedad reduce el flujo de masa de aire, lo que significa que el vacío de admisión es mayor que la especificación del diseño original y esto puede hacer disminuir su rendimiento.

Utiliza proveedores de piezas de alta calidad

Identifica a los mejores proveedores de piezas y elimina a los que no te han dado resultado o causado problemas.

Este puede ser uno de los mejores consejos que te podemos dar: «lo barato, sale caro».

Cómo mejorar la seguridad en el manejo de un sistema neumático

Aunque la utilización de un sistema neumático en la industria es eficiente y eficaz, hay que tener en cuenta varios aspectos cuando se trata del manejo seguro y adecuado de sus componentes neumáticos.

El principal peligro al que se enfrentan los técnicos y operarios que manejan un sistema neumático y las herramientas impulsadas por este tipo de sistema es el riesgo de ser golpeado por uno de los accesorios de la herramienta neumática o por los clavos, remaches, grapas u otros elementos de fijación que se aplican con la herramienta.

Cuando trabajes con un sistema neumático y sus herramientas, te recomendamos que sigas estas precauciones de seguridad:

Lee siempre el manual

Antes de poner en funcionamiento el sistema neumático y el compresor de aire, asegúrate de leer las instrucciones de uso del fabricante.

En ellas encontrarás información específica sobre el manejo, el uso, las advertencias y los procedimientos de mantenimiento que debes seguir para obtener el máximo nivel de seguridad.

También, puedes revisar la norma ISO 13849 sobre seguridad de las máquinas.

Utiliza el EPI adecuado

Se requiere protección ocular de alto impacto, como gafas de seguridad, cuando se trabaja con herramientas neumáticas, pero se puede utilizar protección completa para la cabeza y la cara como protección adicional.

Además, se recomienda que el empresario proporcione calzado de seguridad o botas de trabajo, cascos y protección auditiva sin coste alguno para sus empleados.

Sigue las directrices del fabricante sobre la presión del aire

Mantén rangos de presión del aire seguros para las herramientas, válvulas y accesorios.

Cuando limpies superficies, mantén la presión del aire por debajo de 30 psi y nunca uses aire comprimido «sin salida» contra ti o cualquier otra persona.

Y, nunca uses aire comprimido para limpiarte a ti mismo o a la ropa (esta mala práctica la vemos a menudo).

Utiliza una válvula de alivio de seguridad del compresor del aire

Una válvula de alivio de presión del aire es una conexión con un manguito abatible que permite descargar el aire comprimido de la herramienta cuando se desconecta.

Reduce el riesgo de descarga accidental después de desconectar el sistema neumático.

Utiliza el compresor de aire recomendado

Conoce las capacidades del compresor de aire que piensas utilizar con tu sistema.

Comprueba el índice de CFM (pies cúbicos por minuto) y los PSI (libras por pulgada cuadrada) para asegurarte de que son compatibles con la recomendación del fabricante de tu sistema neumático.

Nunca lleves herramientas por la manguera

No transportes ni sujetes las herramientas neumáticas por la manguera o las conexiones.

Esto podría ejercer una presión y una tensión indebidas sobre estos componentes, lo que puede provocar un fallo prematuro de la manguera y/o lesiones.

Desconecta la herramienta del suministro de aire cuando no la utilices

Desconecta siempre tu herramienta neumática del suministro de aire y retira el cargador cada vez que no la estés usando.

Esto evita que se produzca una descarga accidental cuando te estás tomando un descanso o cuando se ha terminado de trabajar.

Conclusiones

En primer lugar, los sistemas neumáticos son muy eficaces. El uso de aire comprimido no está limitado por la distancia, lo que significa que puede transportarse fácilmente a través de tuberías.

Además, con un suministro ilimitado de aire en la atmósfera, la neumática industrial puede generar con facilidad energía de origen.

Tras su uso, el aire comprimido puede devolverse directamente a la atmósfera sin necesidad de procesarlo, por lo que resulta económico.

Junto con el hecho de que el funcionamiento de un sistema neumático no produce contaminantes, esto le convierte en una solución respetuosa con el medio ambiente.

Los sistemas neumáticos también tienen la ventaja de ser muy duraderos y fiables. Sus componentes, en particular, son muy resistentes en comparación con los motores eléctricos.

Por otro lado, el diseño sencillo de un sistema neumático permite el movimiento lineal o angular de rotación con velocidades de funcionamiento variables.

En cuanto a las velocidades, el movimiento rectilíneo y oscilante de los sistemas neumáticos también es de fácil ajuste y está sujeto a menos limitaciones que otros.

Pero quizás la principal ventaja de utilizar sistemas neumáticos sea su rentabilidad.

Debido a los menores costes de mantenimiento mencionados con anterioridad y su longevidad, le convierte en una de las opciones más utilizadas en la industria con respecto a los otros sistemas disponibles en el mercado.

Fuente: Sicma21