¿Qué hay de "nuevo" en la neumática?

¿QUÉ HAY DE “NUEVO” EN NEUMÁTICA?
Traducción del artículo en inglés: What’s “Pnew” in Pneumatics? Part 1
Publicado por: Control Design Magazine
Autor: Mike Bacidore  
Fecha: Oct 29, 2014

Mike Bacidore es el editor en jefe de la revista Control Design. Es un columnista reconocido que ha Ganado los reconocimientos Gold Regional Award y los Silver National Award de la Sociedad Americana de Editores de publicaciones de negocios.  

“Con soluciones alternativas disponibles, Los fabricantes de maquinaria y usuarios finales siguen confiando en los sistemas neumáticos.”

Apesar de la evolución de las alternativas, la neumática sigue soportando el paso del tiempo. Los Sistemas hidráulicos y electromecánicos podrían ofrecer una solución mejor en determinadas circunstancias, pero todavía hay muchas aplicaciones neumáticas Reunimos información de un grupo de veteranos de la industria para determinar cómo la tecnología todavía prevalece y lo que se debe tener en cuenta a la hora de tomar una decisión.
  
Participantes: TJ McDermott, gerente de proyectos de Systems Interface, integrador de sistemas en Bothell, Washington; Chico Marks, Gerente de Mantenimiento de Planta, Subaru of Indiana Automotive en Lafayette, Indiana; Randy Nobles, Vicepresidente regional en Womack Machine Supply; Scott M. Maurer, gerente de producción—en SMC; Frank Langro, director, mercadotecnia y gerencia de producto, en Festo; Jerry Scherzinger, Gerente de mercadeo de productos neumáticos en Bimba; Nathan Irvine, Soporte técnico y de aplicaciones, y Marchelle Forish, especialista de productos senior en Aventics, y Bill Savela, Director de Mercadotecnia en Delta Computer Systems.  

¿Qué es lo que la neumática tiene que ofrecer como una opción viable?

Nobles: Los sistemas neumáticos siguen siendo fáciles de implementar y mantener. Además, la velocidad de funcionamiento para la cantidad de dinero que se invierte es muy atractiva.
 

Savela: La neumática puede proporcionar una combinación óptima de fuerza y cumplimiento cuando se controla mediante un circuito cerrado con controlador de movimiento con capacidades especiales para controlar tanto la presión o fuerza y posición del actuador.
  
Scherzinger: Los dispositivos neumáticos son de costo relativamente bajo y por lo general altamente configurables, lo que las convierte en una gran elección tanto para los OEM y Opf busca aportar una solución. Los Actuadores neumáticos estándar, por ejemplo, se pueden pedir en una amplia variedad de tamaños de diámetro interno, longitudes de carrera y estilos de montaje, lo que los hace muy flexibles y capaces de proporcionar las fuerzas que van desde pocas onzas con pequeños diámetros para presión baja hasta más de 10 toneladas de grandes tamaños de diámetros a 250 psi de presión de aire, con longitudes de carrera desde fracciones de pulgada a 10 pies. Además, al utilizar el aire como medio, hace que éste sea una fuente limpia de trabajo en comparación con la hidráulica, que utiliza aceite hidráulico. Una fuga en un sistema neumático simplemente saca aire a la atmósfera, pero una fuga en el circuito hidráulico descarga los vertidos de aceite, lo que requiere una amplia limpieza y eliminación adecuada.  

Langro: La Neumática puede ofrecer una amplia variedad de características que aún la hacen atractiva para su uso. La neumática tiene pocas conexiones eléctricas y puede ser adecuada. Además, la densidad de potencia neumática ofrece una ventaja sobre equipos eléctricos en aplicaciones tales como estampado y prensado Si se lo compara con una solución hidráulica, neumática puede ser una instalación limpia, lo cual es claramente importante para industrias como la farmacéutica, alimenticia y semiconductores.

¿Cuál es el principal motivo para elegir neumática?

McDermott: En el corto plazo, una solución neumática generalmente cuesta menos que una eléctrica. El costo de capital de los motores lineales normalmente supera la neumática simple. Sin embargo, cuanto más tiempo de vida tenga un sistema neumático, mayor es el costo. Ya que los costos de mantenimiento suben y las fugas de aire suman costos. Por otro lado, sistemas neumáticos por lo general, son más fáciles de solucionar. Esto es especialmente importante cuando el acervo de conocimientos en un departamento de mantenimiento no es muy especializado. Un motor lineal, probablemente de un VFD y el movimiento lógico, necesita personal de mantenimiento especializado en el control del movimiento. Nos encargamos de recoger las soluciones que se adapten a su aplicación. Un cilindro neumático es una buena opción para un cabo en cubierta de freno del malacate. Es relativamente compacto para la fuerza que se ejerce, y es fácil de mantener y muy sólida. Para un banco de actuador remoto, operarlo a través de un protocolo de bus de campo como Ethernet/IP o profinet son la solución Empujar muchos conductores de control central tradicional es más costoso que a través de un solo cable Ethernet. El hardware del bus de campo es muy fiable y con un dispositivo de anillo provee redundancia para aún más solidez.
  
Nobles: Las razones principales para utilizar neumática son la sencillez, la disponibilidad del aire comprimido y la experiencia. Aunque exista interés en la conversión a actuadores eléctricos, dicha tendencia no es muy numerosa.  

Savela: El Sistema neumático se destaca en las aplicaciones que requieren la aplicación de cantidades precisas de presión o fuerza, que también se benefician del desempeño del aire como medio. Con motores eléctricos en tales aplicaciones costaría más y será más difícil de implementar. Además, sostener una carga en un sistema neumático puede consumir menos energía, posiblemente cero, en un sistema cerrado, que no es posible con un motor eléctrico, a menos que un costoso sistema de frenado se aplique.

 Langro: La opción de utilizar neumática, hidráulica o eléctrica realmente deberían depender de los requisitos de la aplicación. ¿Qué está tratando de mover? ¿Con qué velocidad tiene que hacerlo? ¿Qué tipo de precisión y repetitividad es necesaria? ¿Tiene previsto ejecutar varios productos que requieren constante cambio? ¿Cuáles son las consideraciones sobre el medio ambiente? Basándose en estos factores, se comienzan a ver las opciones que ofrece la solución más viable. Neumática es una gran elección para un caso en el que el movimiento muy repetitivo y no se requiere una precisión alta. En contraste, una inspección de semiconductores de oblea es variable y exige una gran precisión y repetibilidad, lo que hace un movimiento de tipo eléctrico solución más adecuado para esta aplicación.  

¿Puede hablar sobre los tipos de máquinas o las aplicaciones que están utilizando el sistema neumático?  

Marks: Utilizamos sistema neumático para la mayoría de nuestras aplicaciones en la planta. Automatizado que incluye manejo de materiales, piezas de soldadura, aplicación de pintura y el tornillo de apriete y el sujetador. Esto lo hacemos con el extremo del brazo del robot de robots, dedicado equipo de sujeción y posicionamiento, aplicación de pintura campanas y cañones de mano y pistolas de fijación par de apriete. Utilizamos sistema neumático para la mayoría de nuestras aplicaciones en la planta. Automatizado que incluye manejo de materiales, piezas de soldadura, aplicación de pintura y el tornillo de apriete y el sujetador.

Nobles: Womack está utilizando el sistema neumático en varias industrias. Tenemos aplicaciones de embalaje, procesamiento de alimentos, procesos de pozos por nombrar unos pocos.

Langro: Los Sistema neumáticos se utilizan en casi todas las industrias que participan en alto e incluso de bajo volumen de facturación. Por ejemplo, diversas industrias como la automotriz, semiconductores, productos farmacéuticos y de alimentos y bebidas utilizan la neumática en sus diferentes aplicaciones. La neumática se puede encontrar en la fijación y sellado de las piezas de chapa metálica en un automóvil taller de prensa, el levantamiento y traslado de las obleas y el recubrimiento de los comprimidos en la industria farmacéutica. Sistema neumático se encuentra también en los tableros de la caja de gas en la industria de semiconductores. Un uso común de la neumática se encuentra en el embalaje de los productos. La neumática se puede encontrar en cada máquina que forma, llena o sella.  

Scherzinger: Como fabricante, nuestros componentes de actuadores, válvulas, racores, manifolds, FRL, se utilizan en una gran variedad de máquinas diseñadas para muchas aplicaciones. La variedad de aplicaciones de equipos agrícolas y los vehículos de transporte, que tienen que soportar duras condiciones ambientes al aire libre, a la elaboración de alimentos y embalaje de los equipos expuestos a productos químicos corrosivos y mojaba los dispositivos médicos que requieran un alto grado de precisión. Comunes en plantas de fabricación las aplicaciones incluyen equipos de manipulación de materiales, como el transportador los desviadores y equipos de "pick-and-place.  

Savela: Aplicaciones de potencia de fluido en general se benefician de la capacidad del aire para ser utilizado cuando la presión o fuerza deben ser controlados en una aplicación, y, dentro de estos tipos de aplicaciones, la neumática se destaca cuando la aplicación puede beneficiarse de un grado de cumplimiento. Dado que el aire tiene mucha más capacidad de compresión que un fluido hidráulico, la neumática puede tener una ventaja en aplicaciones donde se requiere control de la fuerza, pero que también tienen que tener cierta elasticidad cuando un actuador y una pieza de trabajo están juntos. La neumática es especialmente útil en aplicaciones donde la carga puede estar sujeta a las perturbaciones desconocidas, aplicaciones de doblado en las que la fuerza deba ser aplicada a la carga para realizar el trabajo, aplicaciones de fuerza retráctil en las que la carga debe tener una fuerza precisa al aplicarse, como aplicaciones de metal remachado. Observe un rodillo de presión que se utiliza para fijar las longitudes de los troncos que se introducen en equipos para el aserradero como un aplanador, cortadora o perfiladora Controlar los rodillos implica sostener los troncos sin dañarlos y no destruir la madera valiosa Los troncos pueden moverse tan rápido como 2000 ft/min, y los rodillos deben sostener una fuerza de hasta 1800 libras a fin de maximizar la productividad. Adaptación de la prensa posicionamiento del rodillo para mantener fuerza deseada sin dañar los troncos, ya que los perfiles de los troncos están cambiando rápidamente, se puede lograr utilizando neumática como la mejor alternativa a diferencia de otras tecnologías.  

¿Cómo es que una solución neumática puede compararse a un paquete integral de motor lineal , considerando el costo, espacios y plug-and-play?  

Marks: Los Sistemas neumáticos son más baratos y más sencillos que los paquetes de motor lineal desde las perspectivas de ingeniería y mantenimiento. Desde el punto de vista de ingeniería, La neumática controlada por PLC's son más fáciles para el diseño de un motor, lo que requiere menos código PLC, sensores de posición más simple, menos complicado control de movimiento y menos costoso. Mantenimiento goza de los mismos beneficios. Las refacciones son menos costosas y más fáciles de instalar, por lo general, son plug-and-play, que requiere capacitación mínima y poca configuración de parámetros. Sin embargo, estas ventajas vienen con un sacrificio. Esos sencillos sistemas neumáticos no son tan precisos en el posicionamiento y control de movimientos como un sistema electromecánico. Si bien es cierto que el sistema neumático puede ser diseñado para ser muy preciso, mientras mayor el grado de precisión, disminuyen las ventajas del sistema neumático.
  
Savela: La neumática puede manejar varias aplicaciones de altos ciclos-fuerza que podrían degradar soluciones electromecánicas en un corto período de tiempo. Una solución electromecánica puede ser más apropiado para aplicaciones que requieren velocidades superiores a 40.in /seg. o una precisión superior a 0,005 in., pero la mayoría de las soluciones electromecánicas no serán capaces de igualar el tiempo de vida de un sistema neumático para una aplicación de control de fuerza. En general, aunque normalmente son adecuadas para aplicaciones de control de posicionamiento, los motores eléctricos lineales no son buenos para controlar fuerza. Junto con una válvula proporcional y precisa los transductores, un circuito cerrado de controlador de movimiento puede alcanzar el mismo nivel de precisión de posicionamiento como un motor lineal, mientras que también el control de presión y fuerza a un alto grado de precisión. Suponiendo que la bomba, la válvula y sistema de control puede ser montado fuera del actuador, pero no demasiado lejos, una solución neumática puede ocupar un espacio muy reducido en el sitio y puede hacer menos peso en el movimiento a diferencia de un motor. En las aplicaciones que deben aplicar y mantener una determinada cantidad de fuerza sobre un objeto, sistemas neumáticos tienen la ventaja de poder hacerlo con menor consumo de energía que los motores eléctricos, incluso lineales. Desde el punto de vista de facilidad de uso, un sistema neumático que incorpora un controlador de movimiento con soporte especial para control de potencia de fluido puede ser muy fácil de configurar. Por ejemplo, Delta Sistemas Informáticos de controladores de movimiento son soportados por RMC Tools, un paquete de programación que emplea herramientas gráficas para simplificar el desarrollo y optimización. Un ejemplo de una de las herramientas del Delta es el Plot Manager, que permite al diseñador ver el perfil de movimiento real versus el perfil de destino, por lo que los errores pueden ser eliminados mediante un ajuste La siguiente captura de pantalla muestra un gráfico con el Plot Manager.  

Nobles: Las soluciones neumáticas tienden a ser más eficaces en función de los costos y tener un tamaño menor que un motor lineal. El aspecto plug-and-play de estos sistemas es comparable Langro: La neumática es una opción de bajo costo a comparación de un paquete motor lineal que puede operarse a partir de una simple señal eléctrica de salida del PLC. Un motor lineal integrado podría representar cinco veces el costo del producto y requiere opciones de programación más avanzadas para obtener la misma función de posicionamiento. Lo que un motor lineal puede ofrecer paquetes de sistema neumático es la flexibilidad, permitiendo a la máquina para ser fácilmente reconfigurado para manejar diferentes productos.

Irvine: Soluciones neumáticas siguen siendo favorables versus accionamientos eléctricos para aplicaciones que requieren fuerza baja a moderada y velocidad baja a moderada en ciclos de trabajo. Baja los costos de capital inicial y largo ciclo de vida generalmente conducen con frecuencia para reducir el costo total de propiedad en estas aplicaciones.

Si deseas conocer el artículo original en inglés puedes ingresar al siguiente link: http://www.controldesign.com/articles/2014/whats-pnew-in-pneumatics/?start=0