Actuadores neumáticos

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Los actuadores neumáticos son mecanismos que convierten la energía del aire comprimido en trabajo mecánico. La regulación de la inyección de este aire comprimido, necesario para su funcionamiento, se hace por medio de válvulas que, mediante un elemento móvil, pueden abrir, cerrar u obstruir parcialmente conductos de alimentación de este fluido.

Los actuadores neumáticos son de dos tipos: cilindros y motores. En los primeros, la energía neumática se convierte en un movimiento lineal de vaivén mediante una trayectoria de avance y otra de retroceso, mientras que en los segundos se originan movimientos de rotación.

Los cilindros

Los cilindros están formados por un cuerpo cilíndrico cerrado por sus dos extremos y en cuyo interior se desliza un émbolo, sobre cuyas caras actúa el aire comprimido. Unida al émbolo se halla una biela que permite trasladar al exterior del dispositivo la energía generada en su interior.

Los cilindros se construyen de acero, embutido sin costura y con su interior perfectamente mecanizado a fin de garantizar el ajuste del émbolo; sus tapas suelen ser de latón o de aluminio, y la biela de acero al cromo. En la práctica, además de estos elementos, el cilindro posee otros como juntas, cojinetes y piezas de unión, así como un aro rascador que impide el ingreso en su interior de partículas de polvo.

Por su forma de trabajar, se distinguen dos tipos de cilindros: de simple efecto y de doble efecto.

En los de simple efecto, el émbolo sólo puede realizar trabajo en un único sentido, ya que recibe la presión del aire comprimido en una sola cara. Cuando llega al final de su avance, el émbolo retorna a su posición inicial por la acción, generalmente, de un resorte recuperador. La necesidad de este resorte limita la longitud de la carrera de estos dispositivos, la cual casi nunca supera los 10 cm. En la práctica se usan para satisfacer pequeñas demandas o bien como elementos auxiliares en sistemas más complejos. Sólo tienen una toma de aire comprimido.

En los cilindros de doble efecto, el aire comprimido actúa sobre ambas caras del émbolo a través de las dos cámaras en que este elemento móvil divide al cuerpo cilíndrico. Por ello, pueden realizar trabajo en ambos sentidos de la carrera del émbolo.

El ingreso de aire se verifica mediante dos tomas en ambas cámaras. De esta manera, cuando se inyecta aire en la cámara posterior y se conecta la otra con la atmósfera, el émbolo realiza su avance. El retroceso, una vez que ha finalizado el avance, tiene lugar por la operación inversa, es decir, inyectando aire comprimido en la cámara anterior y comunicando la posterior con la atmósfera.

De esta manera, se dispone de una fuerza útil tanto en el avance como en el retroceso. Por ello, este tipo de cilindros está muy indicado cuando el dispositivo debe ejercer una función en cada una de las fases del recorrido de su émbolo.

El trabajo que se realiza en ambos semiciclos, avance-retroceso, es diferente, ya que en el primer caso la superficie que presenta el émbolo a la acción del aire comprimido es mayor que en el segundo. Esto se debe a que en el retroceso la superficie útil para recibir la correspondiente presión neumática está disminuida en el área ocupada por la inserción de la biela en el émbolo.

Los cilindros de doble efecto, que pueden estar dotados al final de la carrera de su émbolo con elementos amortiguadores (aunque los hay sin estos componentes), tienen claras ventajas sobre los de simple efecto; además de poder trabajar en ambos sentidos, como ya se ha dicho, no invierten energía alguna en ningún resorte recuperador. Además admiten, teóricamente, carreras de cualquier longitud, aunque en la práctica éstas quedan limitadas por las tensiones deformantes que se pueden producir para longitudes elevadas.

Motores neumáticos

Los motores neumáticos emplean la energía del aire comprimido para producir un movimiento de rotación.

Entre ellos se distinguen los de émbolo, que mediante una biela actúan sobre un cigüeñal y que son capaces de girar en ambos sentidos; los de aletas, que presentan estos elementos en unas ranuras practicadas en una cámara cilíndrica, y los de engranaje, en los que el giro es producido por la presión del aire comprimido sobre las zonas laterales de un conjunto de piñones de los que uno está unido al eje motor.