Cómo construir una lista de materiales de neumática

Por Paul Heney | 17 de diciembre de 2019

Por Kevin Kakascik, Automation Direct

Así que tiene un gran proyecto de casa planeado para este fin de semana, como construir una terraza. A principios de semana, se detuvo en la ferretería y recogió toda la madera y algunas herramientas necesarias que aún no estaban en su equipo. Ahora es sábado y te levantas temprano para ponerte manos a la obra antes de que haga demasiado calor afuera. El clima es perfecto cuando coloca todos los materiales, solo para darse cuenta de que le faltan tornillos para la plataforma. ¿Suena familiar?

Conduce a toda prisa a la ferretería, compra los tornillos de la plataforma, luego regresa a casa y continúa trabajando. Otra hora después de su proyecto, después de cortar la madera, comienza a enmarcar, solo para darse cuenta de que le faltan los colgadores de vigas, lo que requiere otro frustrante viaje de ida y vuelta a la ferretería. ¿Cómo podría olvidar estos elementos pequeños pero cruciales para su proyecto? Es simple: debido a que son pequeños, a menudo tienen menos prioridad que los elementos más grandes.

Figura 1. Es fácil concentrarse en elementos más grandes para una instalación neumática y pasar por alto componentes más pequeños pero cruciales. Todas las cifras son cortesía de AutomationDirect.

Este síndrome de pasar por alto los detalles también es bastante común en los proyectos de neumática industrial. Los diseñadores planifican el sistema, determinan los requisitos de presión y flujo, seleccionan los componentes de control y se enfocan en elementos más grandes como los cilindros, Figura 1. Sin embargo, a menudo, se pasan por alto algunos componentes más pequeños pero cruciales. Si bien estas piezas pueden estar disponibles en un distribuidor local, muchos componentes neumáticos no están a la venta en la ferretería de la calle.

Tener todas las piezas a mano puede marcar la diferencia entre poner en marcha un proyecto rápidamente o retrasar el trabajo e incurrir en costos adicionales. Examinemos varios componentes neumáticos que a menudo se pasan por alto al crear una lista de materiales (BOM) de un sistema neumático.

TuberíaLos tubos flexibles y duraderos conectan los dispositivos mediante el transporte de gas comprimido, generalmente aire (pero a veces nitrógeno), Figura 2. La mayoría de los sistemas neumáticos utilizan una cierta cantidad de tubos flexibles, a menos que sean completamente rígidos.

Figura 2. La tubería neumática está disponible en muchos tamaños y colores.

Algunos diseños pueden usar solo un tamaño y color de tubería, lo que facilita almacenar el material correcto. Pero muchas instalaciones necesitan varios tamaños de tubería y, a menudo, es útil usar varios colores para identificar la funcionalidad. Es posible que se necesiten tubos especiales para temperaturas extremas o mayor flexibilidad. Para estos y otros casos, tener a mano los materiales adecuados es más complicado.

Por lo general, la tubería se recuerda con el pedido de material inicial porque los diseñadores planifican lo que se necesita. Sin embargo, una instalación a menudo se queda corta porque las longitudes necesarias no se calcularon correctamente para tener en cuenta los giros, vueltas y lugares de difícil acceso.

Cuando una instalación se queda sin tubería, es posible que un proveedor local tenga suficiente del tamaño y color correctos en stock para igualar el trabajo ya completado, pero esto es una apuesta en comparación con pedir suficiente por adelantado. Cuando se trata de tubos, vale la pena estandarizar tanto como sea posible, pedir en exceso hasta cierto punto y trabajar con un proveedor que ofrezca una selección completa de productos.

Figura 3. Incluso la falta de un accesorio neumático puede impedir la finalización del proyecto.

GuarnicionesLos accesorios se utilizan para conectar tubos a dispositivos u otras secciones de tubos y, por lo general, están roscados en un extremo y tienen conexiones a presión o de lengüeta en el otro, Figura 3. Debido a que los accesorios deben adaptarse a varios tamaños de tubos y dispositivos, muchos estilos pueden ser necesarios.

Se requiere una planificación cuidadosa para garantizar que se ordenen los tamaños correctos. El diámetro exterior de la tubería determina el tamaño de conexión a presión, mientras que el diámetro interior determina el tipo de accesorio de estilo de lengüeta. El tamaño de la rosca es muy importante porque existen diferentes tipos:

• Rosca de tubería nacional (NPT), cónica• Rosca de tubería estándar británica (BSPT), rosca R cónica• Tubería paralela estándar británica (BSPP), rosca G recta• Tamaños métricos versus estadounidenses (o británicos)

Más allá del tamaño, cada accesorio debe seleccionarse con los materiales de construcción correctos en función del entorno y la presión de funcionamiento. El acero inoxidable o el termoplástico son opciones para los accesorios de conexión a presión. Los accesorios de estilo de púas suelen ser de latón.

Un accesorio faltante o de tamaño incorrecto o especificado puede agregar días a la programación de un proyecto.

Colectores Los colectores neumáticos ahorran espacio al distribuir gas comprimido a múltiples dispositivos, de forma análoga a cómo los bloques de distribución de energía pueden proporcionar suministro eléctrico a múltiples cargas. Los colectores tienen más sentido cuando se necesitan muchas conexiones de un tamaño similar en una ubicación, todas con requisitos de presión y flujo compatibles.

Si bien no se requieren colectores y es posible que ni siquiera se recomienden para sistemas muy pequeños, son de bajo costo y brindan una instalación compacta. Los colectores hacen que la instalación sea más ordenada y limpia, y ayudan a evitar un desorden de instalación similar al espagueti, que es difícil de solucionar y mantener.

Al igual que con otros accesorios, los colectores vienen en muchos materiales diferentes, como aluminio, nailon, polipropileno y acero inoxidable. También están disponibles varios tamaños de puertos, cantidades y arreglos. La planificación es necesaria para garantizar que haya suficientes puertos y también para proporcionar tapones para los puertos no utilizados. Si una instalación se queda corta en colectores, puede haber una solución utilizando otros accesorios, pero no se verá tan elegante.

Válvulas manuales de cierre y aislamiento/bloqueo

Figura 4. Las válvulas de cierre/aislamiento/bloqueo manuales son cruciales para cualquier sistema neumático.

Las válvulas de cierre manual se pueden usar para aislar los dispositivos aguas abajo de la presión de aire aguas arriba, de manera análoga a cómo un interruptor de desconexión eléctrica desactiva las cargas aguas abajo, Figura 4. También se pueden bloquear en la posición segura como una desconexión eléctrica. Las válvulas de cierre se pueden usar para aislar un sistema que no se usará por un tiempo, y también se pueden arreglar para que los usuarios puedan despresurizar un sistema aislado.

Las válvulas manuales de aislamiento/bloqueo funcionan de manera similar a las válvulas manuales básicas, excepto que purgan la presión de aire aguas abajo cuando están cerradas. Estas válvulas son la parte neumática de un circuito de parada de emergencia y pueden operar rápidamente. Según la norma OSHA 1910.147, para toda la maquinaria automatizada, el personal operativo debe ser capaz de descargar rápidamente toda la "energía peligrosa". Las válvulas de aislamiento/bloqueo están aprobadas por OSHA para este fin.

Las válvulas son necesarias para suministrar, aislar y despresurizar adecuadamente los sistemas neumáticos. Deben estar dispuestos de manera que el equipo pueda ser bloqueado por el personal de mantenimiento, quien luego puede realizar el trabajo de manera segura sin temor a que el equipo se mueva neumáticamente. Cada proyecto necesita todas las válvulas a la mano y listas para la instalación para que el equipo pueda operar de manera segura.

Válvulas automáticas de arranque suave Una válvula automática de arranque suave es un dispositivo solenoide de tres vías y dos posiciones que se instala aguas arriba de todos los equipos neumáticos en movimiento. Cuando la máquina requiere presión de aire, los controles energizan la válvula de arranque suave, que tiene un tiempo de aceleración ajustable para aplicar presión gradualmente. Esto aumenta la vida útil de los equipos neumáticos y evita cualquier movimiento mecánico repentino que pueda causar ruidos, roturas o lesiones.

Cuando se desenergizan, las válvulas de arranque suave también actúan como una válvula de alivio para aliviar rápidamente la presión de aire aguas abajo. Las válvulas de arranque suave generalmente se instalan en serie con una válvula de cierre manual, pero no cumplen con el requisito de una válvula de cierre manual o una válvula de aislamiento.

Por lo general, solo se necesita una válvula de arranque suave por área de equipo y no son necesarias, pero son una buena práctica de diseño. El sistema se puede conectar para que funcione sin uno, por lo que es fácil olvidarse de este dispositivo durante los diseños iniciales.

silenciadores de escape Los silenciadores de escape son algunos de los componentes neumáticos más pequeños, simples y económicos. Se atornillan directamente en el puerto de escape de las válvulas de control, válvulas de cierre y válvulas de aislamiento, lo que reduce el ruido creado por el dispositivo que expulsa el aire a la atmósfera.

Técnicamente, no se necesitan silenciadores de escape para que un sistema funcione. Sin embargo, brindan un ambiente laboral más cómodo y seguro, y la norma OSHA 1926.52 requiere que los empleadores protejan a sus empleados de ruidos continuos que excedan los niveles de decibelios especificados durante períodos de tiempo variables.

Accesorios especiales

Figura 5. Los accesorios neumáticos especiales abarcan muchos tipos de componentes.

El término "accesorio especial" o "accesorio de propósito especial" es un término general para cualquier función que pueda usarse con menos frecuencia para una aplicación, Figura 5. Algunos ejemplos son:

• Pequeñas válvulas restrictivas de control de flujo, usadas para reducir las velocidades del actuador • Válvulas de retención para permitir el flujo de aire en una sola dirección • Válvulas de cambio que se desplazan para dirigir la presión más alta desde una de las dos entradas hacia la salida • Válvulas de purga con botones manuales para purgar la presión atrapada en parte de un sistema

Estos elementos son especiales en el sentido de que es posible que un diseñador no los use normalmente, lo cual es una buena razón por la que pueden pasarse por alto durante el diseño. Sin embargo, muchos de estos artículos pueden ser difíciles de obtener localmente y deben ordenarse cuidadosamente con anticipación.

Sudar las cosas pequeñas Los proyectos de todo tipo se benefician de una planificación cuidadosa. Para proyectos neumáticos, hay muchos componentes que pueden pasarse por alto o subestimarse. Estos componentes que a veces se olvidan no siempre cuestan mucho, pero es posible que no estén disponibles en la ferretería de la esquina. Obtener cantidades suficientes de las piezas correctas por adelantado ayuda a mantener los esfuerzos de instalación a tiempo, dentro del presupuesto y seguros.