La neumática (del griego πνεῦμα pneuma 'viento, aliento') es una rama de la ingeniería que utiliza gas o aire a presión .
Los sistemas neumáticos utilizados en la industria suelen funcionar con aire comprimido o gases inertes comprimidos . Un compresor ubicado en el centro y accionado eléctricamente alimenta cilindros , motores neumáticos , actuadores neumáticos y otros dispositivos neumáticos . Se selecciona un sistema neumático controlado a través de válvulas solenoides manuales o automáticas cuando proporciona una alternativa de menor costo, más flexible o más segura a los motores eléctricos y actuadores hidráulicos .
La neumática también tiene aplicaciones en odontología , construcción , minería y otras áreas.
Los sistemas neumáticos en instalaciones fijas, como las fábricas, utilizan aire comprimido porque se puede realizar un suministro sostenible comprimiendo aire atmosférico . Por lo general, se elimina la humedad del aire y se agrega una pequeña cantidad de aceite al compresor para evitar la corrosión y lubricar los componentes mecánicos.
Los usuarios de energía neumática conectada de fábrica no deben preocuparse por fugas tóxicas, ya que el gas suele ser solo aire. Cualquier gas comprimido que no sea aire presenta peligro de asfixia, incluido el nitrógeno, que constituye el 78% del aire. El oxígeno comprimido (aproximadamente 21% del aire) no asfixia, pero no se usa en dispositivos accionados neumáticamente porque presenta riesgo de incendio, es más caro y no ofrece ninguna ventaja de rendimiento sobre el aire. Los sistemas más pequeños o independientes pueden utilizar otros gases comprimidos que presentan un riesgo de asfixia, como el nitrógeno, a menudo denominado OFN (nitrógeno libre de oxígeno) cuando se suministra en cilindros.
Las herramientas neumáticas portátiles y los vehículos pequeños, como las máquinas Robot Wars y otras aplicaciones de aficionados, a menudo funcionan con dióxido de carbono comprimido , porque los contenedores diseñados para contenerlo, como botes de refresco y extintores, están fácilmente disponibles, y el cambio de fase entre líquido y gas. permite obtener de un recipiente más ligero un mayor volumen de gas comprimido que el que requiere el aire comprimido. El dióxido de carbono es un asfixiante y puede representar un peligro de congelación si se ventila incorrectamente.
Aunque la historia temprana de la neumática es turbia, el fundador del campo se remonta tradicionalmente a Ctesibius de Alejandría "quien trabajó a principios del siglo III a. C. e inventó una serie de juguetes mecánicos operados por aire, agua y vapor bajo presión". Aunque no sobrevive ningún documento escrito por Ctesibius, se cree que influyó mucho en Filón de Bizancio mientras escribía su obra Sintaxis mecánica , así como en Vitruvio en De arquitectoura . [1] En el siglo I a. C., el antiguo matemático griego Héroe de Alejandría compiló recetas para docenas de artilugios en su obra Neumática. Se ha especulado que gran parte de este trabajo puede atribuirse a Ctesibius. [2] Los experimentos neumáticos descritos en estos documentos antiguos inspiraron más tarde a los inventores renacentistas del termoscopio y el termómetro de aire, dispositivos que dependían del calentamiento y enfriamiento del aire para mover una columna de agua hacia arriba y hacia abajo por un tubo. [3] : 4–5
El físico alemán Otto von Guericke (1602-1686) inventó la bomba de vacío, un dispositivo que puede extraer aire o gas del recipiente adjunto. Demostró la bomba de vacío para separar los pares de hemisferios de cobre utilizando presiones de aire. El campo de la neumática ha cambiado considerablemente a lo largo de los años. Ha pasado de pequeños dispositivos portátiles a grandes máquinas con múltiples piezas que cumplen diferentes funciones.
Tanto la neumática como la hidráulica son aplicaciones de la energía fluida . La neumática utiliza un gas fácilmente comprimible, como el aire o un gas puro adecuado, mientras que la hidráulica utiliza medios líquidos relativamente incompresibles, como el aceite. La mayoría de las aplicaciones neumáticas industriales utilizan presiones de aproximadamente 80 a 100 libras por pulgada cuadrada (550 a 690 kPa ). Las aplicaciones hidráulicas suelen utilizar entre 1.000 y 5.000 psi (6,9 a 34,5 MPa), pero las aplicaciones especializadas pueden superar los 10.000 psi (69 MPa). [ cita necesaria ]
Los sistemas lógicos neumáticos (a veces llamados control lógico de aire ) se utilizan a veces para controlar procesos industriales y constan de unidades lógicas primarias como:
La lógica neumática es un método de control confiable y funcional para procesos industriales. En los últimos años, estos sistemas han sido reemplazados en gran medida por sistemas de control electrónico en nuevas instalaciones debido al menor tamaño, menor costo, mayor precisión y características más poderosas de los controles digitales. Los dispositivos neumáticos todavía se utilizan cuando dominan el costo de actualización o los factores de seguridad. [4]
