Cómo elaborar una lista de materiales de neumática

Por Paul Heney | 17 de diciembre de 2019

Por Kevin Kakascik, AutomationDirect

Entonces tienes un gran proyecto en casa planeado para este fin de semana, como construir una terraza. A principios de semana, pasaste por la ferretería y recogiste toda la madera y algunas herramientas necesarias que aún no estaban en tu kit. 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 colocas todos los materiales, solo para darte cuenta de que te faltan tornillos para la plataforma. ¿Suena familiar?

Conduces apresuradamente a la ferretería, compras los tornillos para la plataforma, luego regresas a casa y continúas trabajando. Otra hora después de comenzar su proyecto, después de cortar la madera, comienza a enmarcar, solo para darse cuenta de que le faltan soportes para vigas, lo que requiere otro frustrante viaje de ida y vuelta a la ferretería. ¿Cómo podrías olvidar estos elementos pequeños pero cruciales para tu proyecto? Es simple: debido a que son pequeños, a menudo tienen menor prioridad que los elementos más grandes.

Figura 1. Es fácil centrarse en elementos más grandes de 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 detalles también es bastante común en proyectos de neumática industrial. Los diseñadores planifican el sistema, determinan los requisitos de presión y flujo, seleccionan los componentes de control y se concentran en elementos más grandes como los cilindros, Figura 1. Sin embargo, muchas veces, 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 costes 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 dispositivos entre sí mediante el transporte de gas comprimido, generalmente aire (pero a veces nitrógeno), Figura 2. La mayoría de los sistemas neumáticos utilizan cierta cantidad de tubos flexibles, a menos que sean completamente rígidos.

Figura 2. Los tubos neumáticos están disponibles en muchos tamaños y colores.

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

Por lo general, los tubos se recuerdan con el pedido inicial de materiales porque los diseñadores planifican lo que se necesita. Sin embargo, una instalación a menudo se queda corta porque las longitudes necesarias no se calcularon adecuadamente para tener en cuenta los giros, vueltas y ubicaciones difíciles de alcanzar.

Cuando a una instalación le faltan tubos, un proveedor local puede tener suficientes tubos 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, realizar pedidos excesivos hasta cierto punto y trabajar con un proveedor que ofrezca una selección completa de productos.

Figura 3. Incluso la falta de un conector 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 de presión o dentadas en el otro, Figura 3. Debido a que los accesorios deben acomodar varios tamaños de tubos y dispositivos, Es posible que se necesiten muchos estilos.

Se requiere una planificación cuidadosa para garantizar que se soliciten los tamaños correctos. El diámetro exterior del tubo determina el tamaño de empuje para conectar, mientras que el diámetro interior determina el tipo de conexión de púa. El tamaño de la rosca es muy importante porque hay 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 adecuados según el entorno y la presión de funcionamiento. El acero inoxidable o el termoplástico son opciones para conectar accesorios a presión. Los accesorios estilo púa suelen ser de latón.

Un accesorio faltante o de tamaño incorrecto o especificado puede agregar días al cronograma de un proyecto.

Colectores Los colectores neumáticos ahorran espacio al distribuir gas comprimido a múltiples dispositivos, de manera 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 tamaño similar en una ubicación, todas con requisitos de presión y flujo compatibles.

Si bien los colectores no son necesarios y es posible que ni siquiera se recomienden para sistemas muy pequeños, son de bajo costo y proporcionan una instalación compacta. Los colectores permiten una instalación más ordenada y limpia, y ayudan a evitar un desorden de instalación tipo 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, cantidades y disposiciones de puertos. Es necesaria una planificación para garantizar que haya suficientes puertos y también para proporcionar enchufes para los puertos no utilizados. Si a una instalación le faltan colectores, es posible que exista una solución alternativa utilizando otros accesorios, pero no se verá tan elegante.

Válvulas de cierre manual y aislamiento/bloqueo

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

Las válvulas de cierre manual se pueden utilizar para aislar los dispositivos aguas abajo de la presión del aire aguas arriba, de forma análoga a cómo un interruptor de desconexión eléctrica desenergiza las cargas aguas abajo, Figura 4. También se pueden bloquear en la posición segura como una desconexión eléctrica. Las válvulas de cierre se pueden utilizar para aislar un sistema que no se utilizará durante un tiempo y también se pueden disponer 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 del aire aguas abajo cuando están cerradas. Estas válvulas son la parte neumática de un circuito de parada de emergencia y pueden funcionar rápidamente. Según la norma OSHA 1910.147, para toda maquinaria automatizada, el personal operativo debe ser capaz de aliviar rápidamente toda "energía peligrosa". Las válvulas de aislamiento/bloqueo están aprobadas por OSHA para este propósito.

Las válvulas son necesarias para suministrar, aislar y despresurizar adecuadamente los sistemas neumáticos. Deben estar dispuestos de manera que el personal de mantenimiento pueda bloquear el equipo, quien luego podrá realizar el trabajo de manera segura sin temor a que el equipo se mueva neumáticamente. Cada proyecto necesita todas las válvulas disponibles y listas para su instalación para que el equipo pueda operarse de manera segura.

Válvulas automáticas de arranque suave Una válvula de arranque suave automática 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 activan la válvula de arranque suave, que tiene un tiempo de aceleración ajustable para aplicar presión gradualmente. Esto aumenta la vida útil del equipo neumático y evita cualquier movimiento mecánico repentino que pueda causar ruido, rotura o lesiones.

Cuando están desenergizadas, las válvulas de arranque suave también actúan como válvula de alivio para aliviar rápidamente la presión del aire aguas abajo. Las válvulas de arranque suave generalmente se instalan en serie con una válvula de cierre manual, pero no satisfacen 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 configurar para funcionar sin uno, por lo que es fácil olvidar 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 al 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, los silenciadores de escape no son necesarios para que funcione un sistema. Sin embargo, proporcionan un ambiente ocupacional más cómodo y seguro, y la norma OSHA 1926.52 exige 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 "adaptación especial" o "adaptación para fines especiales" es un término general para cualquier función que pueda usarse con menos frecuencia para una aplicación, Figura 5. Algunos ejemplos son:

• Válvulas restrictivas de control de flujo pequeñas, utilizadas para reducir las velocidades del actuador • Válvulas de retención para permitir el flujo de aire en una sola dirección • Válvulas de lanzadera que cambian para dirigir la presión más alta desde una de las dos entradas a 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 utilice 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 conseguir localmente y deben solicitarse cuidadosamente con antelación.

Suda las cosas pequeñas Los proyectos de todo tipo se benefician de una planificación cuidadosa. En los proyectos de neumática, hay muchos componentes que pueden pasarse por alto o subestimarse. Estos componentes a veces olvidados no siempre cuestan mucho, pero es posible que no estén disponibles en la ferretería de la esquina. Obtener cantidades suficientes de las piezas adecuadas con antelación ayuda a mantener los esfuerzos de instalación a tiempo, dentro del presupuesto y de forma segura.