Foto: Gentileza Festo.

Un sistema de automatización neumática está compuesto de tres grandes etapas: generación de aire comprimido; preparación del aire para ser utilizado (filtros de polvo, aceite y bacterias, secadores de aire por refrigeración o químicos); e instalación de líneas de distribución del aire desde el compresor hacia los puntos de uso.

Básicamente, estos mecanismos permiten mejorar las condiciones de operación y seguridad operacional, en relación a aquellos montajes operados por personas. “La automatización neumática de procesos industriales es una de las más utilizadas en la era moderna. Este sistema se fundamenta en hacer de la energía, proporcionada por el aire atmosférico, y llevado a un estado de compresión, un método de producción rápido, limpio y seguro”, señala Cristian Cifuentes, Coordinador Especialidad del Área de Electricidad y Electrónica en INACAP Puente Alto.

Entre las principales ventajas de esta tecnología destaca la rapidez de respuesta de sus componentes, ya que no requieren de circuitos de retorno del fluido. “El fluido empleado para la transmisión tiene un tratamiento más simple y económico que el de otros sistemas”, destaca Maximiano López, Apoyo Académico del Centro Integral de Manufactura Automatizada (CIMA) de la Universidad Técnica Federico Santa María (USM).

Asimismo, sus tiempos de respuesta frente al mandato de acción son menores que los basados en esquemas hidráulicos. Además, pueden observarse beneficios en términos de rapidez (instantaneidad de movimientos), disponibilidad del recurso libre (aire atmosférico), simplicidad en el almacenamiento, transporte y control. “La velocidad de los movimientos que permite esta tecnología es comparable a componentes eléctricos, pero a una fracción del costo. La desventaja es la baja precisión del movimiento, en comparación a la conseguida con elementos eléctricos, es decir, gran velocidad pero poca precisión”, agrega Luis Camilla, Director de Carrera Ingeniería en Electricidad y Automatización Industrial de DuocUC San Joaquín.

La industria moderna, cuyo negocio es la producción en serie, hoy está fundamentada en la automatización neumática, y Cifuentes justifica esta afirmación con algunos ejemplos de sectores donde esta tecnología es esencial: alimentario, farmacéutico, papel tissue. “También la industria metalúrgica moderna está automatizando cada día más los procesos de fabricación en serie mediante la neumática (pintura robotizada, soldaduras o armado de componentes)”, añade.

Las aplicaciones de la tecnología neumática son transversales a la industria, comenta Camilla, ya que prácticamente el 100% de las industrias tiene un compresor, “ya sea, para ser utilizado en un actuador neumático o soplar algún proceso, desde un invernadero a la gran minería, pasando por procesos pesqueros”.

Para Luciano Ahumada, Director Escuela de Ingeniería Civil en Informática y Telecomunicaciones de la Universidad Diego Portales (UDP), “las aplicaciones y sectores con mayor potencial de implementación de estos sistemas, son aquellos que requieren de mecanismos de automatización industrial y donde sea factible la instalación de tuberías de aire comprimido que ‘alimenten’ a los elementos del circuito neumático”.

En cuanto a los criterios para evaluar la integración de esta tecnología, López asegura que una de las desventajas de los sistemas neumáticos es que tienen muchas pérdidas de presión cuando las líneas de transmisión son muy extensas. “Por esta razón, uno de los principales aspectos a evaluar es la demanda del proceso; dimensionar correctamente el consumo permitirá el funcionamiento óptimo y estable del sistema. El consumo energético se puede evaluar de manera relativamente rápida, dado que normalmente la demanda se centra en el generador de presión”, señala. Cifuentes indica que siempre existirán dudas en cuanto a los beneficios de automatizar, y esto se debe fundamentalmente a los costos de la implementación y mantenimiento de estos sistemas y del tratamiento del aire. “No obstante, una vez implementados, son evidentes los beneficios en términos económicos, puesto que aumenta la producción; el consumo energético está dentro de márgenes razonables y el producto es limpio y de calidad”.

Uno de los principales procesos de mantención que se debe realizar en los sistemas neumáticos tiene que ver con el agua. Esta actúa como contaminante y es la principal agresión que afecta la vida útil de los componentes. Sin embargo, existen distintas alternativas que corrigen este defecto.

“Los componentes son los que deben ser mantenidos y en correcta operación; una buena práctica de mantenimiento significa una extensión en la vida útil de todos los elementos neumáticos”, asegura Camilla. “El segundo criterio corresponde al correcto montaje, alineamiento y dimensionamiento de los elementos, sobre todo de los que realizan desplazamiento”, agrega.

Por su parte, Raúl Godoy, Product Manager de Festo, recomienda que, en primer lugar, se “prepare” el aire, aplicando un buen filtrado tanto para la red de distribución como para los puntos de aplicación según área de trabajo o componentes utilizados. “Generalmente, el proveedor del producto indica el filtrado para su componente; sin embargo, ciertos sectores -como el alimentario- deben cumplir también con normas y exigencias sanitarias”, precisa. Otro punto importante, acota el profesional, es el control de fugas de aire que provocan caídas de presión y la consecuente disminución de las prestaciones de equipos neumáticos. “Hay que considerar que con solo un mal apriete de un conector podría provocarse una fuga de aire. Los estudios desarrollados en neumática señalan que una fuga de tan solo 2 mm a 6 Bar puede generar en promedio hasta dos millones de pesos en pérdidas al año”, aclara.

Según el ejecutivo, esto ocurre casi siempre por despreocupación de la mantención, ya sea por mal diseño de las redes de aire, falta de mantenimiento o chequeo de empaquetaduras de componentes, lo que debe realizarse con la regularidad adecuada a los ciclos de operación que determina el proveedor de equipo.

De acuerdo a Ahumada, resulta primordial establecer procesos de aseguramiento de calidad (QA, por su nombre en inglés) apropiados, disminuyendo el riesgo asociado a fallas operacionales. “Hay que pensar siempre en esquemas preventivos y de mitigación ad hoc a la realidad de la línea en cuestión”, estipula. Un aspecto esencial es mantener una buena calidad del aire, ya que los niveles de humedad y partículas adecuados permitirán mantener las líneas de transmisión y los equipos en buen estado por mucho más tiempo. “Hay ambientes en lo que esto requiere especial cuidado, sobre todo en aires muy húmedos o con presencia de elementos que contribuyen a la corrosión. También es importante el estado de los actuadores finales, la revisión y limpieza adecuada de cilindros”, sugiere López.

Economías modernas y manufactureras como Alemania, Italia y Francia tienen una serie de normas como la ISO 1219 que establece parámetros de uso. Existe, además, el Comité Europeo de Transmisiones Hidráulicas y Neumáticas (CETOP), que regula una serie de prácticas relacionadas con el uso.

“Las buenas practicas relativas al ahorro de energía en el consumo neumático pueden llegar a representar el 5% del ahorro en la factura eléctrica de una planta”, asegura Camilla. “Hoy en la industria nacional no existe consenso en qué lugar se debe montar un compresor o sobre el material con el que se debe construir la red de aire”, añade.

Para López, en su experiencia, el ISO/TC 118 es el punto de partida para entender la correcta implementación de los sistemas neumáticos, pero “si no hay tiempo para revisar todos las normativas que propone el comité, sugeriría mirar los estándares ISO 4414 e ISO 19973”.

En general, sostiene Ahumada, se deben cumplir las buenas prácticas de modelado de procesos industriales y de gestión de los mismos desde su formulación inicial (análisis costo/eficiencia de la solución, etc.). “Asimismo, hay que asegurar la calidad de la operación mediante el constante monitoreo y mejora continua, como en cualquier ámbito de la ingeniería”, indica.

En todo caso, como asegura Cifuentes, las buenas prácticas pasan fundamentalmente por la responsabilidad con las personas, tanto en el ámbito laboral como en lo que dice relación con el consumidor. “Es esencial que la producción del aire sea hecha bajo estándares de calidad ambiental tales que no afecten a personas, entorno, ni productos”, concluye.