Introduzione alla pneumatica: Vantaggi e possibili utilizzi

Introduzione alla pneumatica: Vantaggi e possibili utilizzi

Cos’è la pneumatica? Scoprilo in questo articolo.

La pneumatica è un campo della fisica applicata alla tecnologia che attraverso lo sfruttamento dell’aria o di un gas in pressione alimenta e muove qualcosa mediante un trasferimento di forze.

L’aria o un gas posti all’interno di una macchina e sottoposti a pressione generano energia da  convertire in energia di movimento.

I dispositivi pneumatici esistono da molto tempo e si possono trovare in molte applicazioni industriali, dove di solito sono coinvolte forze inferiori rispetto a quelle idrauliche.

Come funziona

I dispositivi pneumatici sono progettati per utilizzare l’aria opportunamente filtrata, asciutta e purificata come fonte di energia, che per mezzo di attuatori adeguati convertono l’energia potenziale ottenuta dalla compressione del gas in movimento meccanico.

Il tipo di movimento e le potenze meccaniche occorrenti per sistemi di automazione di fabbrica che si vogliono generare dipendono dal tipo di attuatore scelto.

Oltre che in campo industriale la pneumatica è applicata anche in sistemi di movimento come giostre, camion, negli utensili, nei sistemi di stampaggio e soffiaggio, nelle macchine per la preparazione di medicine.

La macchina maggiormente usata per comprimere è il “compressore d’aria” che riducendo il volume dell’aria ne aumenta la pressione.

Il fluido sotto pressione viene immesso in un tubo pneumatico  controllato da valvole prima di giungere all’utilizzatore finale per il lavoro di sollevamento, di spostamento, pressa ecc.

Selezione di un sistema pneumatico

I sistemi pneumatici forniscono un’alternativa ecologica e silenziosa agli attuatori o ai motori elettrici, con applicazioni che generano movimenti lineari o rotativi.

I sistemi pneumatici sono preferiti quando il carico è di piccola entità e richiedono una forza inferiore rispetto a quelli idraulici.

L’aria compressa però produce una forza finale molto più elevata  rispetto alla dimensione della macchina che la utilizza, il che significa che il sistema è capace di assorbire anche sovraccarichi non previsti.

La pneumatica con lo sviluppo tecnologico galoppante, ha ampliato la gamma di applicazioni in cui può essere utilizzata, infatti con i progressi della produzione e con lo sviluppo di guarnizioni finalmente resistenti alla corrosione, gli ambienti in cui è possibile usare la pneumatica sono notevolmente aumentati tanto che si pongono in concorrenza con i sistemi elettrici automatizzati.

Pertanto la pneumatica è diventata molto più versatile e capace di alimentare diverse attrezzature lavorative come utensili e macchinari industriali e da cantiere edilizio come il pompaggio del calcestruzzo o per le operazioni di cava con la movimentazione dei materiali o di carichi pesanti.

Per poter funzionare correttamente e fornire prestazioni soddisfacenti, un sistema pneumatico deve essere tarato con valori di pressione e di portata in funzione dell’applicazione e della sequenza operativa del lavoro da fare.

Come avviene la manutenzione

Il costo di manutenzione dei sistemi pneumatici è generalmente basso, ma può esserlo meno se non si eseguono regolarmente i controlli.

Controllare e sostituire regolarmente il sistema di filtri e controllare regolarmente le perdite assicurerà una fornitura d’aria efficace.

La tecnologia mette a disposizione dei sistemi un modo affidabile per l’accertamento della giusta funzionalità con l’installazione di software di manutenzione dedicato, con notifiche automatiche quando si ha ha bisogno di attenzione su qualche componente o se ci sono dei cambiamenti non compatibili nei livelli di pressione impostati.

Quando la pressione in un sistema di aria compressa non è controllata correttamente, può portare ad un aumento dei costi energetici.

Il flusso e la pressione sono due cose diverse che hanno bisogno di un controllo individuale quando si regolano i sistemi.

Infatti la regolazione della pressione della macchina che non è coordinata con il flusso d’aria compressa potrebbe causare un funzionamento inefficiente con aumento dei costi dell’energia.

Ricordando che la pressione è la forza applicata su una superficie, il flusso è il volume d’aria compressa che la forza sposta in un determinato momento, si può controllare il flusso agendo sull’apertura o chiusura della sezione dell’ugello dal quale fuoriesce il flusso così da esercitare una pressione minore o maggiore su una determinata superficie.

Applicazioni della pneumatica

I dispositivi per creare il vuoto sono un’applicazione della pneumatica e possono essere utilizzati in sistemi “pick-and-place”, che significa “preleva e posiziona”, in effetti il lavoro è svolto da bracci automatici robotizzati che eseguono movimenti preordinati in modo automatico, veloce e preciso con ventose per manipolare oggetti delicati come lastre di vetro, o trattenere altri prodotti in una determinata posizione mentre su di essi si eseguono altri interventi, ad esempio tagli. 

I sistemi pneumatici sono prevalenti nei veicoli commerciali, dall’uso della cabina e del telaio ai motori; il settore energetico, inclusi gli impianti di produzione del petrolio.

La pneumatica è presente anche nell’industria degli alimenti e di bevande, in cui la pneumatica è presente in tutto, dalla produzione di flaconi per soffiaggio fino all’automazione e all’imballaggio dei processi produttivi, ma è presente pure nell’industria di medicine e nella ostruzione dei vagoni ferroviari con l’applicazione sul controllo di porte ingresso/uscita e delle sospensioni.

Altre applicazioni si trovano nel settore alimentare e nel settore dell’automazione industriale e ancora, nella movimentazione e nel settore degli imballaggi e confezionamento dei materiali in genere.

Come sopra accennato la possibilità di movimenti lineari e rotatori consente alla pneumatica di progettare macchine e utensili per eseguire molte operazioni come la presa di un oggetto o il suo posizionamento in un determinato posto, afferrare e serrare un oggetto, sollevarlo o premerlo, tagliarlo, ordinare in maniera precisa oggetti di produzione o sovrapporli l’un l’altro. 

Inoltre, la pneumatica è molto utilizzata anche da diversi macchinari di fabbrica, ad esempio gli spruzzatori di vernici o demolitori collegati ad una macchina ad aria compressa attraverso un tubo ove scorre il fluido che fornisce la pressione all’attrezzo.

Accorgimenti sulla qualità dell’aria

I sistemi pneumatici utilizzano l’energia immagazzinata nell’aria compressa per eseguire compiti o lavori e perciò richiedono una presa di alimentazione d’aria che sia di alta qualità per garantire  efficienza e  il funzionamento della macchina.

A tale scopo soccorrono alcune macchine che sono utilizzate per pulire l’aria, rimuovono l’umidità, le particelle di polvere indesiderate e gli oli che possono causare la congestione o la corrosione di alcuni componenti come valvole e guarnizioni se non vengono rimossi, a tale scopo provvedono le  macchine filtranti e i loro processi che sono fondamentali per rimuovere le gocce di umidità e le particelle solide.

La fornitura d’aria, dunque, deve essere sempre filtrata e costantemente monitorata per mantenere un’ottima efficienza del sistema.