Sistemas Neumaticos

Capítulo 5
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CAPÍTULO CINCO:
SISTEMAS NEUMÁTICOS
Como se mencionó en el capítulo anterior para generar los movimientos de la
prótesis es necesario utilizar algún tipo de actuador que convierta la energía en fuerza. Para
este prototipo se utilizarán pistones neumáticos que transforman la energía del aire
comprimido en fuerza mecánica. Para poder diseñar un sistema neumático es importanteentender primero la neumática básica y conocer el funcionamiento de los elementos
neumáticos que existen actualmente para poder seleccionar aquellos que se acoplen mejor
al prototipo.
5.1 Antecedentes
El hombre conoce el poder del aire desde los antiguos griegos, ellos fueron de los
primeros en aprovechar este poder al inventar la navegación con vela. La técnica que utiliza
el aire comovehículo para transmitir energía se le conoce como neumática, proviene del
vocablo griego pneuma que significa alma (“Neumática,” 2002 p.1). Más tarde con el uso
de los molinos el hombre transformó el viento en energía mecánica, automatizando tareas
que antes requerían mucho esfuerzo como bombear agua o moler granos. El estudio de los
gases comenzó hasta que se tuvo conocimiento del aire comprimidoa partir de la segunda
mitad del siglo XVII. Fue hasta entonces que científicos como Torricelli, Pascal, Mariotte,
Boyle y Gay Lussac comenzaron a estudiar su comportamiento y aplicaciones. Unos de los
sucesos más notables en el avance del uso de aire comprimido por orden cronológico son
los siguientes (“Neumática,” 2002 p.2):

Capítulo 5
- 1500 A.C.
- 1688
- 1762
- 1776
- 1857
-1869
- 1888
Fuelle de mano y pie para fundición no ferrosa
Máquina de émbolos por Papín
Cilindro soplante por John Smeaton
Prototipo compresor por John Wilkinson
Perforación túnel Mont Cenis
Freno de aire para FFCC por Westinghouse
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Red de distribución de aire para distribución neumática de correspondencia
en París
Actualmente la neumática es una rama de la mecánica que estudia laspropiedades
mecánicas de los gases. Las aplicaciones para el aire comprimido se han ido expandiendo a
todas las industrias donde se necesita automatizar algún proceso continuo como la industria
de la alimentación, los sistemas robotizados, y el ensamblaje y manipulación. Esto se debe
a que los sistemas neumáticos ofrecen numerosas ventajas (“Neumática,” 2002 p.5):
- Disponibilidad.- Muchasfábricas tienen algún suministro de aire comprimido y
compresores portátiles para posiciones alejadas.
- Almacenamiento.- Se puede almacenar fácilmente en grandes cantidades dentro de
depósitos especialmente diseñados para ello si es necesario.
- Simplicidad de diseño y control.- Los componentes son de configuración sencilla y fácil
montaje, proporcionando a los sistemas automatizados un controlrelativamente sencillo.

Capítulo 5
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- Elección de movimiento.- Se puede elegir entre un movimiento linear o angular, con
velocidades fijas o continuamente variables con gran facilidad.
- Economía.- La instalación de los sistemas neumáticos tiene un costo relativamente bajo ya
que los componentes son muy económicos y requiere muy poco mantenimiento.
- Fiabilidad.- El sistema se vuelve muyfiable gracias a la larga vida de los componentes
neumáticos. La velocidad de los actuadores es elevada (1 m/s).
- Resistencia al entorno.- Las altas temperaturas, polvo o atmósferas corrosivas no afectan
al funcionamiento del sistema neumático.
- Limpieza del entorno.- El aire es limpio y con un adecuado tratamiento de aire en el
escape se puede instalar según las normas de “sala limpia”.
-Seguridad.- No posee características explosivas, aún después de haber sido comprimido.
Los actuadores neumáticos no producen calor. En caso de fallo el sistema se detiene.

Capítulo 5
5.2 Neumática Básica
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Para este proyecto se tendrá que diseñar un sistema neumático que controle el
prototipo de pierna, por lo que es necesario saber un poco sobre las propiedades de la
neumática. A...