Els cilindres pneumàtics: història i aplicacions
El mercat actual demana una producció i realització de processos en cadena o en sèrie, perquè hi ha molta demanda de producte per part del consumidor.
D’aquesta manera i per tal d’assolir aquest abast de la producció, les indústries han hagut d’implementar l’automatització dels seus processos per fer-los més veloços i aconseguir així, competir amb els altres proveïdors. Per això, al llarg dels darrers anys, les indústries han anat incorporant PLC, electrovàlvules pneumàtiques i altres elements dels quals en parlarem a continuació.
Si fem un cop d’ull a les empreses que treballen en sèrie o també en packaging, veurem com entre tots els paquets que mouen les cintes transportadores a gran velocitat, hi trobem els cilindres pneumàtics, uns actuadors imprescindibles per a fer que aquest sistema funcioni.
La principal funció dels cilindres pneumàtics és transformar l’energia pneumàtica en treball mecànic en moviment rectilini. Aquest moviment rectilini ve donat per l’avançament i el retrocés de la tija del cilindre.
Els cilindres pneumàtics es componen principalment de tres parts: un compartiment o camisa, tancat pels dos costats; l’èmbol que separa les dues càmeres, la de davant i la darrera; i la tija que està unida a l’èmbol i que és la responsable de realitzar la força desenvolupada pel cilindre gràcies a la pressió de l’aire pneumàtic que actua sobre les superfícies internes de la camisa i de l’èmbol.
Totes les parts dels cilindres estan fabricades de materials com l’acer inoxidable, l’acer al carboni, l’alumini i altres aliatges especials, que donen als cilindres alta durabilitat i resistència en els processos que realitzen.
Molts d’ells han d’aguantar altes friccions i velocitats entre els seus components i han de ser resistents a ambients amb altes temperatures i/o contaminants, com és el cas dels què funcionen en les indústries alimentàries, farmacèutiques o químiques, per exemple.
Una de les principals avantatges que té utilitzar aquests materials, és que produeixen una regulació de l’aire comprimit més eficient, no necessiten lubricació i també permeten la ubicació precisa del cilindre. A més a més, en el cas que els fabricants necessitin conèixer la ubicació del cilindre per als seus processos, poden col·locar sensors magnètics de tipus reed a sobre la camisa del cilindre per monitoritzar-los en tot moment.
Existeixen infinitat de cilindres pneumàtics a la indústria adaptats a la precisió segons les necessitat de cada cas. Entre els cilindres més utilitzats hi trobem:
- El cilindre de simple efecte: és un tipus d’actuador on l’aire pneumàtic treballa en un sol sentit, fent sortir la tija. El retrocés d’aquest es realitza gràcies a una molla interna.
- El cilindre de doble efecte: en aquest actuador, la tija s’acciona i retorna, a banda i banda de les dues càmeres que separa l’èmbol, amb un esforç totalment pneumàtic.
A banda d’aquests dos tipus de cilindre, que són els més típics, n’existeixen molts més, com ara els cilindres en tàndem, els cilindres amb dispositiu de subjecció de la tija i els cilindres amb posicionador, entre d’altres. Cadascun d’ells s’utilitza segons la necessitat específica de la indústria.
Però, qual va ser l'origen d’aquests tipus d’actuadors?
El seu origen es remunta al segle I A.C a Grècia on es va inventar el primer canó pneumàtic que comprimia l’aire als cilindres que el composaven. Posteriorment, al segle III A.C es va desenvolupar la tècnica per comprimir l’aire, però la manca de recursos existent en aquella època, va fer que no es poguessin desenvolupar de forma correcta les seves aplicacions fent que l’evolució de l’energia pneumàtica quedés estancada.
Anys després, al voltant dels segles XVI i XVII, i gràcies als descobriments de Galileu, Boyle, Torricelli, Pascal, Mariotte y Gay Lussac relacionats amb la implicació de les lleis naturals sobre la compressió i l’expansió dels gasos, la pneumàtica va ressorgir.
Amb els nous descobriments en aquesta materia, altres científics van poder definir noves aplicacions, com per exemple la màquina d’èmbol, l’any 1688, de la mà de Papín, o el primer cilindre bufador pneumàtic, de l’any 1762, que es va fer realitat gràcies a John Smeaton.
Malgrat tot, no va ser fins el segle XIX, quan es va començar a utilitzar la pneumàtica de forma sistemàtica en la indústria.
En quines aplicacions es poden trobar els cilindres pneumàtics?
El cert és, que hi ha infinitat d’aplicacions en les que es poden utilitzar els cilindres pneumàtics perquè faciliten i fan més eficients els processos industrials. Amb tot, les més habituals són les d’empaquetament i embalatge de productes, d’automatització de processos de manufacturació, d’obertura de comportes, d’ompliment d’ampolles, de cintes transportadores o de paletitzadores, entre molts d’altres.
I precisament en el mòdul de Mecatrònica Industrial del Doble Grau Superior que imparteix Comastech, els i les alumnes aprendran a utilitzar els cilindres pneumàtics creant petits automatismes al taller i simulant els processos que es duen actualment a terme a les indústries.
