El aire atmosférico contiene impurezas en suspensión y una cierta de agua, en forma de vapor, que depende de la temperatura y del grado de humedad. En su recorrido a través del compresor y de la red general de distribución, arrastra cascarillas, óxidos, virutas, etc. y parte de vapor de agua se condensa.

El agua corroe los elementos de la red y del circuito, elimina el lubricante y por tanto aumenta el rozamiento entre los elementos móviles, y en invierno puede llegar a congelarse, provocando la obturación de tuberías y elementos de instalación. Las impurezas obturan los orificios capitales de las válvulas y dañan las juntas de estanqueidad, lo que da lugar a desgaste y gripado de los elementos, asi como el aumento de las pérdidas por fugas.

Por tanto, para conseguir un buen funcionamiento y duración de los elementos de una instalación neumática, se hace necesario proceder a la limpieza y secado del aire.

La limpieza del aire comienza en la aspiración, disponiendo un  filtro grueso a la entrada del compresor. A veces también se dispone en este punto de una unidad de refrigeración para el secado y enfriamiento del aire, con el que se consigue eliminar parte de la humedad y aumentar el rendimiento de compresor.

La limpieza y refrigeración continúa en el propio compresor, cuando se realiza la compresión en varias etapas, y a la salida del compresor, donde se dispone una unidad de refrigeración, seguida del correspondiente depósito de purga y del depósito acumulador. La limpieza del refrigerador continúa a lo largo de la red realizando un diseño adecuado de la misma.

Con ello, el aire llega a la toma del circuito sin ser apto para su utilización, por lo que en circuitos pequeños se disponen a la entrada de una unidad de mantenimiento y en circuitos de dimensiones elevadas, se dispone una unidad de mantenimiento para cada uno de sus partes.

La unidad de mantenimiento se compone de un filtro, un regulador de presión y lubricación.

Son muchos los tipos de filtros existentes en el mercado, pero todos ellos tienen la misma misión de retener las partículas sólidas y el agua condenada.

La Figura 4.1 representa un filtro Normen de purga manual. La separación de las impurezas sólidas y líquidas es obtenida por la acción conjunta del efecto de choque, debido a un cambio de dirección, seguido de un centrifugado y finalmente por el paso a través de un elemento filtrante de bronce sintetizado.

El aire llega por el orificio (1). Se produce una primera separación de condenaciones por efecto del choque contra la pared (2), que desvía el aire hacia la parte inferior.

Este pasa seguidamente a través de un deflector de aletas (3), que le comunica un efecto de torbellino importante. Bajo el efecto de la fuerza centrífuga, las partículas pesadas, sólidas y líquidas, son despedidas contra la pared de la cuba, y deslizándose a lo largo de ella van a depositarse al fondo.

Al final, el flujo de aire atraviesa un elemento filtrante de bronce sintetizado (4), fácilmente desmontable para su limpieza. Este filtro es calibrado a 64 o 40 micras para los filtros Standard, pudiéndose obtener una filtración mayor usando cartuchos calibrados a 25, 10 y 5 micras.

Las impurezas depositadas en el fondo de la cuba no corren riesgo de ser agitadas gracias a una zona de clama creada por el separador (5), reforzando la acción de los retenes 6 y 7.

El sedimento, líquido y sólido, se puede evacuar fácilmente bajo el efecto del aire comprimido y maniobrando la llave de purga (8). Deben evacuarse al llegar el nivel a una determinada altura, a partir de la cual los sedimentos son arrastrados por el aire.

Las cubas de material plástico-transparente están previstas para una presión máxima de 10´5 bares y una temperatura de 50º C y las cubas metálicas para una presión de 18 bar y una temperatura de 90º C.

Existen filtros de purga automática Figura 4.2 en los que la depuración se obtienen por efecto del choque a la entrada, paso por un cartucho filtrante y finalmente por centrifugación.

El sistema de purga automática en todo momento en que sea necesario, sin necesidad de personal e incluso sen caudal de aire. Cuando el nivel de líquido alcanza cierta altura en la cuba, el flotador se levanta y abre la válvula piloto (1). El aire a presión acciona el diafragma (2) que abre la válvula de purga (3). Los sedimentos son expulsados a presión. El flotador desciende cerrando la válvula piloto (1). El diafragma, el no esta alimentado, asciende por efecto del resorte (4), lo que es posible gracias al orificio de descompresión (5) perforado en el fondo de la válvula (3). El orificio (5) debe ser bastante pequeño para mantener la presión sobre el diafragma (2) durante la purga. Además, dicho orificio realiza una temporización para que la evacuación sea completa una vez que se ha cerrado la válvula piloto (1).

Un manguito acoplado a la purga realiza el desagüe de los sedimentos.

Cuando se desea obtener una deshidratación más eficaz en necesario utilizar filtros secadores Figura 4.3. En ellos, el aire filtrado en el cartucho (1) pasa al cartucho (2) colocando en la cuba superior, que contiene un producto muy absorbente (carbón activo, por ejemplo) reteniendo vapores de agua o aceite que el aire lleva en suspensión.

El cartucho debe permanecer azul. Cuando adquiere un tono marrón es preciso reemplazarlo y someterlo a un regenerador por medio de un calentamiento prolongado a una temperatura de unos 60º C.

En la limpieza de la cuba de plástico se debe utilizar agua jabonosa o petróleo, excluyendo cualquier otro disolvente (bencina, tricloroetileno, etc.)  que provoca su destrucción.

Los filtros se caracterizan por el diámetro de las conexiones de entrada, por el tamaño del elemento filtrabte y por su curva característica, la cual muestra el caudal del filtro en función de la presión de trabajo y de la caída de presión. La Figura 4.4 muestra la curva característica para un filtro de conexión de entrada G 1/4 “ con filtro de 50μm.

Con el fin de alargar la vida del motor que acciona el compresor, el sistema de regulación del motor se tara a una presión máxima a la cual el motor se para, y a una presión mínima a la cual se produce el arranque del motor, lo que hace que la presión de la red fluctúe entre los valores tarados.

Con el regulador se consigue una presión prácticamente uniforme e independiente de la presión de entrada, siempre que ésta sea superior a la de salida, y con ello el funcionamiento uniforme del circuito, menor consumo del mismo y un menor desgaste de su elemento.

El regulador de presión de la Figura 4.5, es un regulador con escape, cuyo funcionamiento es el siguiente: si el resorte (1) está completamente destensado la válvula de cierre (2) permanece sobre el asiento, impidiendo el aso del aire del orificio (3) de entrada al orifico (4) de salida.

Cuando por consumo se produce un descenso la presión de salida, el resorte (1) reacciona sobre la membrana (6) produciendo el ciclo descrito anteriormente.

Si por efecto de una acción externa sobre el actuador o calentamiento del circuito, la presión de salida tiende a aumentar por encima del taraje del resorte (1), la membrana (6) se eleva, despegándose el apoyo (9) de la varilla (7), permitiendo entonces, la evacuación del aire exterior a través del orificio (10), hasta que se produzca el equilibrio entre la presión de servicio y el resorte (1).

En cuanto al símbolo, la normativa CETOP establece que las válvulas de infinitas posiciones se representan mediante un único cuadrado. Como la válvula se encuentra abierta en posición de reposo, se dibujará con las vías de entrada y salida unidas. El muelle (1) es regulable y mantiene la válvula abierta. A la acción del muelle (1) se opone la presión de salida, que si sube por encima de la de taraje, hace que el aire de salida circule hacia e escape. Por tanto el aire circula desde la entrada hacia la salida, pero también puede circular desde la salida hacia el escape. Todo ello queda reflejado en su símbolo Figura 4.5a.

El regulador de presión sin escape no posee el orificio (9) u no tiene posibilidad de disminuir la presión de salida en caso de que supere a la de taraje. Su símbolo es el siguiente. Figura 4.5b.

Se denomina manómetro al aparato utilizado para medir presiones relativas. El más utilizado es el manómetro de Bourdon representado en la Figura 4.6, que está formado por un cuerpo (1), el muelle tabulador (2), el sistema de palanca(3), el par dentado (4), la aguja (5), la escala (6) y la estrangulación (7).

Al aumentar la presión del sistema, el muelle tabulador es sometido a un esfuerzo que tiende a enderezarlo, sufriendo una deformación que es función de la presión.

Esta deformación es transmitida por medio del sistema de palancas y ruedas dentadas a la aguja que marca la presión sobre la escala.

La estrangulación (7) es de vital importancia, pues amortigua las pequeñas y grandes fluctuaciones de presión que inciden de forma negativa sobre la vida del muelle tabulador y además, permite que la aguja adquiera una posición de lectura estable.

La lubricación tiene como objetivo disminuir el desgaste de las partes móviles del sistema, introduciendo una película de aceite entre las mismas, que evite el rozamiento entre sus superficies.

El mejor sistema para lubricar una instalación neumática cosiste en introducir el aceite en forma de niebla en el propio aire comprimido, pues éste llega a todos los puntos de la instalación, siendo el transporte ideal para el aceite de lubricación.

Para conseguir una buena lubricación la niebla de aceite tiene que ser muy fina y la instalación tiene que tener un buen diseño, que asegure que el aceite no se precipite antes de llegar a los consumidores más alejados.

Los lubricadores son los elementos encargados de producir la neubulización del aceite y de introducirla en el aire comprimido. El funcionamiento de todos ellos está basado en el efecto de Ventura, encontrándose fundamentalmente dos tipos de aparatos:

1º De “Niebla de aceite” (oil-fog) utilizado para distintas cortas.
2º De “Microniebla de aceite” (micro-fog) utilizado para distintas alejadas.

En la Figura 4.7 se representa un lubricador de niebla de aceite Norgren. El aire que llega por el orificio (1) pasa a través de una reducción y sale por el orificio (2). El estrechamiento de sección creado por el tubo vertical (3), produce un aumento de velocidad en la vena fluida suficiente para engendrar una depresión en el estrechamiento e inmediatamente después del mismo. La caída de presión en este lugar es transmitida la cabeza del lubricador por el orificio (4).

Por el contrario, la presión mayor que existe antes del estrechamiento es transmitida por el orificio (5) a través de la válvula (6) a la cuba (7). En consecuencia, el aceite de la cuba asciende por el tubo (8) sometido a una diferencia de presión entre sus extremidades. Este aceite fluye lentamente mediante el tornillo (9) que regula el caudal. El número de gotas que caen al tubo (3) se puede controlar a través del tubo (10). A nivel del agujero (4), el aceite es aspirado por la vena de aire y pulverizado en finas gotas, formando una niebla que empaña las superficies metálicas asegurando la lubricación de todos los elementos de circuito neumático de la máquina.

Para aumentar la presión de la regulación del cuentagotas, está previsto un disco intermedio de presión (11) debajo del tornillo de reglaje, apoyado sobre un disco de filtro (12). Este juega en cuenta forma, el papel de una esponja; el aceite embebido en este disco fluye por capilaridad por el tubo (4). En caso de líquidos bastante viscosos, es necesario quitar el disco de filtro, dejando sin embargo, el disco de presión.

El reglaje debe ser utilizado de forma que el aceite nebulizado empañe las superficies a engrasar, pero que no se escurra en ellas en forma de gotas gruesas (vigilar escapes). Un exceso de aceite no mejora la lubricación y supone un gasto inútil.

Como norma general, se hará un reglaje proporcionando una gota por minuto para cada 300IN/min de aire, susceptible de aumentarse o disminuirse en función de la lubricación constatada.

El sentido de flujo del aire está indicado por una flecha visible en la parte inferior del tubo de vidrio. Para invertir el sentido, basta girar 180º el tubo vertical (3) con un destornillador. Para ello es necesario demostrar el tapón superior (13) y el cuentagotas (14).

El clapet antirretorno (15) evita que se descebe el tubo (8) durante las paradas. Gracias a este clapet y al clapet (6) es posible llenar la cuba sin interrumpir el flujo de aire. Al retirar el tapón de llenado (16), se descomprime la cuba; la preparación, entonces oprime las dos balas en los asientos inferiores impidiendo salir el aire de la cuba. El clapet (6) tiene una pequeña muesca que deja pasar un fino caudal de aire a la atmósfera mientras se llena la cuba. Con ello es consigue restablecer la presión en la misma después del llenado.

El lubricado de microniebla ha sido creado para remediar los inconvenientes que presenta el lubricador de niebla en ciertos casos.

Se ha tratado pues de separar las gotas gruesas de aceite de las más finas. Este es el principio básico de este lubricador, que forma una niebla muy fina con apariencia de humo. Las partículas de aceite que constituyen la microniebla son tan pequeñas que pueden recorrer distancias de hasta 100 m, a través de circuitos complejos, sin riesgo de precipitación en las paredes internas de las tuberías.

En la Figura 4.8 se representa un lubricador microniebla de Norgren. El aire entra por el orificio (1), pasa el by-pas orientable (2) y sale por el orificio (3). Una parte de este aire pasa por el orificio (4) a la cuba, quedándose esta bajo presión. Por otra parte, una pequeña cantidad penetra por el orificio (5) en el tubo (6) y pasando al tubo (7) se forman burbujas de aire que trasportan el aceite hasta el orificio (8) donde revientan, dejando en la cuba (9) el aceite a nivel constante. A partir de esta cuba, el aceite será aspirado de nuevo por el sifón (10) a la cúpula (11) que se encuentra en depresión con respecto de la cuba por efecto del ventura (12). El aceite cae al tubo curvado (13) y es pulverizado en el ventura (12) en gran cantidad de gotas más o menos finas. Una segunda división en gotas más finas tiene lugar al pasar por los orificios del difusor (14). La niebla de aceite en proyectada seguidamente contra las paredes de la cuba. Este choque permite la reincorporación al líquido de las gotas pesadas y medias. La niebla microscópica se concentra en la parte superior de la cuba de donde es arrastrada por el orificio (15) para mezclarse con la vena de aire seco. Las gotas en suspensión tienen un diámetro inferir o igual a 2 micras.

El reglaje del caudal de aceite se hace con ayuda del tornillo (16) que aumenta o disminuye la diferencia de presión entre la cúpula y la cuba- cuando el tornillo corta la comunicación entre ambas, la diferencia de presión entre la cúpula y la cuba es máxima.

El by-pas es orientable entre dos posiciones extremas a fin de permitir las formaciones de micronieblas para una gran gama de caudales. Su orientación favorece más o menos el paso de aire por el venturi.

El caudal de aceite es visible gracias a la cúpula (11) en material plástico transparente. El caudal de aceite recomendable es de unas 20 gotas/min para 300IN/min de aire, pudiendo aumentarse o reducirse según los resultados (observar escapes). De este caudal sólo el 5% va a la utilización, el resto vuelve a la cuba.

Los lubricantes se caracterizan por el diámetro de las conexiones de entrada y por si curva característica, ala cual muestras el caudal de lubricador en función de la conexión de entrada, de la prisión de trabajo y de la cu la caída de presión Figura 4.9 muestra la curva característica de un lubricados con conexión de entrada G1/2”.

El filtro, regulador de presión, manómetro y lubricador suelen formar un conjunto cuyo símbolo simplificado es el representado en la figura 4.10 y que es denominado unidad de mantenimiento.