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La tecnologia pneumatica è basata sull’utilizzo di un gas compresso per produrre un movimento meccanico. Questa tecnologia appartiene al campo della tecnologia dei fluidi, assieme all’oleodinamica. Tuttavia, a differenza di quest’ultima, che utilizza i fluidi come mezzo propulsivo, la pneumatica utilizza l’aria compressa, il che consente di sfruttare la tecnologia in campi di applicazione differenti. Inoltre, l’aria compressa è un’alternativa economica ed ecologica per la propulsione di macchine e utensili, il che spiega la grande popolarità di questi ultimi.
Pneumatica: nozioni di base
La parola pneumatica deriva dalla parola greca “pneuma”, che significa “vento” o “respiro”. Il termine indica un settore tecnologico oggi diversificato, in cui vengono utilizzati aria compressa o sistemi azionati ad aria compressa. La pneumatica fornisce movimento e propulsione: i classici cilindri pneumatici sono solitamente la prima cosa che si associa a questa tecnologia. Ma la pneumatica permette il funzionamento anche di sistemi più specifici e complessi, come i sistemi a vuoto, le pinze o le molle ad aria, componenti ottimali per assorbire gli urti.
Gli attrezzi ad aria compressa, grazie alla loro efficienza ed economicità, sono diventati una scelta popolare per molti operatori che lavorano in ambito industriale o artigianale. Ad esempio, tra gli utensili pneumatici più comuni si possono trovare le pistole ad aria compressa, le smerigliatrici, le levigatrici, le seghe circolari, le trapanatrici e le chiavi a cricchetto.
I sistemi pneumatici, detti anche controlli, funzionano con aria atmosferica sottoposta a compressione, la cosiddetta aria compressa. Nella maggior parte dei sistemi l’aria ha una sovrappressione di 6 bar. I sistemi ad alta pressione, utilizzati ad esempio come componente per le condotte di gas, funzionano con una sovrappressione che raggiunge i 18 bar. La pressione più alta è richiesta, tra l’altro, per la produzione di bottiglie di plastica: in questo caso arriva fino a 40 bar.
Come funziona un sistema pneumatico?
Nei sistemi pneumatici, l’aria viene convogliata verso il punto desiderato attraverso valvole, sotto forma di aria compressa. In seguito, l’energia immagazzinata viene convertita in energia cinetica, permettendo ad esempio di spostare un pistone di un cilindro in una determinata direzione. In generale, ogni controllo pneumatico è costituito da quattro componenti fondamentali:
- Produzione di aria compressa:
l’aria atmosferica necessaria viene aspirata da uno o più compressori e quindi compressa, a seconda delle necessità, da 6 a 40 bar. Per pressioni dell’aria elevate da utilizzare solo in un certo intervallo di tempo, si utilizzano compressori con controllo del numero di giri. Quando l’aria viene compressa, si genera calore che può, ad esempio, essere utilizzato a sua volta come riscaldamento.
- Trattamento dell’aria compressa:
L’aria compressa viene privata di impurità come polvere o pollini. A questo scopo si utilizzano diversi sistemi di filtraggio. Questo trattamento è importante affinché i sistemi pneumatici abbiano la massima durata possibile.
- Distribuzione dell’aria compressa:
L’aria compressa viene convogliata alle utenze per mezzo di tubi. Affinché l’aria non venga nuovamente contaminata, i tubi devono essere a tenuta stagna e rilasciare meno ruggine o acqua possibile. Nella maggior parte dei casi, anche le modalità di stoccaggio sono integrate nella rete di tubazioni.
- Applicazione/esecuzione del lavoro:
L’aria compressa è convogliata al relativo processo di lavoro per mezzo di valvole o attuatori. Il numero di interruttori e raccordi varia a seconda dell’ambito di applicazione e del dispositivo. Il lavoro meccanico alimentato dall’aria compressa viene svolto dai cosiddetti organi di lavoro, principalmente cilindri pneumatici. L’esatta configurazione del circuito pneumatico è specificata nelle normative internazionali relative ai vari impianti e dispositivi.
Dove viene utilizzata la pneumatica?
I sistemi pneumatici sono utilizzati in un’ampia varietà di settori e settori: sono in uso nella movimentazione dei materiali, nonché nella robotica o nella tecnologia medica. Ulteriori ambiti di applicazione sono la propulsione e il trasporto. Per esempio, i sistemi pneumatici sono integrati nei freni ad aria compressa di camion o autobus. Sono utilizzati anche per gommature pneumatiche, per i vari transpallet e per altri carrelli industriali.
Il trasporto di merci di dimensioni ridotte o liquidi può essere effettuato tramite l’utilizzo di un tubo pneumatico alimentato ad aria compressa. Inoltre, alcuni utensili pneumatici funzionano esclusivamente grazie all’aria compressa, come ad esempio gli atomizzatori utilizzati per la spruzzatura di vernici,dispositivi per la marcatura dei pavimenti e per altri trattamenti su superfici.
Pro e contro dei sistemi pneumatici
I sistemi pneumatici presentano numerosi vantaggi. Già soltanto il “materiale” utilizzato dal sistema, ovvero l’aria, è ecologico, economico e disponibile ovunque. L’aria non è solo facile da usare in qualunque proporzione, ma può anche essere facilmente trasportata su lunghe distanze. Ulteriori vantaggi della pneumatica sono:
I sistemi pneumatici offrono molti vantaggi. Il mezzo utilizzato dal sistema, ovvero l’aria, è ecologico, economico e disponibile ovunque, il che li rende estremamente convenienti. Inoltre, l’aria può essere utilizzata in qualsiasi quantità, il che la rende facile da utilizzare. Inoltre, la pneumatica offre altri vantaggi, tra cui:
- Capacità di stoccaggio: l’aria compressa può essere immagazzinata in un adeguato recipiente a pressione, e quest’ultimo può essere trasportato a sua volta.
- Resistenza alla temperatura: l’aria compressa non risente delle fluttuazioni di temperatura.
- Sicurezza: l’aria compressa non comporta rischi di esplosione o incendio.
- Rispetto dell’ambiente: l’aria compressa che fuoriesce non provoca alcun danno.
- Struttura semplice dei sistemi: ciò consente soluzioni economiche per gli impianti.
- Velocità: l’aria compressa garantisce tempi di lavoro molto veloci.
- Regolazione continua di potenza e velocità: il livello di pressione può essere adattato al relativo utilizzo.
- Potenza: consente di applicare una potenza elevata in uno spazio operativo relativamente piccolo.
- Robustezza: un aspetto che consente di contrastare il sovraccarico.
- Non necessita di raffreddamento aggiuntivo: l’aria stessa garantisce un raffreddamento sufficiente dei singoli componenti.
La pneumatica industriale presenta alcune possibili limitazioni. Ad esempio, un basso livello di efficienza è uno svantaggio comune. Anche quando viene sfruttato il calore generato durante la compressione dell’aria, l’energia si disperde. Inoltre, il freddo può rappresentare un problema: quando l’aria compressa scorre attraverso i sistemi e le macchine, può raffreddarli significativamente e persino causare il congelamento. La generazione di rumore è un altro aspetto da considerare, ma può essere mitigata mediante l’uso di materiali fonoassorbenti e sistemi di separazione acustica. Infine, è importante ricordare che la potenza dei sistemi pneumatici è limitata.
Domande frequenti sulla pneumatica
La pneumatica utilizza l’aria per creare pressione, mentre l’oleodinamica utilizza acqua o olio. Poiché la pneumatica non richiede un sistema chiuso di tubi in cui i fluidi devono essere contenuti, la sua struttura è di solito meno complessa. La principale differenza tra i due principi è la compressibilità, cioè la proprietà di essere comprimibili o incompressibili. I gas sono comprimibili, mentre i liquidi no. Questo comporta vantaggi e svantaggi in entrambi i sistemi.
I sistemi oleodinamici possono essere controllati con precisione e generare forze molto elevate. Tuttavia, gli oli idraulici sono costosi e possono causare danni ambientali significativi in caso di perdite. La pneumatica è meno controllabile con precisione a causa della compressibilità dei gas, ha perdite di energia termica e richiede una superficie di cilindro maggiore per generare la stessa forza di un sistema idraulico più piccolo. D’altra parte, l’aria è gratuita, disponibile ovunque e non danneggia l’ambiente.
La pneumatica viene utilizzata in quattro aree principali di applicazione: per l’azionamento, per la spruzzatura, per il trasporto e per le procedure di test. Gli azionamenti pneumatici eseguono movimenti lineari e rotatori. Gli strumenti e le apparecchiature pneumatiche comprendono martelli pneumatici, vibratori, levigatrici, sistemi di spruzzatura di vernici e pitture, freni pneumatici e carrelli elevatori.
La precisione del controllo della forza pneumatica è inferiore rispetto alla forza idraulica a causa della comprimibilità dei gas, che attenuano in modo significativo la pressione applicata. Inoltre, durante la compressione dell’aria, si verifica sempre una perdita di energia, che si traduce in riscaldamento. Questa energia può essere utilizzata come energia di riscaldamento, ma se non viene assorbita, si disperde e può causare problemi.
Inoltre, il riscaldamento eccessivo può provocare esplosioni indesiderate o usura accelerata dei componenti del sistema pneumatico. In generale, gli azionamenti dei sistemi pneumatici si usurano più rapidamente e richiedono manutenzione regolare. Inoltre, la generazione di forza nei sistemi pneumatici è inferiore a quella dei sistemi oleodinamici, poiché i fluidi sono incomprimibili e consentono una trasmissione di potenza quasi priva di perdite.
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