¿Cuánto aire comprimido se requiere por hora para el cambio de herramientas, la refrigeración y otras funciones del centro de mecanizado de puente?

Introducción: La función del aire comprimido en el centro de mecanizado tipo pórtico

Durante el funcionamiento del centro de mecanizado de pórtico, el aire comprimido constituye un medio de potencia y auxiliar indispensable. No solo se utiliza para accionar el sistema automático de cambio de herramientas, sino que también se emplea ampliamente en la refrigeración del husillo, la eliminación de virutas de las piezas y los dispositivos de sujeción neumáticos, entre otros procesos. Conocer el consumo de aire de cada uno de estos sistemas resulta de gran importancia para dimensionar adecuadamente los equipos de suministro de aire y reducir los costos operativos de la planta.

Características de consumo de aire del sistema de cambio automático de herramientas (ATC)

El sistema de cambio automático de herramientas es uno de los mayores consumidores de aire comprimido de la máquina herramienta. El movimiento de cambio de herramienta se realiza principalmente mediante cilindros neumáticos que accionan el giro del portaherramientas, así como mediante un manipulador mecánico que extrae y introduce las herramientas y mediante el husillo, que libera y sujeta la herramienta.

• El consumo instantáneo de gas es elevado.: En el movimiento de cambio de herramienta, se requiere una presión y un caudal de aire elevados durante un breve instante para garantizar la rapidez y la suavidad del accionamiento.
• Tiempo corto por sesiónAunque el caudal instantáneo es elevado, cada cambio de herramienta solo requiere entre unos pocos segundos y poco más de diez segundos.
• Afectado por el ritmo de procesamientoEl consumo total de aire por hora depende directamente de la frecuencia de cambio de herramienta durante el proceso de mecanizado. Cuando se procesan piezas complejas que requieren cambios de herramienta frecuentes, el consumo de aire por hora de este sistema aumenta de manera significativa.

Consumo continuo del sistema de enfriamiento y de expulsión de virutas

El sistema de refrigeración y de expulsión de virutas constituye la principal componente del consumo básico de aire por hora de la máquina herramienta, caracterizado por un consumo continuo o de alta frecuencia.

• Sellado por cortina de aire del eje principalPara evitar que el refrigerante y el polvo ingresen al rodamiento del husillo, en la parte frontal del husillo suele instalarse un sello de cortina de aire, que requiere un suministro continuo de aire comprimido.
• Soplado de virutas entre la pieza de trabajo y el carril guíaDurante el proceso de mecanizado, se utilizan pistolas de aire a alta presión o boquillas fijas para eliminar las virutas de hierro de la superficie de las piezas y de las cubiertas protectoras de los carriles guía; el consumo de aire depende del número de boquillas y del tiempo de apertura.
• Presurización de gas y líquido con salida centralizada: En algunos tornos, el sistema de refrigeración por agua centrado en el husillo utiliza una bomba de presurización neumohidráulica, lo que requiere un consumo considerable de aire comprimido para generar alta presión.

Evaluación del consumo de aire de otros sistemas neumáticos auxiliares

Además de las funciones principales de cambio de herramienta y soplado de virutas con refrigerante, el centro de mecanizado tipo pórtico también requiere aire comprimido para numerosos procesos auxiliares:

• Sujeción neumática: Placas de presión neumáticas o dispositivos de sujeción utilizados para fijar piezas de trabajo, que consumen aire de manera continua durante el proceso de apriete.
• Extensión del protector: En algunas máquinas herramienta de pórtico de gran tamaño, la cubierta protectora de las guías utiliza un accionamiento neumático y requiere consumo de aire durante su extensión y retracción.
• Acumulador hidráulico: En algunos sistemas hidráulicos de máquinas herramienta se utiliza aire comprimido como medio de presurización del acumulador, por lo que es necesario realizar reabastecimientos periódicos de aire.

Método de evaluación del consumo total de gas por hora

Debido a que los centros de mecanizado tipo pórtico de distintas especificaciones presentan diferencias considerables en la longitud de carrera, la potencia del husillo y el número de componentes neumáticos, no es posible establecer un estándar absoluto y fijo de consumo de aire por hora. El método de evaluación científico es el siguiente:

• Placa de identificación del equipo de referenciaEn la placa de identificación de la máquina herramienta o en el manual técnico suele indicarse el “consumo de aire” (normalmente expresado en litros por minuto o metros cúbicos por minuto). Multiplicando el consumo de aire por minuto indicado en la placa por 60 se obtiene el consumo teórico por hora.
• Considerar las pérdidas de la red de tuberías: Al dimensionar un compresor de aire en una planta real, es necesario tener en cuenta las fugas en las tuberías y las pérdidas por caída de presión; por lo general, conviene añadir un margen del 10 % al 20 % sobre el consumo teórico de aire.
• Evaluar la demanda máxima: Si en el taller hay varias máquinas, es necesario considerar el caudal máximo de aire requerido cuando varias máquinas herramienta realizan simultáneamente el cambio de herramienta o la soplación de virutas, a fin de evitar una caída brusca de la presión en la red de tuberías.

Consejos prácticos para optimizar el uso del aire comprimido

Para reducir el consumo de aire comprimido y garantizar la operación estable de las máquinas herramienta, el taller puede adoptar las siguientes medidas de optimización:

• Revisión periódica de fugasLa fuga de aire comprimido es el mayor desperdicio oculto; se deben inspeccionar periódicamente las tuberías, los conectores y las electroválvulas, reparando oportunamente los puntos de fuga.
• Ajuste razonable de la presión: En la medida de lo posible, y siempre que se cumplan las exigencias de procesamiento, conviene reducir ligeramente la presión del aire de soplado para evitar un suministro excesivo.
• Optimizar el programa: Mediante la optimización del programa de mecanizado por control numérico, se reducen los movimientos en vacío innecesarios y se acortan los tiempos de soplado de virutas durante las operaciones no de corte, lo que permite disminuir el consumo total de aire comprimido.