COLCHONES DE AIRE
18
COLCHONES DE AIRE
Transcript of COLCHONES DE AIRE
COLCHONES DE AIRE
INDICE COLCHONES DE AIRE
1- Sistema de transporte a colchón de aire
2- El principio del colchón de aire
3- Tipos de colchón de aire
4- La alimentación con aire comprimido
5- Forma y cantidades de equipos
6- Superficies y pisos de trabajo
7- Ejemplos de utilización
8- Síntesis de pasos en la puesta en funcionamiento
9- Aplicaciones industriales. Equipos marca “Aero Go”
10- Aplicación del colchón de aire en estadios de fútbol
11- Sistemas combinados: colchones de aire y ruedas
12- Conclusiones
1. Sistema de transporte a colchón de aire
Si bien el principio de colchón de aire es conocido desde los comienzos de siglo, es solo
desde hace unos cuarenta años que comienza a aplicarse industrialmente aprovechando
algunas de sus características que lo hacen apto para llevar a cabo sistemas capaces de
sustituir, en muchos casos, a los sistemas tradicionales de transporte y de movimiento de
cargas, con las siguientes ventajas:
• La distribución de la carga en grandes superficies, reduce la carga unitaria sobre el
suelo y suprime el riesgo de deteriorar el pavimento.
• El tamaño reducido permite una mejor utilización de las áreas de transporte y de
depósito.
• La translación de la carga requiere mínimos esfuerzos, y pueden realizarse en
cualquier dirección, sin radios de giro limitados.
Al mismo tiempo, tienen las siguientes limitaciones:
• El dispositivo debe ser alimentado por una fuente independiente de aire comprimido
• El suelo debe ser liso, no poroso y sin grietas;
• Las plataformas deben concebirse con relación al transporte a efectuar.
2. El principio del colchón de aire
La introducción del aire comprimido en una campana permite realizar la sustracción de
cargas eventuales a causa del llamado "efecto suelo". La fuga de aire que se produce a lo
largo del perímetro de la campana provoca la formación de un colchón cuya presión es
intermedia entre la de alimentación y la de descarga en la atmósfera.
P1
P2 P3P3
La fuerza de sustentación esta dada por:
p = Presión efectiva
S = superficie del colchón
La altura h es decir la luz entre el borde inferior de la campana y el suelo es función del
caudal de aire que alimenta el colchón. La sección de fuga esta determinada por:
h = luz del entre el colchón y el piso
l= longitud del perímetro del colchón.
La estabilidad del sistema esta asegurada automáticamente, pues a cada elemento de
carga corresponde una reducción de altura h, y por consiguiente de la sección de fuga, con
un aumento de la presión dentro de la campana del colchón hasta restablecer el equilibrio.
Ello ocurre siempre que el suelo no presente rugosidades superior a la altura h. La calidad
de la superficie sobre la que tiene lugar la traslación es muy importante porque influye
directamente sobre la altura de fuga y por ende en el funcionamiento del sistema.
La potencia (del servicio: aire comprimido) a instalar depende de la presión y el caudal
requeridos en cada caso.
La misma, teniendo en cuenta el rendimiento del sistema, es también:
• Directamente proporcional a la carga a transportar y la altura de fuga.
• Inversamente proporcional al perímetro del colchón de aire, porque la presión
necesaria disminuye cuando la superficie del colchón aumenta.
3.- Tipos de Colchón de Aire
3.1.- Colchón de aire a pollera (fig. a)
Se emplea cuando se debe superar obstáculos hasta aproximadamente un metro de altura.
El mandril o la pollera en estos casos es muy flexible, con una altura de fuga del orden de
algunos centímetros. Esta solución es adecuada para vehículos de transporte sobre tierra y
sobre agua.
3.2.- Colchón de aire a labios flexibles
SpF *=
lhSfuga *=
En esta solución la altura de fuga es de solo algunos milímetros. Mediante este tipo de
colchón se mueve, sobre un mono carril de cemento, los denominados “Aero – Trenes”.
3.3.- Colchón de aire a campana rígida (fig. b)
El flujo continuo de aire entre el borde de la campana y el suelo elimina cualquier roce
sólido entre los dos elementos (equipos de escasa utilización).
3.4.- Colchón de aire a labios inflables (fig. c)
Este modelo es capaz de limitar la altura de fuga desde aproximadamente un (1)
centímetro a algunas décimas de milímetros, asegurando al mismo tiempo una presión
elevada en el interior del colchón.
Durante el funcionamiento los labios se inflan por efecto de la presión del aire y no hay
contacto con el suelo aún en presencia de pequeñas rugosidades; pero hay contacto
cuando supera ondulaciones más acentuadas, pero subsiste una superficie de lubricación
operada por un velo de aire, que asegura una buena translación. Este tipo de colchón es
recomendado para suelos de buena calidad y pequeños esfuerzos de translación.
3.5.- Colchón de aire multicelular (fig. d)
Esta compuesto por un cierto número de celdas limitadas por juntas
3.6. Colchón de aire tractor
Se emplea para el transporte de materiales polvorientos y granulados mediante fluidización
3.7. Colchón de aire sustentado (fig. e)
La acción se efectúa directamente sobre el producto o a través de un elemento
transportador tradicional.
4. La alimentación con aire comprimido
Dado que normalmente se utilizan grandes áreas en las campana de aire, esto permite
transportar cargas con muy baja presión de aire. En función del peso la presión interna en
la campana está comprendida en la mayoría de los casos entre 6 y 7 psi, debiéndose
suministrar una presión de 20 psi en el interior de la plataforma. Se deberá también
contemplar la caída de presión en las mangueras para lo cual la presión al inicio de la línea
deberá oscilar entre 30 y 40 psi.
El caudal de aire necesario dependerá del tipo de colchón y fundamentalmente del piso
donde operará el mismo. Si bien un exceso de aire no dañará el dispositivo del colchón de
aire, pero en superficies rugosas causará oscilación del dispositivo, provocando
inestabilidad en la carga.
La alimentación se puede obtener:
De la instalación de aire comprimido del taller; en este caso, como la presión de
funcionamiento de dicha instalación es mucho más elevada que la necesaria para la
alimentación de los sistemas de colchón de aire, se tiene una notable pérdida de energía.
De una adecuada instalación alimentada por un compresor auxiliar que funcione en la
presión deseada; en tal caso se evita la pérdida de energía, pero esta solución exige una
inversión particular para el compresor y la red de distribución del fluido en estas
condiciones de presión y caudales requeridos.
De un compresor de características adecuadas destinado solamente a la alimentación de un
grupo de colchones de aire e instalado directamente sobre la plataforma de sustentación.
Sea cual fuere el sistema de alimentación que se use será necesario el uso de un regulador
de presión para uniformar el caudal y la presión del aire para evitar variaciones que
afecten el funcionamiento de los colchones. El punto de operación del regulador dependerá
fundamentalmente de la superficie, el largo de las mangueras de conexión y el peso que
transportará el colchón. La regulación de presión es necesaria para permitir un movimiento
libre de fricción y evitar cualquier tipo de oscilación.
5. Forma y cantidades de equipos
Los colchones de aire pueden tener forma distinta, pero las circulares son los más usadas;
permiten reducir al mínimo la altura de fuga y tienen la relación más elevada entre
superficie y perímetro.
Desde el punto de vista energético es conveniente que dichos colchones circulares tengan
el máximo diámetro posible,
Para obtener una buena estabilidad estática de la carga se deben adoptar por lo menos
tres o cuatro colchones de aire.
Los diámetros: 300, 450 y 600 mm, con capacidad de carga máxima por colchón
respectivamente de 500, 1.200 y 2.500 Kg. son los más frecuentemente usados.
6. Superficies y pisos de trabajo
Para asegurar el mejor rendimiento de los colchones de aire la superficie deberá estar
limpia y libre de escombros, virutas u otros objetos que puedan interrumpir la película de
aire, causando la caída del dispositivo o el daño a los diafragmas o polleras.
Baches y / o juntas de dilatación también permiten el escape de aire a través del piso, por
lo tanto deberán sellarse con cobertores de manera de tener la superficie uniforme. Los
pequeños escalones o desniveles entre dos superficie deberán salvarse con láminas de
pequeño espesor de manera de formar una rampa a fin de evitar la discontinuidad de la
superficie; estas láminas pueden ser de metal o goma.
7. Ejemplos de utilización
7.1. Plataformas de transporte
Están provistas de colchones de aire de mandril y funcionan con presiones comprendidas
entre los O, 1 y 0,3 bar. Por ejemplo, una plataforma capaz de transportar una tonelada de
carga está dotada de seis pequeños colchones de aire y de un grupo electro compresor de
3,7 KW, que funcionan a 0,25 bar. Con el mismo sistema se pueden transportar cargas
sobre terrenos inundados sobre terrenos agrícolas, etc.
Las plataformas de colchón de aire pueden emplearse también en los depósitos de stock
móviles permitiendo reducir notablemente el número de los corredores de tránsito entre
las estanterías, con respecto a los depósitos tradicionales, y aumentar proporcionalmente
la densidad del almacenado.
7.2. Mesas de máquinas herramientas
El desplazamiento de las mesas de grandes máquinas herramientas, aunque estando muy
cargadas, puede efectuarse fácilmente colocando aire comprimido a través de tubos
apropiados, entre la bancada y la mesa misma. Esta última se levanta desde 0,05 a 0, 1
mm. Permitiendo efectuar con poco esfuerzo los desplazamientos necesarios. En este
campo combinaciones magneto - neumáticas demostraron estar dotadas de elevada
precisión de posicionamiento.
7.3. Transportadores en pista fluida
Están formados por conductos en sección recta cuya parte superior, que constituye la pista
de transporte, está provista de. numerosas aberturas. El aire comprimido provisto de
ventiladores en baja presión y potencia variable entre 0,5 y 4 KW, circula en el conducto y
saliendo de las aberturas superiores formando un velo continuo, sobre el cual se mueven
los objetos a transportar. La velocidad de desplazamiento de dichos objetos es regulada
adecuadamente mediante un apropiado dispositivo de control. La instalación no tiene
partes móviles, no necesita cimientos y no requiere ningún mantenimiento salvo el
necesario al grupo electrógeno. Se emplea para el transporte de objetos embalados o no.
7.4. Otros usos
El transporte de objetos frágiles se puede efectuar con gran seguridad empleando
contenedores colchón de aire. La mercadería en este caso resulta completamente envuelta
y protegida también contra los eventuales golpes violentos.
8. Síntesis de pasos en la puesta en funcionamiento
8.1. Paso 1
Antes del inflado (inyección del aire comprimido), la carga es completamente soportada
sobre las almohadillas de aterrizaje (Landing pads) Estas almohadillas protegen las bolsas
esféricas del colchón de aire de ser comprimidas cuando la carga está en reposo.
8.2. Paso 2
Cuando se aplica el aire comprimido, éste se almacena en el colchón de aire, las bolsas
esféricas se inflan creando un sello contra la superficie del piso, elevando la carga.
8.3. Paso 3
Cuando la presión existente dentro de la cámara es suficiente para compensar el peso de la
carga, el aire en forma lenta y uniforme se escapa entre las bolsas esféricas, y el piso. La
carga esta literalmente flotando a poca altura, casi sIn fricción sobre las almohadillas de
aterrizaje entre 0,8 y 0,13 mm de separación con el piso.
9. Aplicaciones industriales – Equipos Marca “Aero Go”
Los equipamientos utilizados por esta empresa usan una variedad de colchones de aire
para, literalmente, hacer flotar pesadas cargas sobre películas de aire virtuales sin fricción.
Los colchones de aire proveen una limpia, tranquila y segura alterativa para mover cargas
pesadas.
La reducida fricción y el movimiento multidireccional le permite al operador Una alineación
y posicionamiento preciso de la carga en un espacio de trabajo limitado.
El bajo perfil del módulo de carga del colchón requiere menos de 75 mm de espacio libre.
Estos colchones no dañaran los pisos y usualmente no se necesitan refuerzos en los
mismos.
9.1- Aplicaciones generales de los colchones de aire
Hay líneas estándar de colchones de aire, que levantan cargas desde 9 a 160 cm y con una
capacidad de porte de hasta 60 toneladas, con un movimiento multidireccional.
9.1.1. Sistemas modulares de carga
Los sistemas modulares de carga usan 3 o más módulos de carga, y pueden ser insertados
bajo cualquier tamaño o figura. El rango de capacidad de estos sistemas modulares de
carga es de 1 a 360 toneladas.
9.1.2. Sistemas de aerotablas
Los sistemas de aerotablas se diseñan para ser usadas teniendo anchos fijos. Cada
aerotabla es equipada con 2 o más colchones de aire y cada sistema de aerotablas pueden
tener 2 o más tablas.
9.1.3.- Plataformas
Las plataformas, con cuatro o más colchones de aire son diseñados para operar con cargas
de dimensiones similares.
9.1.4.- Transportadores de bobinas
Los equipos de manejo de bobinas mediante colchones de aire suministran, sin fricciones,
movimientos y posicionamiento de pesados rollos de papel.
9.1.5. Crickets inflables
Los crickets inflables son diseñados para subir o levantar cargas pesadas y pueden ser
insertadas dentro de espacios menores a 2,5 cm de alto
9.2. Aplicaciones aero espaciales
Estos equipos se utilizan también en diversos montajes para mover y posicionar vehículos
aéreos, partes de vehículos aéreos, cohetes y satélites para las compañías aeroespaciales
del mundo.
Las partes del motor del cohete del Ariane V son movidas y posicionadas en el edificio de
integración de motores sobre una plataforma con capacidad del transporte mediante
equipos de colchón de aire de 240 toneladas.
9.3. Otras Aplicaciones
Las 750 toneladas de la sección del tanque están flotando sobre una construcción
ensamblada por las Industrias Pesadas Misubishi en Nagasaki.
Sobre una barcaza de colchones de aire, eliminando la necesidad de alquilar un costoso
remolque flotante-
Las 3.500 toneladas del ferry son remolcadas al agua sobre películas de colchones de aire,
en los astilleros Vancouver por tractores sobre canales para lanchas.
10.- Aplicación del Colchón de aire en estadios de fútbol en Japón
11.- Sistema combinado de colchón de aire y ruedas
Este sistema provee solución al problema de movimiento de plataformas con ruedas que
transportan grandes pesos, manteniendo las ventajas del movimiento mediante ruedas en
la fase cuando la plataforma esta vacía
El dispositivo que consta de un diafragma y una campana para el colchón de aire es de fácil
montaje. Las capacidad del referido dispositivo es de hasta 20.000 libras de capacidad.
Funcionamiento:
a) El dispositivo se mantiene despegado del piso mediante un resorte
b) Cuando se presuriza el diafragma despega del piso las ruedas
c) Con la presurización completa a la presión de trabajo comienza a operar el colchón de
aire.
12. CONCLUSIONES
Se puede afirmar que el empleo de los sistemas a colchón de aire son capaces de dar una
solución a numerosos y complejos problemas de transporte, fundamentalmente en el
transporte de cargas, sin todavía poder presumir el reemplazo sistemático como inmediato
de los sistemas de transporte tradicionales.
Por ello cada caso debe estudiarse atentamente tomando en consideración por una parte la
calidad del servicio requerido, las economías a realizar sobre la mano de obra y los gastos
de mantenimiento, y por otra parte, las inversiones necesarias, los diseños y necesidades
de preparación de suelos, pisos o bases de apoyo como así también los consumos
requeridos de energía neumática sin olvidar los sistemas de provisión del mismo.
Sin embargo podemos afirmar que la movimentación de cargas mediante la
utilización de la tecnología del colchón de aire ha permitido en reiteradas
oportunidades resolver procesos productivos como así también diversos montajes
industriales “salvando instancias” que resultarían inaccesibles con los sistemas
de transporte y movimentación de cargas tradicionales.
