Principi dei sistemi pneumatici

I sistemi pneumatici sono sistemi meccanici che utilizzano gas compressi. Sono simili ai sistemi idraulici, che sono sistemi meccanici che utilizzano liquidi nel trasferimento delle forze. I sistemi pneumatici sono quasi ovunque nel mondo moderno. I dentisti usano la pneumatica per azionare i trapani, i carpentieri usano la pneumatica per azionare i martelli pneumatici, i camionisti usano i freni pneumatici e la NASA usa la pneumatica per controllare il funzionamento dei veicoli di lancio del satellite.

Una definizione pneumatica affermerebbe che un sistema pneumatico è fondamentalmente un metodo per trasformare l'elettricità in movimento meccanico utilizzando gas compressi invece di motori o elettromagneti. Per molte applicazioni, questo è molto più efficiente e pratico. I sistemi in genere includono un compressore d'aria, che immagazzina aria compressa in un cilindro e rilascia l'aria compressa sotto controllo elettrico. Il gas compresso è quasi sempre aria normale perché è libero e non tossico. Spesso l'aria viene leggermente modificata eliminando parte del vapore acqueo e aggiungendo una piccola quantità di olio atomizzato per rendere il gas più adatto alla macchina.

I sistemi pneumatici sono ampiamente utilizzati per gli utensili elettrici. L'utensile elettrico che un meccanico di automobili usa per prendere i dadi ad alette che tengono un pneumatico sul mozzo ne è un esempio. Il meccanico può facilmente rimuovere anche i dadi più duri in pochi secondi. Ci sono dozzine di altri elettroutensili pneumatici in odontoiatria, falegnameria, officine meccaniche e laboratori. Altre applicazioni includono i martelli pneumatici, i sistemi di consegna dei cilindri utilizzati da alcune banche e vari lanciatori e pistole progettati per spingere gli oggetti. Un'applicazione interessante è una nuova automobile francese che funziona ad aria compressa. L'elettricità viene utilizzata durante la notte per comprimere l'aria in un cilindro di bordo e l'auto funziona tutto il giorno senza carburante e senza emissioni inquinanti.

I sistemi idraulici di solito utilizzano l'olio come fluido di controllo. I sistemi idraulici hanno il vantaggio di poter gestire carichi più grandi e lo svantaggio è che se c'è una perdita provoca un grande disordine ed è costoso da riparare. Una perdita in un sistema pneumatico significa che si sfiata aria normale, che può essere sostituita gratuitamente quando la perdita viene riparata. I sistemi pneumatici sono preferiti quando deve esserci una certa quantità di "dare" o "gioco" nel sistema (i gas sono comprimibili). I sistemi idraulici sono preferiti quando devono essere mantenute alte pressioni senza fluttuazioni.

L'energia pneumatica non è una tecnologia morente, tutt'altro. Ci sono almeno due applicazioni ad alta tecnologia della pneumatica che hanno un posto nel nostro futuro tecnologico: McKibbens e sistemi logici pneumatici. I McKibbin sono talvolta chiamati "muscoli artificiali". Sono tubi di gomma gonfiabili circondati da una rete metallica. Quando gonfiati si contraggono e poi si allungano quando sgonfiati. Attualmente vengono utilizzati per alimentare braccia e gambe robotiche. La logica pneumatica è l'uso di canali complessi per fluidi che agiscono come semplici circuiti di computer. I sistemi logici pneumatici presentano molti vantaggi rispetto ai sistemi elettronici come il fatto che le radiazioni non interferiscono con essi. Questi sistemi sono attualmente utilizzati dalla NASA per controllare la separazione degli stadi del razzo.