Quan parlem de pneumàtica, l’aire no és simplement “buit” o “no-res”. Encara que no el puguem veure a simple vista, l’aire és una substància real, una barreja de gasos que posseeix una sèrie de propietats físiques molt concretes. Aquestes propietats són les que ens permeten utilitzar-lo com a font d’energia, i entendre-les és el primer pas per dominar qualsevol sistema pneumàtic.

Imagina l’aire com milions de partícules diminutes que es mouen constantment. Encara que estan separades, aquestes partícules ocupen un espai i tenen una massa, per petita que sigui. Això significa que l’aire, igual que l’aigua o un tros de metall, és matèria. I, com tota matèria, respon a les lleis de la física.

Per a nosaltres, en el món de la pneumàtica, les propietats més rellevants de l’aire són la seva compressibilitat, la seva elasticitat i la seva capacitat per transmetre força.

La compressibilitat significa que podem “prémer” l’aire, reduir-ne el volum i emmagatzemar aquesta energia. Pensa en una xeringa: si tapes la sortida i empenys l’èmbol, l’aire es comprimeix.

L’elasticitat és la capacitat de l’aire per tornar al seu volum original un cop es libera la pressió. És a dir, l’aire no només es deixa comprimir, sinó que també “rebota” i allibera l’energia emmagatzemada. Aquesta combinació de compressibilitat i elasticitat és el que fa que l’aire comprimit sigui tan útil per generar moviment.

Més endavant, aprofundirem en la composició exacta de l’aire, les característiques que el fan únic i com les condicions del seu entorn poden afectar el seu comportament. Però, per ara, és fonamental que et quedis amb la idea que l’aire és molt més que “no-res”; és una matèria primera essencial en la pneumàtica, amb unes característiques molt específiques que ens permeten utilitzar-lo per realitzar treball.

Composició de l’aire

Quan respirem, normalment no pensem en quins gasos componen l’aire que ens envolta. Tanmateix, per entendre com funciona la pneumàtica, és crucial saber que l’aire no és una substància pura, sinó una barreja de diferents gasos. La major part del que respirem és, sorprenentment, nitrogen (aproximadament un 78%). El segon component més abundant és l’oxigen (al voltant del 21%), el gas vital per a la vida. L’1% restant està compost per una petita porció d’argó, diòxid de carboni i una ínfima quantitat d’altres gasos nobles, a més d’una quantitat variable de vapor d’aigua.

Aquesta composició és força constant a l’atmosfera terrestre, però la presència de vapor d’aigua és quelcom que hem de tenir molt en compte en pneumàtica. L’aigua en forma de vapor es pot condensar i convertir-se en líquid dins dels sistemes pneumàtics, cosa que pot causar corrosió, reduir l’eficiència i danyar els components. Per això, en moltes aplicacions industrials, l’aire que s’utilitza se sotmet a processos d’assecat per eliminar la major part de la humitat.

Característiques físiques de l’aire

Més enllà de la seva composició, l’aire posseeix una sèrie de característiques físiques que el converteixen en un mitjà ideal per a la transmissió d’energia:

Compressibilitat

Aquesta és, potser, la característica més important per a la pneumàtica. A diferència dels líquids, que són pràcticament incompressibles, l’aire es pot comprimir fàcilment. Això significa que podem reduir-ne el volum aplicant pressió. Pensa en una xeringa: si tapes la sortida i empenys l’èmbol, l’aire es comprimeix. Aquesta capacitat d’“emmagatzemar” energia en comprimir-se és fonamental per al funcionament de cilindres i actuadors pneumàtics.

Elasticitat

Íntimament lligada a la compressibilitat, l’elasticitat de l’aire significa que, un cop deixem d’aplicar la força de compressió, l’aire tendeix a expandir-se i tornar al seu volum original. Aquesta propietat és la que permet que l’aire comprimit, en alliberar-se, empenyi un pistó o accioni una eina. És l’energia emmagatzemada que s’allibera per realitzar un treball.

Altres característiques

• Absència de pes per a aplicacions pràctiques: encara que l’aire té massa i, per tant, pes, en la majoria d’aplicacions pneumàtiques aquest pes és tan insignificant que el considerem menyspreable. Això simplifica els càlculs i el disseny dels sistemes, ja que no ens hem de preocupar pel “pes” de l’aire movent-se per les canonades.
• Viscositat molt baixa: la viscositat és la resistència d’un fluid a fluir. L’aire té una viscositat extremadament baixa, cosa que significa que flueix amb molta facilitat a través de canonades i conductes sense generar grans pèrdues d’energia per fricció. Això és un avantatge respecte als líquids, que poden ser molt més viscosos.
• No explosiu i no inflamable: a diferència d’altres gasos industrials, l’aire no és inflamable ni explosiu en condicions normals. Això el converteix en un medi de treball molt segur en una gran varietat d’entorns, especialment on existeixen riscos d’espurnes o altes temperatures.

Condicions de funcionament de l’aire

Encara que l’aire és un recurs abundant, les seves propietats poden variar lleugerament depenent de les condicions ambientals. Entendre com aquestes condicions afecten l’aire és important per al disseny i manteniment dels sistemes pneumàtics.

Temperatura: La temperatura té un efecte directe sobre el volum i la pressió de l’aire.

Quan l’aire s’escalfa, les seves molècules es mouen més de pressa i tendeixen a ocupar més espai, cosa que pot augmentar la pressió si el volum es manté constant (recorda que l’aire s’expandeix en escalfar-se i es contrau en refredar-se). En la pneumàtica industrial, l’aire sol comprimir-se, cosa que l’escalfa considerablement. Després, perquè el sistema funcioni de manera estable, és habitual refredar aquest aire abans d’utilitzar-lo. Les variacions extremes de temperatura també poden afectar els materials dels components pneumàtics, com ara les juntes i els segells.

Humitat: Com hem esmentat en la composició, la quantitat de vapor d’aigua a l’aire, o humitat, és un factor crític.

Una alta humitat relativa significa que hi ha molt de vapor d’aigua a l’aire. Si aquest aire humit es comprimeix i després es refreda (cosa que passa sovint en els sistemes pneumàtics), el vapor d’aigua es pot condensar i convertir-se en aigua líquida. L’aigua líquida a les canonades i components pot causar corrosió, arrossegar el lubricant dels elements mòbils i fins i tot congelar-se en climes freds, bloquejant el sistema. Per aquesta raó, els sistemes pneumàtics solen incloure filtres i assecadors per eliminar la humitat.

Contaminació: l’aire ambient no és 100% pur; conté partícules de pols, pol·len i altres contaminants.

Quan aquest aire s’aspira per ser comprimit, aquestes partícules també entren al sistema. Sense una filtració adequada, poden desgastar les peces mòbils, obstruir les vàlvules i reduir la vida útil dels components pneumàtics. Per això, la qualitat de l’aire és fonamental i s’assegura mitjançant l’ús de filtres d’aire d’alta eficiència.

Entendre aquestes característiques i condicions és el primer pas per dominar l’aire com la nostra “matèria primera” en el fascinant món de la pneumàtica.