Pneumatica wordt ook wel pneumatiek genoemd en is een vakgebied binnen de techniek dat zich richt op de toepassing van samengeperste gassen om systemen in beweging te brengen. Pneumatica is afgeleid van het Griekse woord ‘pneuma’. Dit woord kan worden vertaald in het Nederlands met: adem of wind. Pneumatische systemen bevatten samengeperste lucht of andere gassen. Je kunt pneumatica vergelijken met hydraulica alleen wordt er bij pneumatica lucht gebruikt en bij hydraulica een vloeistof, meestal een speciale soort olie. Binnen de pneumatica worden systemen aangelegd die bestaan uit een aantal componenten waaronder luchtslangen en ventielen. Pneumatica wordt veel binnen de werktuigbouwkunde en procestechniek toegepast. Binnen opleidingen in de machinebouw, mechatronica en AOT (allround operationeel technicus) krijg je veel te maken met peumatica.
Rol van de compressor binnen pneumatica?
Pneumatica draait om het creëren van beweging doormiddel van luchtdruk. Daarvoor heb je natuurlijk wel eerst luchtdruk nodig. Deze luchtdruk wordt tot stand gebracht doormiddel van een compressor. Er zijn verschillende soorten compressoren maar het doel van de compressoren is altijd gelijk namelijk het creëren van luchtdruk. Luchtdruk wordt uitgedrukt in bar. Hoe meer luchtdruk er tot stand wordt gebracht door de compressor hoe groter de kracht is van het pneumatische systeem. Daarnaast moet de compressor voortdurend blijven draaien om voor voldoende luchtdruk te zorgen.
Elektrische compressor
Elektrische compressoren kunnen worden aangesloten op het lichtnet oftewel het energienet. De stroom die vanuit de contactdoos (stopcontact) aan de compressor wordt geleverd wordt in de compressor omgezet in mechanische beweging bijvoorbeeld een propeller die heel hard gaat draaien. Daardoor gaat de lucht sneller bewegen en ontstaat er dus luchtdruk. Deze luchtdruk kan onder andere worden geregeld doormiddel van het sneller of langzamer laten draaien van de compressor. Echter moeten alle componenten van het pneumatische systeem wel goed op elkaar worden afgestemd.
Gesloten systeem
Voor een goede werking van pneumatica is het belangrijk dat er sprake is van een gesloten systeem. Dat wil zeggen dat er geen lucht mag ontsnappen. Dat is logisch want als er lucht ontsnapt valt de luchtdruk weg. Denk hierbij aan het voorbeeld van een fietsband. Als de fietsband lek is ontsnapt er lucht en loopt de band van de fiets leeg. Hoe groter het gat hoe sneller de band leegloopt. Stel nu dat je een compressor aansluit om je fietsband op te pompen en het lek is nog niet gedicht. Dan moet de compressor extra hard draaien om de fietsband op de gewenste druk te houden. De slangen die voor pneumatica worden gebruikt kun je een beetje vergelijken met een fietsband. Ze worden namelijk ook in een bepaald circuit aangebracht en bevatten vaak meerdere ventielen zogenaamde persluchtventielen. Doormiddel van deze persluchtventielen kan de luchtdruk vanuit de compressor worden verdeeld. Via de ventielen kan worden geregeld welke persluchtslang wel of geen perslucht krijgt. Ook wordt doormiddel van de persluchtventielen bepaald hoeveel persluchtdruk door de pneumatische slangen heen loopt.
Pneumatische cilinder
De perslucht vanuit een pneumatische slang kan worden overgebracht op een pneumatische cilinder. Deze zet de perslucht om in een mechanische beweging. Een pneumatische cilinder is meestal van metaal gemaakt en kan doormiddel van de luchtdruk heen en weer schuiven waardoor verschillende bewegingen kunnen ontstaan. De werking van de pneumatische cilinder is afhankelijk van het type cilinder dat wordt gebruikt. Zo heb je pneumatische cilinders die indirect kunnen grijpen, duwen, trekken, draaien en iets kunnen optillen. Zo kan een pneumatische cilinder er bijvoorbeeld voor zorgen dat een product van een transportband wordt afgeduwd of een stempel op een doos wordt gedrukt. De pneumatische energie oftewel de luchtdruk wordt doormiddel van een pneumatische cilinder in arbeid oftewel mechanische energie.
Voordelen van pneumatica
Pneumatiek oftewel pneumatica heeft een aantal voordelen waardoor deze systemen veel worden toegepast in de mechantronica en werktuigbouwkunde. Een belangrijk voordeel is dat pneumatica flexibel kan worden toegepast waardoor de toepassing heel breed is. Daarnaast kost een pneumatisch systeem in verhouding tot andere systemen niet veel geld. Bovendien is pneumatica een veilig systeem om in de voedingsmiddelen industrie toe te passen. Als er bijvoorbeeld en luchtslang knapt is de voedselveiligheid niet meteen in gevaar.
Dat is wel het geval wanneer men hydraulische systemen toepast want die systemen maken gebruik van hydraulische olie. Deze olie is schadelijk voor de gezondheid wanneer deze in voedingsmiddelen beland. Pneumatische systemen bevatten over het algemeen een eenvoudige besturing en zijn niet heel gevoelig voor temperatuurverschillen behalve voor mogelijke condensvorming in de leidingen waardoor de druk in de leidingen veranderd.
Ook hebben pneumatische systemen voordelen ten opzichte van elektrotechnische systemen. Er staat namelijk geen spanning op. Daardoor hoef je geen rekening te houden met aarding en de mogelijkheid dat er lekstroom ontstaat. Dat zorgt er ook voor dat pneumatische systemen ten opzichte van elektrotechnische systemen veel brandveiliger en explosieveiliger zijn. Dit is uiteraard wel afhankelijk van de omgeving.
Pneumatische systemen hebben verder een grote bedrijfszekerheid. Dat komt omdat ook bij lekkages de compressor druk zal blijven leveren. Alleen wanneer een slang compleet geknapt is zal de machine of een gedeelte daarvan buiten werking treden.
Nadelen van pneumatica
Pneumatische systemen hebben echter niet alleen voordelen. Er zijn ook nadelen verbonden aan het gebruik van pneumatiek. Een belangrijk nadeel is dat het gebruiken van pneumatiek vrij kostbaar is. Het installeren van een pneumatisch systeem valt echter wel mee maar de compressor gebruikt zelf veel energie. Deze moet namelijk constant luchtdruk creëren en heeft daarvoor energie nodig bijvoorbeeld elektriciteit. Daarnaast maakt de compressor veel lawaai en ook de verschillende componenten waaronder de pneumatische cilinders. Tot slot bestaat er de kans dat pneumatische slangen gaan knappen waardoor de druk in het systeem wegvalt.
Toepassing pneumatica
Vanwege de hiervoor genoemde voordelen wordt pneumatica breed toegepast in de machinebouw. Hierbij kun je denken aan de toepassing van pneumatica in verschillende machines waardoor kleppen in beweging kunnen worden gebracht. Vooral in de voedingsmiddelentechnologie en de zuivelindustrie worden veel pneumatische machines toegepast. Daarnaast worden ook voor het openen en sluiten van treindeuren en busdeuren pneumatische systemen gebruikt. Verder zijn er verschillende gereedschappen die werken op basis van pneumatiek. Denk hierbij aan een pneumatische boorhamer of pneumatische momentsleutel. Deze machines kunnen in werkplaatsen worden gebruikt en zijn over het algemeen heel bedrijfszeker.