Conocimientos necesarios para entender la neumática e hidráulica, y ser capaz de diseñar circuitos.

1. SISTEMAS NEUMATICOS E
HIDRAULICOS
Elementos componentes y
circuitos típicos de potencia y
control

2. 1.- Introducción.
2.- Generalidades de los Sistemas Neumáticos e Hidráulicos.
3.- Conceptos básicos relacionados.
3.1.- Propiedades de los fluidos.
3.2.- Magnitudes y principios fundamentales.
4.- Sistemas neumáticos.
4.1.- Producción del aire comprimido.
4.2.- Elementos de tratamiento del aire comprimido.
4.3.- Elementos de consumo en circuitos neumáticos. RECEPTORES
4.4.- Elementos de control en circuitos neumáticos.
4.5.- Circuitos neumáticos simples.
4.6.- Símbolos de elementos de uso frecuente en neumática.
5.- Sistemas hidráulicos.
5.1.- Grupo de accionamiento.
5.2.- Elementos de transporte.
5.3.- Elementos de distribución, regulación y control. Válvulas.
5.4.- Elementos de trabajo.
5.5.- Circuitos característicos de aplicación.
5.6.- Símbolos de elementos de uso frecuente en neumática.

3. 1.INTRODUCCIÓN
La Neumática y la Hidráulica tratan de las leyes que rigen el comportamiento y
el movimiento de los gases y de los líquidos, respectivamente, así como de
los problemas que plantea su utilización.
Las diferencias entre ambas vienen marcadas por la naturaleza de los fluidos :
•Los sistemas hidráulicos se emplean, por lo general, en aquellas
situaciones en que se requiera una fuerza elevada.
•Por el contrario, la neumática se utiliza preferentemente en la
automatización de procesos.
En la actualidad, los sistemas hidráulicos y neumáticos se
encuentran presentes en automóviles, aeronaves, máquinas-herramientas,
maquinaria de construcción ..., y en casi cualquier tipo de aplicaciones
industriales

4. 2.Generalidades de los Sistemas
Neumáticos e Hidráulicos.
Las diferencias entre ambas vienen marcadas por la naturaleza de los
fluidos que se consideran: aire (muy compresible) y aceite o similares (casi
incompresibles).
La Neumática se puede considerar adecuada para fuerzas no superiores a
las 3 Tn., aunque su ámbito preferente de utilización se extiende hasta
fuerzas menores de 1,2 Tn., con desplazamientos rápidos. También EN
pequeños motores, como es el caso de herramientas portátiles, o de
motores de alta velocidad que pueden alcanzar las 500.000 r.p.m.
Su campo de aplicación abarca procesos de control de calidad, etiquetado,
embalaje, herramientas, etc. en todo tipo de industrias.
La Hidráulica es apropiada para grandes esfuerzos tanto en actuadores
lineales como en motores de par elevado, y permite un control exacto de
velocidad y parada.
Su utilización se extiende a las industrias metalúrgicas, a las máquinas-
herramientas, prensas, maquinaria de obras públicas, industria naval y
aeronáutica, sistemas de transporte, etc..

5. EN TODO SISTEMA NEUMÁTICO O HIDRÁULICO DISTINGUIREMOS:
•Elementos generadores de energía. Se ha de conseguir que el fluido
transmita la energía necesaria para el sistema. En los sistemas neumáticos se
utiliza un compresor, mientras que en el caso de la hidráulica se recurre a una
bomba.
•Elemento de tratamiento de los fluidos. En el caso de los sistemas
neumáticos, debido a la humedad existente en la atmósfera, es preciso proceder
al secado del aire antes de su utilización. Los sistemas hidráulicos trabajan en
circuito cerrado, y por ese motivo necesitan disponer de un depósito de aceite y
en los dos tipos de sistemas, deberán ir provistos de elementos de filtrado y
regulación de presión.
•Elementos de mando y control. Se encargan de conducir de forma
adecuada la energía comunicada al fluido en el compresor o en la bomba hacia
los elementos actuadores.
• Elementos actuadores. Son los elementos que permiten transformar la
energía del fluido en movimiento, en trabajo útil. Existen dos grandes grupos:
cilindros, en los que se producen movimientos lineales y motores, en los que
tienen lugar movimientos rotativos.

6. 3. Conceptos básicos
3.1 Propiedades de los fluidos
Los fluidos no mantienen su forma sino que fluyen, debido a que las
fuerzas de cohesión entre sus moléculas son muy pequeñas, de
manera que éstas pueden desplazarse unas respecto a otras. Esta
es la razón por la que adoptan la forma del recipiente que los
contiene.
LOS LÍQUIDOS fluyen bajo la acción de la GRAVEDAD hasta que
ocupan las regiones más bajas posibles de los recipientes que lo
contienen.
LOS GASES se EXPANDEN hasta llenar por completo los
recipientes cualquiera que sea su forma. A diferencia de los
líquidos, los gases se pueden comprimir y expandir fácilmente.
Entonces el comportamiento de líquidos y gases es análogo en
conductos cerrados (tuberías); pero no en conductos abiertos
(canales).

7. 3.1 Magnitudes y principios fundamentales I
Presión. Conceptos fundamentales.
La presión ejercida por un fluido, ya sea líquido o gaseoso, sobre la
superficie de las paredes del recipiente que lo contienen, y viceversa, es el
cociente entre la fuerza aplicada y la superficie que recibe su acción.
P = F/S
Caudal. Conceptos fundamentales.
El caudal se define como el volumen de fluido que atraviesa por unidad de
tiempo una sección transversal de una conducción
V S ⋅l
Q= = = S ⋅v
t t
Leyes fundamentales en los fluidos.
principio fundamental de la Hidrostática La presión aplicada, sobre un punto
de una masa de fluido confinado, se transmite íntegramente en todas las
direcciones y ejerce fuerzas iguales sobre áreas iguales, actuando estas
fuerzas normalmente a las paredes del recipiente.
F1 F
= 2
S1 S2

8. 3.1 Magnitudes y principios fundamentales II
Ecuación de continuidad.
Si la tubería a lo largo de la cual circula el fluido tiene dos secciones diferentes
S1 y S2 , en las cuales el fluido, con una densidad d1 y d2 , posee las
velocidades respectivas v1 y v2 , se establece que:
S 1 ⋅ v1 ⋅ d 1 = S 2 ⋅ v 2 ⋅ d 2 = cte
Si el fluido es incompresible (caso de los líquidos), d1 = d2 = d , con lo que la
expresión anterior resulta:
S 1 ⋅ v1 = S 2 ⋅ v 2 = cte
Ecuación de Bernoulli.
El Principio de Bernoulli afirma que la suma de las energías cinética, potencial
y de presión, en distintos puntos de un fluido en movimiento estacionario
que recorre un tubo inclinado, debe ser constante
P1 v12 2
P2 v 2
h1 + + = h2 + + =H
dg 2 g dg 2 g
Ecuación de los gases perfectos
PV = n RT

9. 4. Sistemas Neumáticos
• Producción del aire comprimido.
• Elementos de tratamiento del aire
comprimido.
• Elementos de consumo en circuitos
neumáticos.
• Regulación y control.

10. 4.1 Producción de aire comprimido
Para generar el aire comprimido :
COMPRESORES
REFRIGERADOR.
SECADOR

11. Producción de aire comprimido I
Compresores
Los compresores elevan la presión del aire hasta el valor adecuado
para su utilización.
Energía exterior -> energía de presión
En el funcionamiento de un compresor aparecen dos magnitudes:
• La presión que se comunicará al aire,
• El caudal que el compresor es capaz de proporcionar.
Existen dos tipos:
• Los compresores volumétricos. En ellos el aire que entra en un
volumétricos
recipiente hermético es reducido a un volumen inferior al que tenía,
aumentando su presión (Ley de Boyle-Mariotte).
• Los compresores dinámicos. El aire aspirado aumenta su velocidad
dinámicos
a medida que pasa por las distintas cámaras, transformándose su
energía cinética en energía de presión.

12. Producción de aire comprimido II
compresores
Compresores
Volumétricos
De embolo
De una etapa
De dos etapas
De varias etapas
Rotativos
Paletas
Tornillos
Dinámicos
Centrífugos

13. Producción de aire comprimido III
Refrigerador y secado
Refrigerador. El aire comprimido
alcanza temperaturas bastante
altas, por lo que es necesario
refrigerarlo, para dejarlo a uno
25ºC.
Secador. Tiene por objeto reducir el
contenido de vapor de agua
existente en el aire.
Secador por absorción

14. 4.2 Elementos de tratamiento del aire comprimido
TIENEN COMO MISIÓN SUMINISTRAR EL AIRE COMPRIMIDO EN LAS
MEJORES CONDICIONES POSIBLES PARA SU UTILIZACIÓN
POSTERIOR.
El aire comprimido debe estar libre de impurezas (partículas en suspensión,
agua, aceite), regulado a la presión deseada de utilización y adecuadamente
lubrificado en aquellos lugares donde sea preciso.
Los elementos de tratamiento del aire comprimido son:
Filtros.
Reguladores de presión.
Lubricadores.
Lubricadores

15. Elementos de tratamiento del aire comprimido II
FILTROS
LOS FILTROS TIENEN COMO MISIÓN
DEPURAR EL AIRE COMPRIMIDO.
El polvo y vapor de agua si llegan hasta los
puntos de consumo de aire comprimido, pudiendo
ocasionar serios deterioros.
Funcionamiento
El aire, entra en el filtro por la parte superior y
sufre un centrifugado por efecto del deflector de
aletas, de esta manera las partículas más gruesas
y las gotas de agua se proyectan contra la pared
interna de la cuba y se depositan en la parte
inferior. Las partículas sólidas más finas son
detenidas por medio del elemento filtrante.

16. Elementos de tratamiento del aire comprimido III
REGULADORES DE PRESIÓN
LA MISIÓN DEL REGULADOR DE PRESIÓN ES
MANTENER CONSTANTE EL VALOR DE LA
MISMA.
Funcionamiento
Se basa en bloquear o dejar pasar el aire
comprimido a través de un obturador, cuya
apertura o cierre se consigue por medio de un
vástago accionado por una membrana o por un
pistón en equilibrio entre dos fuerzas. La
regulación de la presión consiste en la mayor o
menor apertura de la válvula de asiento, que
dispone de un muelle que evita oscilaciones.

17. Elementos de tratamiento del aire comprimido IV
LUBRICADORES
Como las automatizaciones neumáticas se
realizan por medio de componentes que
poseen órganos mecánicos móviles y que, por
tanto, están sujetos a rozamientos, resulta
necesario proceder a la lubricación de los
mismos.
Funcionamiento
La lubricación se suele llevar a cabo mediante
el aire comprimido, que es el que produce el
movimiento de los órganos mecánicos. De esta
manera, el lubricador aporta aceite a los
elementos móviles, disminuyendo así el
rozamiento y evitando la oxidación.

18. 4.3 RECEPTORES
SON LOS ELEMENTOS QUE PERMITEN TRANSFORMAR LA ENERGÍA
COMUNICADA AL AIRE POR EL COMPRESOR EN ENERGÍA ÚTIL.
Se pueden dividir en dos grandes grupos:
Elementos alternativos o cilindros.
Elementos rotativos o motores.

19. RECEPTORES II
Cilindros
De simple efecto
De doble efecto

20. RECEPTORES III
Motores
De pistones
Paletas
Turbinas

21. 4.4 ELEMENTOS DE CONTROL
Se llaman Válvulas a los elementos encargados de controlar la energía que se
transmite a través del fluido hacia los elementos de consumo, tanto la
presión como el caudal del aire comprimido.
TRES TIPOS FUNDAMENTALES
Válvulas de control de dirección (distribuidores).
Válvulas de control de caudal
Válvulas de control de presión

22. ELEMENTOS DE CONTROLII
Válvulas de control de dirección (distribuidores).
Son los elementos que gobiernan la dirección y el sentido en que debe
circular el aire comprimido, según los casos, y en unas ocasiones se debe
permitir el paso libre del fluido y en otras cortarlo totalmente.
Se definen por dos características:
Nº de vías u orificios: Representa el número de agujeros que tiene una
válvula, tanto de entrada como de salida.
Nº de posiciones: Generalmente tienen dos posiciones, una que define el
estado de reposo y otra el estado de trabajo, aunque algunas aplicaciones
exigen el empleo de tres posiciones, que implica el empleo de una posición
neutra central.

23. ELEMENTOS DE CONTROLII
Válvulas de control de dirección (distribuidores).
Identificación de orificios
Son los elementos que gobiernan la dirección y el sentido en que debe
circular el aire comprimido, según los casos, y en unas ocasiones se debe
permitir el paso libre del fluido y en otras cortarlo totalmente.
Se definen por dos características:
Nº de vías u orificios: Representa el número de agujeros que tiene una
válvula, tanto de entrada como de salida.
Nº de posiciones: Generalmente tienen dos posiciones, una que define el
estado de reposo y otra el estado de trabajo, aunque algunas aplicaciones
exigen el empleo de tres posiciones, que implica el empleo de una posición
neutra central.
Alimentación de ENTRADA (compresor) ......... P
Circuitos de trabajo ........................................... A, B, C, .....
Escape a la atmósfera ....................................... R, S, T, .....
Conexiones de pilotaje ...................................... X, Y, Z, .....

24. Válvulas de control de dirección (distribuidores).

25. ELEMENTOS DE CONTROL
Válvulas de control de caudal
Antiretorno
Reguladora de caudal
Unidireccional
Bidireccional

26. ELEMENTOS DE CONTROL
Válvulas de control de presión
ACTÚA SOBRE LA PRESIÓN DEL AIRE
MANTENIÉNDOLA REGULADA DESDE UN
VALOR NULO HASTA OTRO MÁXIMO QUE
CORRESPONDE AL VALOR DE LA PRESIÓN
DE ALIMENTACIÓN.
La regulación se realiza por medio del ascenso o
descenso de un elemento roscado.
Finalidades:
• Como válvula de seguridad en los equipos
generadores de aire comprimido, (válvula de
descarga).
• Para alimentar elementos que trabajan a
presiones diferentes (válvula de secuencia).
• Para mantener la presión de alimentación
estabilizada en un determinado valor.

27. 4.5 CIRCUITOS NEUMÁTICOS SENCILLOS

29. 4.6
S
I
M
B
O
L
O
G
Í
A

30. Equipos de linea
Líneas de fluido
Grupos de acondicionamiento
Actuadores Accesorios

31. 5.Sistemas hidráulicos
Las instalaciones hidráulicas constan de:
• Grupo de accionamiento
• Elementos de transporte
• Elemento de trabajo
• Regulación y control.

32. VENTAJAS
Las ventajas de las instalaciones hidráulicas :
• Fácil regulación de la velocidad (incompresibilidad de los
líquidos).
• Posibilidad de inversión instantánea de los mecanismos
hidráulicos.
• Posibilidad de efectuar grandes esfuerzos con
componentes de reducido tamaño (trabajo a altas
presiones).
• Detención en cualquier posición de los actuadores
hidráulicos (incompresibilidad de los líquidos).
• Fácil protección del sistema ante las sobrecargas (con el
uso de válvulas limitadoras de presión).

33. 5.1 Grupo de accionamiento
E. mecánica -> E. Hidráulica
B. engranajes
B. De tornillo
B pistones
B. Paletas

34. 5.2 Elementos de transporte
El TRANSPORTE del líquido se realiza por medio de
TUBERÍAS.
Aquéllas que forman el circuito de potencia se representan
mediante una línea continua
Los circuitos auxiliares para el control de alguna válvula se
simbolizan por medio de una línea de trazos

35. 5.3 Regulación y Control
Las válvulas son los elementos que sirven para gobernar los sistemas
hidráulicos.
VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS Rotativas, axiales, piloto,
electroválvulas, antirretorno.
VÁLVULAS REGULADORAS DE Estranguladoras, temporizadoras,
CAUDAL parada-marcha.
VÁLVULAS REGULADORAS DE De seguridad, de derivación,
PRESIÓN productoras de presión.

36. Válvulas distribuidoras
2/2 3/2
4/2
4/3
5/2
V inversión rotativa

37. Reguladoras de caudal
V. caudal fijo.
V. caudal variable.
variable
Reguladora de caudal con
antiretorno

38. Reguladoras de Presión
Reguladora de Presión Limitadora de presión

39. 5.4 Actuadores
• Cilindros
• Motores

40. Cilindros
C. De simple efecto C. De doble efecto

41. Motores hidraulicos
M de paletas
M de Engranajes
M de pistones

42. 6.5 Circuitos hidraulicos
Accionamiento de un cilindro de Accionamiento de un cilindro
simple efecto de doble efecto con v 4/2

43. Ejemplos II
Mando de Cilindro de doble Regulación de velocidad de
efecto con válvula 4/3 mando de un cilindro

44. Símbolos Hidráulicos

45. EJERCICIOS
EJERCICIOS
TEMA 61