Trabajo escrito sobre neumática e hidráulica tomando en cuenta los puntos más relevantes en un resumen conciso

1. UNIVERSIDAD DE PANAMÁ
FACULTAD DE INFORMÁTICA, ELECTRÓNICA Y COMUNICACIÓN
INGENIERÍA MECATRÓNICA
Circuitos hidráulicos y neumáticos
Investigación Individual
Trabajo final-Examen
Integrante:
Brayan Moreno, 8-946-1716
Profesor: Mario Gallardo
Fecha de entrega:

2. Contenido
INTRODUCCIÓN A LA NEUMÁTICA...................................................................................................... 4
Ventajas y desventajas de la neumática. ........................................................................................ 4
Aplicaciones cotidianes e industriales de la neumática................................................................... 5
Producción de aire comprimido: tipos de comprensores, ventajas y desventajas, principio de
operación......................................................................................................................................... 6
Tipos de comprensores................................................................................................................... 7
Ventajas y desventajas.................................................................................................................. 10
Principio de operación .................................................................................................................. 10
Puntos de eliminación de condensado: deposito. Secadores, red de distribución, unidad de
mantenimiento.................................................................................................................................. 11
Unidad de mantenimiento............................................................................................................ 14
Regulador de presión .................................................................................................................... 14
Elementos de trabajo: Rotativo y Lineales........................................................................................ 15
Elementos de control de: dirección, presión y caudal...................................................................... 17
Temporizadores neumáticos: al trabajo y al reposo......................................................................... 19
CARACTERISTICAS.......................................................................................................................... 20
Funcionamiento ............................................................................................................................ 20
Elaboración de circuitos básicos de control neumático.................................................................... 21
DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINATORIOS Y SECUENCIALES NEUMÁTICOS ...................................... 21
Circuitos combinatorios. ............................................................................................................... 22
OPERACIÓN LÓGICA AND (Y)..................................................................................................... 22
OPERACIÓN LOGICA OR ............................................................................................................ 23
FUNCIÓN NOT (NO)................................................................................................................... 23
Método de cascada........................................................................................................................... 24
Método paso a paso.......................................................................................................................... 26
RESOLUCIÓN POR ESTE MÉTODO ................................................................................................. 27
Método de GRAFCET......................................................................................................................... 29
Método de tabla de estado............................................................................................................... 31
INTRODUCCION A LA NEUMATICA.................................................................................................... 32
Aplicaciones cotidianas e industriales de la hidráulica..................................................................... 32
Ventajas y desventajas de la hidráulica ............................................................................................ 34
Características de los fluidos hidráulicos .......................................................................................... 35
Centrales hidráulicas, características y partes principales................................................................ 37

3. Ventajas e inconvenientes de las centrales hidroeléctricas ............................................................. 38
Bombas Hidráulicas: Principio de funcionamiento y partes principales........................................... 38
¿Qué es una bomba hidráulica...................................................................................................... 38
¿Para que sirve una bomba hidráulica?........................................................................................ 38
¿Como funciona una bomba hidráulica? .................................................................................. 39
Intercambiadores de calor ................................................................................................................ 40
Acumuladores hidráulicos................................................................................................................. 41
Funcionamiento del acumulador hidráulico. ................................................................................ 42
Tipos de acumuladores. ................................................................................................................ 42
Partes principales y principio de funcionamiento de actuadores hidráulicos.................................. 43
Tipos de actuadores...................................................................................................................... 44
Partes principales y principio de funcionamiento de las válvulas de control de presión................. 50
¿Qué es la válvula de control de presión? .................................................................................... 50
Principio de funcionamiento..................................................................................................... 50
Características de la válvula de control de presión................................................................... 50
Ventajas de las válvulas de control de presión......................................................................... 51
PARTES DE LA VÁLVULA DE CONTROL. ..................................................................................... 51
válvulas limitadoras de presión................................................................................................. 51
VÁLVULA REDUCTORA DE PRESIÓN.......................................................................................... 53
FUNCIONAMIENTO DE LA VÁLVULA REDUCTORA DE PRESIÓN................................................ 53
VALVULA REDUCTORA DE PRESION Y CAVITACION.................................................................. 54
Partes principales y principio de funcionamiento de las válvulas de control de dirección. ............. 56
VÁLVULAS DE GLOBO O ASIENTO ................................................................................................. 58
Válvula Direccional de Corredera.................................................................................................. 59
DIAGRAMAS DE CIRCUITOS............................................................................................................... 62
Diagrama esquemático hidráulico completo................................................................................ 64
Electrohidráulica: .............................................................................................................................. 66
¿Qué es electrohidráulico? ........................................................................................................... 66
Elementos eléctricos de control y detección: Pulsadores, selectores y elementos de protección
(sobrecarga y sobre corriente).......................................................................................................... 67
Indicadores acústicos y luminosos.................................................................................................... 69
Relevadores....................................................................................................................................... 70
Reveladores temporizados................................................................................................................ 73

4. Interruptores de limite...................................................................................................................... 75
Sensores electrónicos........................................................................................................................ 77
Válvulas electroneumáticas y electrohidráulicas: biestables, monoestables y doble monoestables
........................................................................................................................................................... 78
Diseño y elaboración de circuitos básicos......................................................................................... 80
INTRODUCCIÓN A LA NEUMÁTICA y HIDRAULICA
La neumática es el uso de aire y gases para generar presión. La neumática es la tecnología que
emplea un gas (normalmente aire comprimido) como modo de transmisión de la energía necesaria
para mover y hacer funcionar mecanismos y/o máquinas. Mientras que en la hidráulica son los
fluidos (líquidos y gases) los que se utilizan para la transmisión de potencia en la neumática es solo
el aire comprimido
La hidráulica es la parte da la Física que estudia la mecánica de los fluidos; analiza las leyes que
rigen el movimiento de los líquidos y las técnicas para el mejor aprovechamiento de las aguas. La
hidráulica se divide en dos partes: la hidrostática, encargada de lo relacionado con los líquidos en
reposo; y la hidrodinámica que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento. La
hidráulica se fundamenta en las siguientes consideraciones: los líquidos son isótropos, es decir,
manifiestan las mismas propiedades físicas en todas las direcciones; son incompresibles y
totalmente fluidos; circulan en régimen permanente toda vez que sus moléculas atraviesan una
sección de tubería a la misma velocidad y de manera continua, porque las moléculas en íntimo
contacto transmiten íntegramente de una a otra las presiones que reciben. Mediante el cálculo
matemático, el diseño de modelos a pequeña escala y la experimentación con ellos, es posible
determinar las características de construcción que deben tener las presas, puertos, canales, tuberías
y las máquinas hidráulicas, como el gato y la prensa. En esta unidad nos dedicaremos al estudio de
la hidrostática.
Ventajas y desventajas de la neumática.
Ventajas
• El aire se puede obtener fácilmente y es abundante en la tierra.
• No es explosivo, por lo tanto, no hay riesgo de chispas.
• Los elementos del circuito neumático pueden trabajar a velocidades bastante altas
y se pueden regular bastante fácilmente.
• El trabajo con aire no daña los componentes del circuito por ejemplo por golpe de
ariete.

5. • Los cambios de temperaturas no afectan de forma significativa en el trabajo.
• Energía limpia.
• Se pueden hacer cambios de sentido de forma instantánea.
• Las fuerzas se pueden manipular.
• Funciona con mecanismos y energía limpia
Desventajas
• Si el circuito es muy largo se producen pérdidas de carga considerables.
• Para poder recuperar el aire previamente utilizado se necesitan instalaciones
especiales.
• Las presiones a las que se trabaja habitualmente no permiten obtener grandes
fuerzas y cargas.
• Bastante ruido al descargar el aire utilizado a la atmósfera • Pueden ser una
fuente de energía de gran costo económico.
• No se pueden obtener velocidades uniformes.
Aplicaciones cotidianes e industriales de la neumática.
Los sistemas neumáticos en la industria consumen aire comprimido muy abundante con
presión determinada de acuerdo con el trabajo, por lo que para generar aire comprimido
se utilizan compresores que sirven para conseguir la presión de aire conveniente para
funcionar.
La neumática ya sea industrial o general sirve para varios fines, los cuales son los
siguientes:
• Minería
• Tecnología militar
• Aeronáutica
• Órganos tubulares
• Frenos de aire en una amplia variedad de vehículos de transporte, incluyendo
trenes
• Pistolas de clavos neumática de carpintero o llaves eléctricas usadas por los
mecánicos de automóviles.
• Sistemas de control HVAC (calefacción, ventilación y aire acondicionado)
• Martillos neumáticos utilizados por el personal de la construcción u otros
equipos de trabajo
• Estructuras inflables
• Correo neumático u otros sistemas de entrega de documentos
• Máquinas de ejercicio

6. • Compresores de aire de inflado de neumáticos en la gasolinera.
Producción de aire comprimido: tipos de comprensores, ventajas y
desventajas, principio de operación.
El aire comprimido se obtiene por medio de compresores.
Los compresores son máquinas capaces de elevar la presión del aire que aspiran de la
atmósfera hasta un valor conveniente.
En las instalaciones neumáticas se utilizan compresores capaces de crear y almacenar el
aire comprimido y de regular el suministro del circuito donde están conectados los
diferentes dispositivos que funcionan gracias al aire comprimido.
El caudal de las instalaciones neumáticas es la cantidad de aire comprimido que fluye o
circula por una sección por unidad de tiempo. Su fórmula es:
Q = V/t = (S ∙ L)/t = S
∙ v Donde:
• V – Representa el volumen del fluido que atraviesa la sección de la
tubería en m3 o litros
(l).
• S – Representa la sección de la tubería en m2.
• L – Representa la longitud de la tubería en metros.
• t – Representa el tiempo en segundos o minutos.
• v – Representa la velocidad del movimiento del fluido.
El aire es comprimido en la cámara de compresión y enviado a un depósito (o
acumulador) que dispone de una salida regulable del aire, la cual va conectada con el
circuito de la instalación neumática. Dicho depósito lleva incorporada, a su vez, otra salida
(o grifo) con el fin de eliminar el agua que genera la condensación.
Generalmente todos los compresores disponen de una serie de dispositivos de seguridad
y de control del aire comprimido, tales como:
• El regulador de presión – Se encarga de controlar la presión de trabajo
del circuito neumático, para lo cual dispone de una llave de paso y de un
manómetro que indica la presión de salida.
• El presostato – Se encarga de mantenerla presión en el interior del
depósito dentro de unos márgenes, conectando y desconectando el dispositivo
de compresión del aire según proceda. Se trata de un sistema que actúa entre
dos márgenes de presión a las órdenes del manómetro y de un sistema de
control.
• Válvula de seguridad – Cuando la presión del depósito supera una
determinada presión de calibración, se abre esta válvula y se deja escapar el aire

7. al exterior. Dicho dispositivo es de vital importancia, pues evita que el depósito
pueda romperse por exceso de presión.
Comprensor de aire con sus partes diferenciales
Tipos de comprensores.
Los compresores que se fabrican hoy día se dividen en dos grandes grupos, atendiendo a
su principio de funcionamiento: turbocompresores o compresores dinámicos y
compresores volumétricos o estáticos.
Cada uno de estos grupos se subdivide a su vez en varias clases, que se muestran en el
esquema siguiente:

8. Los turbocompresores o compresores dinámicos basan su funcionamiento en el teorema
de la cantidad de movimiento. Disponen de un órgano fundamental, denominado
impulsor, que gira sobre un eje a gran velocidad, transformando la energía mecánica que
recibe del motor de arrastre en energía cinética del fluido. Posteriormente esta energía
cinética se transforma en energía de presión.
Los compresores volumétricos o estáticos, llamados también de desplazamiento
positivo, basan su principio de funcionamiento en la ecuación de estado de gas ideal y en
el Principio de Pascal, es decir, aumentan la presión del gas gracias a la reducción de su
volumen, transmitiéndola íntegramente a todo el fluido situado aguas abajo. Estos
compresores disponen de un elemento denominado desplazador, que atrapa el gas
mediante la creación de una succión, reduce su volumen, y lo desplaza hacia la salida
donde existe una presión superior. Los compresores volumétricos se dividen a su vez en

9. alternativos y rotativos, dependiendo del tipo de movimiento que posee su órgano
desplazador.
Los compresores alternativos son los más utilizados en la industria y los servicios por sus
notables ventajas y características, que los convierten en los más económicos tanto en el
momento de su adquisición como en el de su uso. Constan, en esencia, de un cilindro
donde se desplaza alternativamente un émbolo arrastrado desde el exterior por un
vástago, o simplemente por una biela; cuando éste comienza a salir del cilindro se crea
una succión que permite la entrada del aire desde el exterior a través de una válvula,
llenándolo. Cuando el pistón regresa se reduce el volumen y se incrementa la presión del
aire hasta alcanzar un valor en el que se abre una válvula que conecta el cilindro con el
servicio
En determinados compresores de prestaciones reducidas el pistón es sustituido por una
membrana, que, desplazada alternativamente, crea la succión y la compresión dentro de
una cámara. Reciben el nombre de compresores de membrana.
Los compresores volumétricos rotativos disponen de un cuerpo o carcasa generalmente
cilíndrica, dentro del cual están dispuestas unas piezas móviles giratorias de una forma
variada. Estas piezas crean unos recintos que en primer término atrapan el aire mediante
succión, para luego disminuir su volumen, elevar su presión y al mismo tiempo
desplazarlo hacia su salida, en contacto con una zona de mayor presión. Entre este tipo
de compresores cabe citar los de paletas y los de tornillo como los más importantes.

10. Esquema de un compresor de paleta Esquema compresor de tornillo
Ventajas y desventajas
Las ventajas que podemos destacar del aire comprimido son:
• Es abundante (disponible de manera ilimitada).
• Transportable (fácilmente transportable, además los conductos de
retorno son innecesarios).
• Se puede almacenar (permite el almacenamiento en depósitos).
• Resistente a las variaciones de temperatura.
• Es seguro, antideflagrante (no existe peligro de explosión ni incendio).
• Limpio (lo que es importante para industrias como las químicas,
alimentarias, textiles, etc.).
• La velocidad de trabajo es alta.
Las mayores desventajas que posee frente a otros tipos de fuente de energía son:
• Necesita de preparación antes de su utilización (eliminación de
impurezas y humedad).
• Debido a la compresibilidad del aire, no permite velocidades de los
elementos de trabajos regulares y constantes.
• Los esfuerzos de trabajo son limitados (de 20 a 30000 N).
• Es ruidoso, debido a los escapes de aire después de su utilización.
• Es costoso. Es una energía cara, que en cierto punto es compensada por
el buen rendimiento y la facilidad de implantación.
Principio de operación
La basa su funcionamiento en transformar energía eléctrica en energía mecánica. La
energía eléctrica se genera por un motor eléctrico o de combustión, y la energía mecánica
(resultado del proceso) pasa antes por ser energía neumática, que se da al comprimir el
aire a una presión concreta (la que necesite la herramienta o máquina).
Existen, también, otro tipo de compresores con transmisión por correa. Estos permiten
mayor potencia y hacer frente a trabajos más duros dentro del sector industrial.

11. Puntos de eliminación de condensado: deposito. Secadores, red de
distribución, unidad de mantenimiento.
La eliminación del condensado es necesaria en todo intercambio de calor y equipos de proceso para
conseguir condiciones de operaciones estables, mejorando la eficacia y prolongando la vida del
equipo. La eliminación efectiva del condensado evita:
• Control de temperatura inestable
• Problemas de calidad del producto
• Corrosión excesiva de las superficies de
• calentamiento
• Golpes de ariete
• Funcionamiento ruidoso
• Daños al equipo
Deposito
El acumulador o depósito tiene la función de estabilizar el suministro de aire comprimido. Compensa
las oscilaciones de presión en la red de tuberías, a medida que se consume aire comprimido. Gracias
a la gran superficie del acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este motivo, en el
acumulador se desprende directamente una parte de la humedad del aire en forma de agua.
El depósito debe: Ubicarse en un lugar fresco, lo más cerca posible del compresor, preferentemente
fuera del edificio donde pueda disipar parte del calor producido en la compresión.
Ser firmemente anclado al piso, para evitar vibraciones debidas a las pulsaciones del aire.
Secadores
Para el tratamiento del aire a la salida del depósito se utilizan distintos tipos de secadores tales
como:
• Secadores por absorción
• Secadores por adsorción
• Secadores frigoríficos
Secadores por absorción:
Responden a esta denominación aquellos secadores que efectúan el secado mediante un
absorbente solido de elevada porosidad tal como: silicagel, alumina, carbón activado, etc.
Estas sustancias se saturan y deben ser regeneradas periódicamente a través de un adecuado
proceso de reactivación

12. Secado por adsorción
Normalmente este tipo de secador utiliza pastillas desecantes de composición química y granulado
sólido altamente higroscópico, que se funden y licuan al ir reteniendo el vapor de agua contenido
en el flujo a secar. Son de costo inferior a los secadores frigoríficos y de adsorción, pero la calidad
del aire obtenido es inferior a aquellos. Debe reponerse periódicamente la carga del producto
químico empleado.
Secadores frigoríficos
El aire comprimido que entra al secador se pre-enfría en el intercambiador aire/aire y seguidamente
se introduce en el evaporador donde se enfría hasta alcanzar la temperatura del punto de rocío
deseado. A continuación, entra en el evaporador donde el agua condensada es separada y evacuada
por la purga automática. Antes de salir del secador el aire comprimido vuelve a entrar al
intercambiador aire/aire donde es recalentado por el aire comprimido caliente de entrada.

13. Red de distribución
Cada máquina y mecanismo necesita una determinada cantidad de aire, siendo abastecido por un
compresor, a través de una red de tuberías. El trazado de ésta se realizará considerando:
• Ubicación de los puntos de consumo.
• Ubicación de las máquinas.
• Configuración del edificio.
• Actividades dentro de la planta industrial.
Considerando los puntos antes mencionados, el tendido de la red podrá hacerse según dos
disposiciones diferentes:
• En circuitos cerrados, cuando se le haga tratamiento de secado al aire del
compresor.
• En circuito abierto, cuando se haga tal tratamiento.
Cálculo de las tuberías
Tubería principal: Es aquella que sale del depósito y conduce la totalidad del caudal de aire
comprimido. Velocidad máxima recomendada = 8 m/seg.
Tubería secundaria: Son aquellas que se derivan de la principal, se distribuyen por las áreas de
trabajo y de la cual se desprenden las tuberías de servicio.
Red de distribución
Velocidad máxima recomendada = 10 a 15 m/seg.
Tuberías de servicio: Se desprenden de las secundarias y son las que alimentan a los equipos
neumáticos. Velocidad máxima recomendada = 15 a 20 m/seg.

14. Pérdida de carga: es una pérdida de energía que se va originando en el aire comprimido, ante los
diferentes obstáculos que se presentan en su recorrido hacia los puntos de utilización.
Unidad de mantenimiento
Filtros
La utilización de filtros en las bocas de utilización se hace indispensable, debiendo estar presentes
en toda instalación correctamente concebida, aun cuando se haya hecho tratamiento del aire a la
salida del compresor o del depósito. Éstos no impedirán la llegada a los puntos de consumo de
partículas de oxido, ni de pequeñas cantidades de condensado provenientes de las redes de
distribución.
Regulador de presión
En un regulador, la presión de línea, que llamaremos primaria, penetra por la boca de entrada,
siendo impedido su pasaje a la zona secundaria por una válvula de cierre, que se mantiene cerrada
por la acción de un resorte. Actuando ahora sobre la perilla de regulación, se provocará un ascenso

15. del tornillo que empujará la válvula hacia arriba, permitiendo al aire pasar a la zona de presión
regulada, llamada secundaria.
Lubricación
El aire que ingresa al lubricador es obligado a pasar por una válvula situada en el centro del canal,
de modo que ocurrirá una disminución de la presión en la sección que sigue a la válvula donde está
el tubo de dosificación. Estando el vaso a presión, a través de la válvula de presurización y debido al
descenso de presión provocado, el aceite ascenderá por el tubo de aspiración que contiene un filtro
para retener partículas, pasando por una válvula de retención a bolilla que impide su retorno,
desembocando luego en una válvula de aguja que regula el goteo en el canal de dosificación.
Elementos de trabajo: Rotativo y Lineales.
Lineales.

16. Los cilindros hidráulicos de movimiento lineal son utilizados comúnmente en aplicaciones donde la
fuerza de empuje del pistón y su desplazamiento son elevados. Los cilindros hidráulicos pueden ser
de simple efecto, de doble efecto y telescópicos.
En el primer tipo, el fluido hidráulico empuja en un sentido el pistón del cilindro y una fuerza externa
(resorte o gravedad) lo retrae en sentido contrario. El cuerpo del cilindro es la caja externa tubular
y contiene el pistón, el sello del pistón y el vástago. “Calibre” es el término usado para indicar el
diámetro del pistón. El extremo del pistón del cilindro (algunas veces llamado “extremo ciego”) se
conoce como el extremo de la cabeza. El extremo desde el cual el vástago se extiende y se retrae se
conoce como el extremo del vástago.
El cilindro de acción doble utiliza la fuerza generada por el fluido hidráulico para mover el pistón en
los dos sentidos, mediante una válvula de solenoide. El cilindro de acción doble es el accionador
hidráulico más común utilizado actualmente y se usa en los sistemas del implemento, la dirección y
otros sistemas donde se requiera que el cilindro funcione en ambas direcciones. Puesto que los
cilindros con vástago de acoplamiento son los cilindros de acción doble más comunes, se tiene en
cuenta las pautas de la National Fluid Power Association (NFPA) para fijar las normas de calibre, tipo
de montaje y dimensiones generales del cilindro. Esto permite usar los cilindros con vástago de
acoplamiento de diferentes fabricantes, si tienen la misma descripción de diseño. Sin embargo,
recuerde que, aunque los cilindros pueden tener el mismo calibre, su calidad puede ser diferente.

17. El cilindro telescópico contiene otros de menos diámetro en su interior y se expanden en etapas,
son muy utilizados en grúas. Está constituido por los tubos cilíndricos y vástago de émbolo. En el
avance sale primero el émbolo interior, siguiendo desde dentro hacia fuera los siguientes vástagos
o tubos. La reposición de las barras telescópicas se realiza por fuerzas externas. La fuerza de
aplicación está determinada por la superficie del émbolo menor.
Rotativos
El motor hidráulico convierte la energía hidráulica en energía mecánica. El motor hidráulico usa el
flujo de aceite enviado por la bomba y lo convierte en un movimiento rotatorio para impulsar otro
dispositivo (por ejemplo, mandos finales, diferencial, transmisión, rueda, ventilador, otra bomba,
etc.). Varios tipos de motores hidráulicos se usan en la industria. Proporcionan una velocidad
determinada relativamente constante a través de su variada gama de presiones. Cuando alcanzan
su máximo par, su velocidad cae rápidamente debido a que el fluido hidráulico se escapa a través
de una válvula de alivio dejando el motor sin alimentar. Entre los tipos de motores hidráulicos se
encuentran: los motores de paletas, de pistón axial o radial, de engranajes y gerotor.
Elementos de control de: dirección, presión y caudal
En los circuitos neumáticos existen una serie de elementos encargados de controlar la energía que
se transmite a través del fluido hacia los elementos de consumo. Estos elementos de control se
designan con el nombre de válvulas.
Según la función que realizan, se pueden distinguir tres tipos fundamentales de válvulas:
• Válvulas de control de dirección: con ellas se seleccionan los elementos hacia los
que se dirige el fluido. Interrumpen, dejan pasar o desvían un flujo con un caudal o presión
definidos.

18. • Válvulas de control de caudal: Transmiten una presión de un punto a otro en un
tiempo variable, regulando la cantidad y el sentido de circulación del fluido que las
atraviesa.
• Válvulas de control de presión: mantienen constante la presión del fluido a partir
del punto en el que se encuentran colocadas en el circuito neumático.
Las válvulas de control de caudal dosifican la cantidad de fluido que pasa por ellas en la unidad del
tiempo. Según que regulen el caudal en uno o en los dos sentidos de circulación del fluido, estas
válvulas pueden ser:
- Reguladores unidireccionales

19. - Reguladores bidireccionales
Temporizadores neumáticos: al trabajo y al reposo
TEMPORIZADORES O RELES DE TIEMPO.
Son dispositivos los cuales abren o cierran determinados contactos, llamados contactos
temporizados, después de cierto tiempo, debidamente preestablecido.
1. TEMPORIZADOR AL TRABAJO. (on delay)
son Aquellos contactos temporizados actúan después de cierto tiempo de que se ha energizado. En
el momento de energizar el temporizador, los contactos temporizados que tiene siguen en la misma

20. posición de estado de reposo y solamente cuando ha transcurrido el tempo programado, cambian
de estado, es decir que el contacto NA se cierra y el contacto NC se abre.
CARACTERISTICAS
· Los contactos cambian de posición pasado el tiempo prefijado
· Retornan a la posición de reposo cuando se desactiva la bobina
· La bobina tiene que estar más tiempo alimentada que el tiempo prefijado
· Los contactos instantáneos cambian de posición con la alimentación de la bobina
Funcionamiento
En un temporizador al trabajo los contactos temporizados cambian de posición pasado un tiempo,
prefijado previamente, y vuelven a la posición de reposo cuando la bobina se desactiva.
En el caso de que la bobina este menos tiempo activado que el tiempo prefijado, los contactos
temporizados no cambiaran de posición. Los contactos instantáneos cambian de posición con la
alimentación de la bobina como en un relé normal.
2. TEMPORIZADOR AL REPOSO. (off delay)
este tipo de temporizador, los contactos temporizados actúan como temporizados después de
cierto tiempo de haber sido des energizado. Cuando se energiza el temporizador, sus contactos
temporizados actúan inmediatamente como si fueran contactos instantáneos, manteniéndose en
esa posición todo el tiempo que el temporizador esté energizado.
CARACTERISTICAS
· Los contactos cambian de posición cuando se alimenta la bobina
· Retornan a la posición de reposo cuando se desactiva la bobina y transcurre el tiempo prefijado
· La bobina basta con que este un instante alimentado, pulso.
· Los contactos instantáneos cambian de posición con la alimentación de la bobina Funcionamiento
En un temporizador al reposo los contactos temporizados cambian al alimentar la bobina y vuelven
a la posición de reposo pasado un tiempo, prefijado previamente, desde que se quita la alimentación
de la bobina.
Con que se alimente un mínimo instante de tiempo la bobina el temporizador funciona y los
contactos cambian de posición.
Los contactos instantáneos cambian de posición con la alimentación de la bobina como en un relé
normal.

21. Elaboración de circuitos básicos de control neumático
Un circuito neumático es un dispositivo formado por un conjunto de elementos unidos entre sí a
través de los cuales puede circular el aire comprimido.
Está formado por una serie de componentes: grupo compresor, tuberías, actuadores neumáticos,
elementos de distribución y elementos auxiliares.
- El grupo compresor se encarga de suministrar la presión necesaria al aire para que
este pueda circular por el circuito.
- Las tuberías canalizan el caudal de aire hasta los elementos de trabajo.
- Los actuadores neumáticos son los encargados de desarrollar el trabajo. Se
denominan genéricamente cilindros.
- Los elementos de distribución permiten o impiden el paso de aire y, de este modo.
lo suministran a los distintos elementos de trabajo. Son las válvulas.
- Los elementos auxiliares desempeñan diversas funciones: protección, regulación.
etc.
Destacan los dispositivos antirretornos y los reguladores de caudal.
DISEÑO DE CIRCUITOS COMBINATORIOS Y SECUENCIALES
NEUMÁTICOS

22. Circuitos combinatorios.
Los sistemas combinacionales están formados por un conjunto de compuertas interconectadas cuya
salida, en un momento dado, esta únicamente en función de la entrada, en ese mismo instante. Por
eso se dice que los sistemas combinacionales no cuentan con memoria.
Un circuito combinatorio es un arreglo de compuertas lógicas con un conjunto de entradas y salidas.
Las “n” variables de entrada binarias vienen de una fuente externa, las "m" variables de salida van
a un destino externo, y entre estas hay una interconexión de compuertas lógicas. Un circuito
combinatorio transforma la información binaria de los datos de entrada a los datos de salida
requeridos.
El análisis de un circuito combinatorio comienza con un diagrama de circuito lógico determinado y
culmina con un conjunto de funciones booleanas o una tabla de verdad. Los pasos para desarrollar
un circuito combinatorio son:
• Establecer el problema.
• Se asignan letras a las variables de entrada y salida.
• se deriva la tabla de verdad que define la relación entre entradas y salidas.
• Se obtienen las funciones booleanas simplificadas para cada salida.
• Se traza el diagrama lógico.
Los circuitos combinatorios se construyen por medio de compuertas lógicas que son capaces de
hacer cambios en el nivel de voltaje del cuerpo. Un circuito combinatorio es aquel cuya salida se
puede obtener de una única forma, además los circuitos que utilizan las compuertas lógicas, se los
puede también representar mediante las expresiones booleanas para las compuertas NOT, OR y
AND respectivamente.
OPERACIÓN LÓGICA AND (Y)
En este caso la salida se convierte en UNO (1), solo si todas las señales de entrada se vuelven UNO.

23. se puede implementar la operación lógica AND a través de componentes neumáticos, en este caso,
la válvula de simultaneidad.
En la válvula de simultaneidad, solo habrá señal de aire en la salida
c, si hay señal de aire en las entradas a y b simultáneamente.
OPERACIÓN LOGICA OR
En este caso la salida se convierte en UNO (1) siempre que haya una entrada UNO (1).
Para el caso de implementación de la operación lógica OR
mediante elementos neumáticos, se usa la válvula selectora.
En este caso, si hay una señal de aire comprimido en cualquiera
de las dos entradas a o b, la salida c, se activará con una señal de
aire comprimido.
FUNCIÓN NOT (NO)
Se conoce también como función Negación. Aquí se cumple que, si la señal de entrada es CERO, la
salida será UNO y viceversa.
En el caso de la neumática, la representación de la función lógica NOT, se
hace a través de la válvula 3/2 normalmente abierta.
Los circuitos neumáticos son instalaciones que se emplean para generar, transmitir y transformar
fuerzas y movimientos por medio del aire comprimido.
Un circuito neumático está formado por los siguientes elementos:
• El generador de aire comprimido.
• Las tuberías y los conductos.
• Los actuadores, como los cilindros y los motores.
• Los elementos de control, como la válvula distribuidora.

24. Existen diversos métodos para desarrollar un circuito neumático o electro neumático tales como el
llamado paso a paso , el de cascada o el de GRAFCET estos métodos se basan en el funcionamiento
del circuito dado que en la industria los procesos que se elaboran son bastante complejos se tiene
que tener una metodología bien comprendida de cómo se tiene que realizar estos circuitos y saber
cómo es que van a funcionar antes de ponerlos en práctica para no tener errores, esto conlleva a
que los creadores de estos circuitos se basen en alguno de estos métodos para realizar sus cálculos
y sus diagramas para mejor realización.
Método de cascada
Es un sistema sencillo para la resolución de circuitos neumáticos secuenciales, en los cuales, se
repitan estados neumáticos. El método consta de una serie de pasos que deben seguirse
sistemáticamente:
• Definir la secuencia. Lógicamente, conforme al funcionamiento que se desea del sistema.
Si se quiere un avance del cilindro A, un avance del cilindro B y un retroceso simultáneo de
ambos, la secuencia quedaría de la siguiente forma: A+ B+(A- B-).
• Determinar los grupos. Teniendo en cuenta que en un mismo grupo no puede repetirse la
misma letra y que si en el último grupo hay una o más letras que no están en el primer
grupo, pasarían a éste, delante de la primera letra de la secuencia.
• Colocar tantas líneas de presión como grupos hay en la secuencia y tantas válvulas
distribuidoras de línea, como grupos menos uno.

25. Se basa en crear un dispositivo de mando que tenga tantas salidas como fases a desarrollar en la
secuencia, entendiendo como fase un grupo de letras de la secuencia en las que no se repita
ninguna.
Para cada uno de ellos utilizaremos válvulas de memoria 4/2 o 5/2. Así con una válvula obtenemos
un dispositivo de 2 salidas. Si en la vía de presión conectamos otra válvula, obtendremos un
dispositivo de 3 salidas. Añadiendo válvulas iremos incrementando el número de salidas
sucesivamente. Sin embargo, para más de cuatro salidas no es aconsejable este método ya que el
dispositivo de mando resulta muy lento al disponer de una única toma de presión.
En el método cascada se usan dos conjuntos de válvulas direccionales, uno trabajando sobre los
actuadores, formado por tantas válvulas como cilindros y el otro sobre un banco de memoria
formado por un grupo de válvulas cascada que suministran aire a presión a las líneas de los grupos
que pueden estar con presión (ON) o sin ella (OFF).
El papel que juegan las válvulas cascadas es eliminar presión en una línea y dar presión a otra línea
al pasar de un grupo de secuencia de movimientos a otro y como en cada grupo no hay ninguna
letra repetida es imposible que se presenten interferencias en las señales que van a las válvulas de
accionamiento de los cilindros.

26. Método paso a paso
Este método presenta una mayor rapidez de mando ya que las válvulas se conectan en paralelo,
alimentándose directamente de la red. Sin embargo, frente al método de cascada presenta el
inconveniente que, para el mismo número de salidas, el método paso a paso necesita una válvula
de memoria más, una por cada línea de salida que necesitemos. Además, no puede utilizarse cuando
el número de salidas sea dos (ya que cada salida debe borrar la anterior, no podría activarse).
Para la realización del dispositivo de mando por este método, usaremos válvulas de memoria 3/2
biestables, alimentadas directamente de la red y conectadas en paralelo. Usaremos tantas como
salidas deba tener el sistema (al menos 3). Todas estas válvulas estarán en posición cerrado, excepto
la que da presión a la última salida, que estará en abierto, y cada válvula deberá borrar la válvula de
la línea anterior
En la imagen podemos ver el dispositivo de mando para un sistema con 4 salidas:
Para ganar rapidez en el mando y garantizar la seguridad, conviene que los elementos que cambian
la presión del grupo se alimenten directamente de la red y que las válvulas de control se monten en
simultaneidad (usando válvulas Y) con la salida anterior, como se ve en la figura siguiente:

27. RESOLUCIÓN POR ESTE MÉTODO
Se trata de diseñar el circuito de mando de modo que cada fase de la secuencia disponga de su
propia salida. La mayor ventaja es que se puede modificar la secuencia sin tener que modificar el
mando. El inconveniente es que precisaremos más válvulas de memoria, una por cada movimiento
de la secuencia. Los pasos para seguir:
Escribir correctamente la secuencia y dividirla en tantos grupos como fases tenga.
A cada grupo le corresponde una salida del dispositivo de mando, formado por una válvula 3/2 de
memoria. Habrá tantas salidas como grupos en que se haya dividido la secuencia.
En la posición inicial, todas las salidas del dispositivo de mando estarán anuladas, excepto la última,
que se deberá estar activa.
La activación de cada salida se realizará tomando la alimentación de los finales de carrera de la salida
anterior.
Es aconsejable utilizar una válvula de simultaneidad (Y) alimentada por un lado de la línea anterior
y por el otro del final de carrera que activa la secuencia.
La desactivación de una memoria (salida) se realiza con la salida siguiente.
Los cilindros y distribuidores que los gobiernan se alimentarán directamente de la red, nunca de las
salidas de los dispositivos de mando.
Los finales de carrera conviene que se alimenten directamente de la red y serán las entradas del
dispositivo de mando.
Cada orden se toma directamente del grupo (salida) al que pertenece. El final de carrera que
certifica el final de una fase de la secuencia se utilizará para cambiar la presión a la salida siguiente.
El último final de carrera se montará en simultaneidad con las condiciones de mando, para
garantizar que una nueva secuencia no comienza sin haber finalizado la anterior.
Secuencia: A + B + B – A –
Tendremos tantos grupos como movimiento realiza la secuencia (4) necesitaremos por tanto cuatro
válvulas de memoria en el dispositivo de mando.

28. A + Pulsamos PM y el cilindro A avanza. Se desactiva A0 y se activa A1.
B + Al activarse A1 sale el cilindro B. Se desactiva B0 y se activa B1.
B - La activación de B1 da la orden para que B se retraiga. Se desactiva B1 y se activará B0.
A - B0 dará la orden para que el cilindro A se retraiga. Se desactiva A1 y se activa A0.
La secuencia resuelta por este método:
La misma secuencia utilizando válvulas de simultaneidad (Y) y tomando la alimentación de los finales
de carrera desde la red, lo que da una mayor seguridad al sistema.

29. Método de GRAFCET
El Grafcet es un método para representar los automatismos secuenciales. La descripción es gráfica
y permite visualizar la evolución de este.
Es un lenguaje funcional y gráfico; describiendo las condiciones de funcionamiento de una máquina
secuencial, mediante una sucesión de etapas las cuales tienen asociadas unas acciones
determinadas.
Entre dos etapas tenemos la transición; indicando la condición necesaria para pasar de una a otra
etapa. Si se cumple la condición pasaremos de la etapa anterior a la posterior.
Una transición es válida cuando todas las etapas inmediatas anteriores están activas.
Al pasar una transición se desactivan las etapas anteriores y se activan las etapas posteriores.
Las etapas establecen las secuencias de la automatización. Representan el control del automatismo
y se simbolizan de la forma:
La transición representa la condición para pasar a la siguiente etapa:

30. Las líneas representan la continuidad de la secuencia:
Y las acciones se representan mediante un rectángulo a la derecha de la etapa. Si se quiere que
mientras se esté en la etapa se ejecute solamente si se cumple alguna otra condición, se le añade
una condición encima de la acción:
El GRAFCET utiliza una combinación de estructuras básicas que nos permiten esquematizar
cualquier proceso automático por complejo que este sea.
Las estructuras básicas son:
• Secuencia lineal: Evoluciona de forma consecutiva sin ninguna selección
• Acciones exclusivas o selección de secuencia: Dependiendo de las condiciones de transición,
la evolución del automatismo puede seguir por varios caminos distintos hacia una u otra
etapa. Se realiza una selección de secuencia en función de las condiciones de transición.
• Salto de etapas: Es parecido a la selección de secuencias. Según las condiciones de transición
realiza una serie de etapas o las salta totalmente.
• Acciones simultáneas: Es cuando el GRAFCET evoluciona hasta una línea doble. A partir de
ese instante las etapas se activan simultáneamente y cada una seguirá su propia secuencia.
Al final otras dos líneas dobles establecerán que solamente se podrá pasar a la siguiente
etapa si las dos etapas anteriores están activas.
• Repetición de secuencias: Es cuando detrás de una etapa se encuentran dos posibilidades.
Una de ellas implica seguir la progresión del Grafcet y la otra retroceder a etapas anteriores.
• Acciones condicionadas: Cuando tenemos una acción asociada a una etapa determinada,
esta se activará. Puede también condicionarse la acción a otra condición, de tal forma que
para que esta se active sea necesario que esté la etapa correspondiente con la acción
particular.
Temporizadores: Cuando se requiere que un proceso determinado se esté ejecutando durante un
tiempo se utilizan los temporizadores. Normalmente se utilizan temporizadores con retardo a la

31. conexión, que se reinician al activarse la etapa. Se activan en la potencia correspondiente a una
etapa determinada. Pasado el tiempo la condición permitiría el paso a la siguiente etapa.
Método de tabla de estado
En teoría de autómatas y lógica secuencial, una tabla de transición de estados es una tabla que
muestra qué estado se moverá un autómata finito dado, basándose en el estado actual y otras
entradas. Una tabla de estados es esencialmente una tabla de verdad en la cual algunas de las
entradas son el estado actual, y las salidas incluyen el siguiente estado, junto con otras salidas.
Una tabla de estados es una de las muchas maneras de especificar una máquina de estados, otras
formas son un diagrama de estados, y una ecuación característica.
Cuando se trata de un autómata finito no determinista, entonces la tabla de transición muestra
todos los estados que se moverá el autómata.
Formas comunes
- Tablas de estados de una dimensión
También llamadas tablas características, las tablas de estados de una dimensión son más como
tablas de verdad que como las versiones de dos dimensiones. Las entradas son normalmente
colocadas a la izquierda, y separadas de las salidas, las cuales están a la derecha. Las salidas
representarán el siguiente estado de la máquina. Aquí hay un ejemplo sencillo de una máquina de
estados con dos estados, y dos entradas combinacionales:
A B Estado actual Siguiente estado Salida
0 0 S1 S2 1
0 0 S2 S1 0
0 1 S1 S2 0
0 1 S2 S2 1

32. 1 0 S1 S1 1
1 0 S2 S1 1
1 1 S1 S1 1
1 1 S2 S2 0
S1 y S2 representarían probablemente los bits individuales 0 y 1, dado que un simple bit solo tiene
dos estados.
- Tablas de Estados de dos dimensiones
1. Las tablas de transición de estados son normalmente tablas de dos dimensiones. Hay dos
formas comunes para construirlas.
2. La dimensión vertical indica los Estados Actuales, la dimensión horizontal indica eventos, y
las celdas (intersecciones fila/columna) de la tabla contienen el siguiente estado si ocurre
un evento (y posiblemente la acción enlazada a esta transición de estados).
INTRODUCCION A LA HIDRAULICA
La hidráulica es la parte da la Física que estudia la mecánica de los fluidos; analiza las leyes que rigen
el movimiento de los líquidos y las técnicas para el mejor aprovechamiento de las aguas. La
hidráulica se divide en dos partes: la hidrostática, encargada de lo relacionado con los líquidos en
reposo; y la hidrodinámica que estudia el comportamiento de los líquidos en movimiento. La
hidráulica se fundamenta en las siguientes consideraciones: los líquidos son isótropos, es decir,
manifiestan las mismas propiedades físicas en todas las direcciones; son incompresibles y
totalmente fluidos; circulan en régimen permanente toda vez que sus moléculas atraviesan una
sección de tubería a la misma velocidad y de manera continua, porque las moléculas en íntimo
contacto transmiten íntegramente de una a otra las presiones que reciben. Mediante el cálculo
matemático, el diseño de modelos a pequeña escala y la experimentación con ellos, es posible
determinar las características de construcción que deben tener las presas, puertos, canales, tuberías
y las máquinas hidráulicas, como el gato y la prensa. En esta unidad nos dedicaremos al estudio de
la hidrostática.
Aplicaciones cotidianas e industriales de la hidráulica

33. Los sistemas hidráulicos se utilizan principalmente para el control preciso de fuerzas mayores. Las
principales aplicaciones del sistema hidráulico se pueden clasificar en cinco categorías:
• Industrial: Maquinaria de procesamiento de plásticos, fabricación de acero y aplicaciones
de extracción primaria de metales, líneas de producción automatizadas, industrias de
máquinas herramienta, industrias papeleras, cargadoras, trituradoras, maquinaria textil,
sistemas robóticos, etc.
• Hidráulica móvil: Tractores, sistema de irrigación, equipo de movimiento de tierra, equipo
de manipulación de materiales, vehículos comerciales, equipo de perforación de túneles,
equipo ferroviario, maquinaria de construcción, equipos de perforación, etc.
• Automóviles: Se utiliza en los sistemas como frenos, amortiguadores, sistema de dirección,
protección contra el viento, elevación, limpieza, etc.
• Aplicaciones marinas: Cubre principalmente los buques de navegación oceánica y los barcos
de pesca.
• Equipos aeroespaciales: Hay equipos y sistemas utilizados para el control del timón, trenes
de aterrizaje, frenos, control de vuelo y transmisión, etc., que se utilizan en aviones, cohetes
y naves espaciales.
Además de su versatilidad un sistema hidráulico generalmente es de fácil manejo ya que sus
sencillas palancas y botones pulsadores facilitan el arranque, la parada, la aceleración y la
desaceleración, lo que permite precisión en el control. Además, debido a que es un sistema simple,
sin engranajes, poleas o palancas incómodas, se adapta fácilmente a un enorme rango de pesos. Por
lo que un profesional que maneje los principios de la hidráulica y su aplicabilidad es alguien que
siempre encontrará un modo de resolver algún requerimiento o sortear alguna complicación en
faena.

34. Ventajas y desventajas de la hidráulica
La hidráulica es una rama de la física y la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades
mecánicas de los fluidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa (fuerza)
y empuje de la misma.
Ventajas
• Transmisión de fuerzas
• Posicionamiento exacto
• Arranque desde cero con carga máxima
• Movimientos homogéneos e independientes de la carga
• Buenas características de mando
• Protección de sobrecarga
Desventajas
• Contaminación del entorno
• Sensibilidad a la suciedad
• Dependencia de la temperatura

35. Características de los fluidos hidráulicos
El aceite o fluido hidráulico es un líquido transmisor de potencia que se utiliza para transformar,
controlar y transmitir los esfuerzos mecánicos a través de una variación de presión o de flujo.
Generalmente los fluidos hidráulicos son usados en transmisiones automáticas de automóviles,
frenos; vehículos para levantar cargas; tractores; niveladoras; maquinaria industrial; y aviones.
Algunos fluidos hidráulicos son producidos de petróleo crudo y otros son manufacturados.
Un fluido hidráulico de base petróleo usado en un sistema hidráulico industrial cumple muchas
funciones críticas. Debe servir no sólo como un medio para la transmisión de energía, sino como
lubricante, sellador, y medio de transferencia térmica. Además, debe de maximizar la potencia y
eficiencia minimizando el desgaste del equipo.
En principio, cualquier líquido es apropiado para transmitir energía de presión. No obstante, el
líquido utilizado en un sistema hidráulico tiene que cumplir con ciertas condiciones adicionales, por
lo que no hay muchas alternativas. El agua que pudiera ser una solución fácil y barata para usarse
en estos casos genera problemas de corrosión, ebullición, congelación y viscosidad.
Los líquidos elaborados en base a aceites minerales (también llamados aceites hidráulicos)
cumplen con prácticamente todos los requisitos normales que se plantean, por ejemplo, en las
máquinas-herramientas. En consecuencia, son los más difundidos en los sistemas hidráulicos.
Tratándose de sistemas hidráulicos utilizados en zonas de mayor peligro de incendio, como por
ejemplo:
• en la minería,
• en máquinas de fundición bajo presión,
• en prensas de forja,
• en sistemas de regulación de turbinas de plantas eléctricas,

36. • en plantas siderúrgicas y trenes de laminación.
Es necesario utilizar líquidos difícilmente inflamables. Todas estas aplicaciones albergan el peligro
de provocar un incendio si un fluido de aceite mineral escapa por una fuga o rotura de conducto y
entra en contacto con partes metálicas muy calientes.
Funciones de los fluidos. Los fluidos utilizados en sistemas hidráulicos tienen que cumplir
funciones muy diversas:
• transmitir la presión
• lubricar las partes móviles de los equipos
• refrigerar, es decir, derivar el calor producto de la transformación de energía (pérdidas de
presión)
• amortiguar vibraciones causadas por picos de presión
• proteger contra la corrosión
• eliminar partículas abrasivas
• transmitir señales
Propiedades de los fluidos hidráulicos
• Viscosidad apropiada
• Variación mínima de viscosidad con la temperatura
• Estabilidad frente al cizallamiento
• Baja compresibilidad
• Buen poder lubricante
• Inerte frente a los materiales de juntas y tubos
• Buena resistencia a la oxidación
• Estabilidad térmica e hidrolítica
• Características anticorrosivas
• Propiedades antiespumantes
• Buena des-emulsibilidad
• Ausencia de acción nociva

37. Centrales hidráulicas, características y partes principales
Una central hidroeléctrica o hidráulica aprovecha las masas de agua en movimiento que circulan por
los ríos para transformarlas en energía eléctrica renovable. Para ello, utiliza turbinas acopladas a los
alternadores.
Partes principales
• La presa. Responsable de contener el agua de un río y almacenarla en un embalse.
• Rebosaderos. Elementos que permiten liberar parte del agua retenida sin que pase por la
sala de máquinas.
• Destructores de energía. Reducen la energía del agua para evitar erosiones en el terreno o
sobrecarga. Los dos tipos principales son:
✓ Los dientes o prismas de cemento. Provocan un aumento de la turbulencia y de los
remolinos.
✓ Los deflectores de salto de esquí. Disipan la energía haciendo aumentar la fricción
del agua con el aire y a través del choque con el colchón de agua que encuentra a
su caída.
• Sala de máquinas. Construcción donde se sitúan las máquinas (turbinas, alternadores…) y
elementos de regulación y control de la central.
• Turbina. Transforman la energía cinética de una corriente de agua en energía mecánica.
• Alternador. Tipo de generador eléctrico que transforma la energía mecánica en eléctrica.

38. Ventajas e inconvenientes de las centrales hidroeléctricas
Las centrales hidroeléctricas se caracterizan por ser limpias y por no necesitar combustible para
funcionar. Además, sus embalses se pueden utilizar para suministrar agua a las poblaciones
cercanas, como protección contra las inundaciones o para regar. También es importante señalar
que las centrales tienen costes de explotación y mantenimientos bajos, y que las turbinas hidráulicas
son de fácil control y mantenimiento. A pesar de todas estas ventajas, las centrales hidroeléctricas
también presentan varios inconvenientes, como, por ejemplo, su elevado tiempo de construcción o
los elevados costes de infraestructuras y de inversión por kilovatio instalado. Además, la generación
de energía depende de las condiciones meteorológicas y puede variar de estación a estación.
Bombas Hidráulicas: Principio de funcionamiento y partes principales
¿Qué es una bomba hidráulica?
Las bombas hidráulicas son máquinas que transforman la energía mecánica (torque y velocidad del
motor) en energía hidráulica (caudal), a fin de que puedan trabajar con velocidades y presiones que
comunican al fluido que circula por ellas.
Por lo anterior, las bombas son
consideradas como máquinas de
fluidos, porque su sistema mecánico
puede intercambiar energía con el
fluido que contienen. Otros ejemplos
de estas máquinas son los
ventiladores, las turbinas hidráulicas,
las turbinas de vapor y los
compresores.
¿Para que sirve una bomba hidráulica?
Ya que son las encargadas de suministrar el «empuje» necesario de un fluido para que pueda
cumplir con determinada función, tenemos muchas aplicaciones comunes:
• Subir agua a la cima de un edificio (bomba de agua)
• Extraer fluidos debajo de la tierra (pozo petrolífero o bomba subterránea de extracción de
agua).
• Bombear liquido por sistemas (como en sistemas de refrigeración [aire acondicionado o
heladera])
• Direcciones hidráulicas en los vehículos (Para que ‘doblar’ sea más sencillo, no hacemos
toda la fuerza nosotros, sino que nos ayuda una bomba hidráulica).

39. • Movimiento y accionamiento de palas mecánicas (en una Retroexcavadora, en un Clark, en
un camión volcador [para levantar la caja volcadora], etc).
¿Como funciona una bomba hidráulica?
La base del funcionamiento de estas bombas se basa en la hidrostática, en donde una variación del
volumen genera una variación de la presión. Las bombas hidráulicas constan de cilindros que aspiran
liquido mediante unas aspas que al girar generan una corriente de succión. Luego unos pistones
empujan el fluido, comprimiéndolo y dándole el empuje necesario para alcanzar la presión para
realizar determinado trabajo.
Todas las bombas pueden ser clasificadas como: de desplazamiento positivo y de desplazamiento
negativo o rotodinámicas.
Desplazamiento Positivo
en una bomba de desplazamiento positivo, la fuga interna es despreciable en comparación con el
caudal de salida. Si el puerto de salida fuese bloqueado, la presión se incrementaría
instantáneamente hasta el punto de que el elemento de bombeo, la carcasa u otro elemento interno
falle (probablemente explotaría, a menos que el eje falle primero), o el accionamiento principal se
apagaría por sobrecarga.
Principio de Desplazamiento Positivo
Una bomba de desplazamiento positivo es aquella que desplaza (entrega) la misma cantidad de
fluido por cada ciclo de rotación del elemento de bombeo. La entrega constante durante cada ciclo
es posible gracias a las tolerancias que existen entre el elemento de bombeo y su contenedor
(estator, bloque de pistones, carcasa, etc.). La cantidad de líquido (fuga interna) que pasa a través
del elemento de bombeo en una bomba de
desplazamiento positivo es mínima y despreciable
en comparación con el caudal máximo teórico de
la bomba y el volumen por ciclo permanece
relativamente constante a pesar de los cambios de
presión en el sistema. Vale destacar que, si la fuga
interna es sustancial, es un indicativo que la
bomba no está operando correcta y posiblemente
deba ser reparada o reemplazada.
Las bombas de desplazamiento positivo pueden
ser fijas o variables. El caudal de una bomba de desplazamiento fijo se mantiene constante a lo largo
del ciclo de bombeo y a una velocidad específica, mientras que aquél en una bomba de
desplazamiento variable puede ser modificado alterando la geometría de la cavidad de
desplazamiento.
Otros nombres utilizados para describir este tipo de bombas son hidrostáticas para aquéllas de
desplazamiento positivo e hidrodinámica para las de desplazamiento negativo.

40. Intercambiadores de calor
Los intercambiadores de calor son dispositivos cuya función es transferir el calor de un fluido a otro
de menor temperatura. La transferencia de calor se produce a través de una placa metálica o tubo
que favorezca el intercambio entre fluidos sin que estos se mezclen. Hay dos tipos principales de
intercambiadores de calor:
• intercambiador de calor directo, donde ambos medios están en contacto directo entre sí.
Se da por sentado que los medios no se mezclan. Un ejemplo de este tipo de intercambiador
de calor es una torre de enfriamiento, donde el agua se enfría a través del contacto directo
con el aire.
• Intercambiador de calor indirecto, donde ambos medios están separados por una pared a
través de la cual se transfiere el calor.
Intercambiador de calor Aceite / Aire
Los circuitos hidráulicos están sometidos siempre al calentamiento del
aceite debido a las condiciones ambientales, de la instalación del
circuito hidráulico o de las horas de trabajo durante las cuales están los
elementos funcionando. Estas altas temperaturas provocan averías o
provocan un mal funcionamiento de nuestra maquinaria. Es por ello
por lo que usaremos intercambiadores para remediar este problema.
Sobre todo, en épocas del año o zonas geográficas con altas
temperaturas.
Los intercambiadores de calor aire – aceite se utilizan para el
enfriamiento del circuito hidráulico a partir del aire ambiente. Están diseñados para ser instalados
en la línea de retorno del aceite hidráulico y su diseño especial fabricado en aleación de aluminio
permite un máximo intercambio térmico.
COLOCACIÓN DEL INTERCAMBIADOR DE CALOR ACEITE / AIR
El intercambiador se debe colocar en la línea de retorno.
Además, la presión no debe superar los 12 bares
pues si supera esta presión provocará la rotura de los
conductos internos.
A la hora de colocar el intercambiador debemos
cerciorarnos de que el ventilador está colocado de
tal manera que tenga la capacidad de captar aire que
este lo más frio posible. De este modo,
conseguiremos el mayor rendimiento posible de
nuestro elemento en el circuito hidráulico. A la hora
de comprar un intercambiador debemos tener en
cuenta siempre la temperatura ambiente en la que
vamos a trabajar y el caudal de la bomba.

41. INTERCAMBIADOR DE ACEITE/AGUA
El intercambiador de calor aceite agua es un elemento que usamos para enfriar el aceite de nuestro
circuito hidráulico y estabilizar la temperatura de este, para ello nos valdremos del agua. En él
tenemos 2 entradas, una para el aceite, el cual entrará desde el circuito hidráulico y saldrá con una
temperatura inferior incorporándose de nuevo al circuito. Y por la otra entrada que entrará el agua
con la finalidad de disipar el calor al tener una temperatura inferior a la del aceite. De este modo
conseguimos enfriar el aceite de nuestro circuito hidráulico para que siga conservando sus
propiedades y todo funcione correctamente sin averías.
Los intercambiadores de calor agua – aceite se utilizan para el enfriamiento del circuito hidráulico a
partir de un circuito de agua. Generalmente están diseñados para ser instalados en la línea de
retorno del aceite hidráulico y su diseño especial permite un máximo ahorro de agua, minimiza las
vibraciones y garantiza un máximo intercambio térmico.
INSTALACIÓN DEL INTERCAMBIADOR ACEITE / AGUA
Es muy importante que la instalación del
intercambiador se coloque justo antes del depósito.
Recordemos que en los circuitos hidráulicos la presión
de retorno no debe sobre pasar los 3 bar, es por ello por
lo que entre el intercambiador y el depósito no se debe
encontrar ningún otro elemento que pueda generar
presión. De este modo el aceite pasará por el
intercambiador sin presión alguna.
Además, el líquido refrigerante debe venir en dirección
contraria al refrigerado para que de este modo cree
turbulencias y la perdida de calorías sea más efectiva.
Acumuladores hidráulicos
Un acumulador hidráulico es un recipiente a presión que realiza muchas tareas en un sistema
hidráulico. Se utilizan para mantener la presión, almacenar y recapturar energía, reducir los picos
de presión, accionar las suspensiones del chasis y amortiguar los golpes, las vibraciones y las
pulsaciones.
Bajo presión de gas, los acumuladores almacenan un volumen de fluido que se puede volver a
introducir en el sistema hidráulico cuando sea necesario. Al aumentar la presión en el sistema
hidráulico, el acumulador hidráulico recoge el fluido a presión. El resultado: el gas está comprimido.
Si la presión disminuye, el gas comprimido se expande de nuevo y fuerza el fluido almacenado en el
circuito hidráulico.
Las ventajas
• Eficiencia energética
• Alta fiabilidad operativa y larga vida útil

42. • Reacciones rápidas en circuitos hidráulicos
• Una completa gama de acumuladores hidráulicos de un solo proveedor
• Acumuladores con sellado interno y desarrollo de diafragmas optimizados para cada
aplicación particular
Funcionamiento del acumulador
hidráulico.
Desde el punto de vista operativo, el acumulador hidráulico es un componente esencial para el
funcionamiento óptimo del sistema hidráulico.
El acumulador almacena energía por medio de un gas comprimido (el más común es el Nitrógeno)
de forma que, en el momento en que la presión del circuito está por debajo de la presión a la que
se encuentra el gas comprimido, éste desplaza el fluido hidráulico contenido en el acumulador hacia
el sistema.
Por tanto, aparte de ser una fuente de acumulación de energía y, dada la capacidad de
amortiguación que tiene el gas comprimido, el acumulador puede atenuar comportamientos
dinámicos indeseados en el circuito hidráulico.
Tipos de acumuladores.
Existen básicamente 3 tipos de acumuladores según sus características constructivas:
Acumuladores de membrana o diafragma.
De los 3 tipos de acumuladores es el de menor peso y tamaño
y se utiliza en aplicaciones con necesidades de volumen y
caudal bajo. Es adecuado para aplicaciones de todo tipo, pero
se utiliza mayormente como anti-choque o absorción de
impulsos en máquinas móviles.
ACUMULADORES DE VEJIGA
Construidos con carcasas de acero de alta resistencia, sin
puntos de soldadura, los acumuladores de vejiga de FST
proporcionan una respuesta rápida a las demandas de los
sistemas de fluidos, a la vez que soportan la presión extrema.
Utilizado para una amplia variedad de aplicaciones, FST se
esfuerza por cumplir con los desafíos de su aplicación
proporcionando acumuladores de vejiga que cubren amplios rangos de temperatura y proporcionan
una vida útil más larga. Disponible en una variedad de capacidades y presiones estándar de la
industria, el acumulador tipo vejiga sobresale en la absorción de choques y pulsaciones del sistema,
especialmente aquellos de alta frecuencia/baja modulación.

43. Acumuladores de pistón.
Es el tipo de acumulador más adecuado para volúmenes
elevados y para caudales altos. No se recomienda para
aplicaciones donde se precise reducir o eliminar los efectos
dinámicos indeseados de los circuitos hidráulicos.
6.21 ELEMENTOS DE TRABAJO Y VALVULAS HIDRAULICAS
Un sistema hidráulico es un proceso que se utiliza para accionar maquinaria en fábricas de diferente
tipo, desde las que se dedican a hacer papel, hasta aquellas de gran tamaño donde se construyen
vehículos.
Un sistema como este necesita de distintos componentes, entre los principales están las válvulas y
las bombas hidráulicas, porque controlan las presiones que hacen funcionar a dichos sistemas.
El funcionamiento de un sistema hidráulico comienza cuando un líquido es enviado con una
determinada presión hacia un cilindro, con la finalidad de que mueva cargas de diferente peso, ya
sea que las empuje o las jale. Estos pasos los lleva a cabo de manera controlada y precisa, por lo que
se considera una manera segura de transmitir fuerza en los procesos productivos de las industrias.
Los componentes básicos de este tipo de sistemas están conformados por una bomba hidráulica,
un filtro, un recipiente de almacenamiento de aceite o depósito, válvulas hidráulicas, actuadores y
un fluido hidráulico. “Todos estos elementos son unidos o conectados entre sí por medio de tubos
y mangueras”.
Partes principales y principio de funcionamiento de actuadores
hidráulicos
Un ACTUADOR es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar fuerza
para mover o “actuar” otro dispositivo mecánico. La fuerza que provoca el actuador proviene de
tres fuentes posibles: Presión neumática, presión hidráulica, y fuerza motriz eléctrica (motor
eléctrico o solenoide). Dependiendo del origen de la fuerza el actuador se denomina “neumático”,
“hidráulico” o “eléctrico”

44. • El actuador más común es el actuador manual o humano. Es decir, una persona mueve o actúa un
dispositivo para promover su funcionamiento.
• Con el tiempo, se hizo conveniente automatizar la actuación de dispositivos, por lo que diferentes
dispositivos hicieron su aparición. Actualmente hay básicamente dos tipos de actuadores
Los actuadores se clasifican en Actuadores Lineales, llamados Cilindros. Y actuadores rotativos en
general denominados motores hidráulicos. Los actuadores son alimentados con fluido a presión y
se obtiene un movimiento con una determinada velocidad, fuerza, o bien velocidad angular y
momento a partir de la perdida de presión de un determinado caudal del fluido en cuestión.
Potencia de Entrada = Presión x Caudal
Potencia Entregada en el Actuador = Variación de Presión x Caudal.
Esta variación de presión deberá computarse entre la entrada y la salida del actuador. En estas
expresiones no consideramos las pérdidas por rozamiento que existen y no se debe dejar de tenerlas
en cuenta para las realizaciones prácticas. La potencia mecánica de salida estará dada en los
actuadores lineales por:
Potencia de Salida = Fuerza x Velocidad
Y en los actuadores rotativos por:
Potencia de Salida = Momento Motor (Torque) x Velocidad Angular
Es evidente que las perdidas entre la potencia de entrada y salida serán las pérdidas por rozamiento.
Tipos de actuadores
• Actuadores lineales
Los cilindros hidráulicos de movimiento lineal son utilizados comúnmente en aplicaciones donde la
fuerza de empuje del pistón y su desplazamiento son elevados. Los cilindros hidráulicos pueden ser
de simple efecto, de doble efecto y telescópicos.
o Cilindros de simple efecto

45. En el primer tipo, el fluido hidráulico empuja en un sentido el pistón del cilindro y una fuerza externa
(resorte o gravedad) lo retrae en sentido contrario. El cuerpo del cilindro es la caja externa tubular
y contiene el pistón, el sello del pistón y el vástago. “Calibre” es el término usado para indicar el
diámetro del pistón. El extremo del pistón del cilindro (algunas veces llamado “extremo ciego”) se
conoce como el extremo de la cabeza. El extremo desde el cual el vástago se extiende y se retrae se
conoce como el extremo del vástago.
o Cilindros de doble efecto

46. El cilindro de acción doble utiliza la fuerza generada por el fluido hidráulico para mover el pistón en
los dos sentidos, mediante una válvula de solenoide.
El cilindro de acción doble es el accionador hidráulico más común utilizado actualmente y se usa en
los sistemas del implemento, la dirección y otros sistemas donde se requiera que el cilindro funcione
en ambas direcciones.
Los cilindros de doble efecto son en los que, tanto la salida como el retorno, se hacen por medio del
aceite. Esto quiere decir, que son capaces de suministrar potencia, tanto saliendo como entrando.
El cilindro más común de doble efecto consta de una camisa dentro de la cual va un pistón unido al
vástago y dos tapas en los extremos que cierran la salida del aceite. Este pistón divide el cilindro en
dos cámaras cuyas áreas sobre las que va a actuar la presión son diferentes, debido a que una de
ellas se encuentra el vástago.
o Cilindros telescópicos

47. También están los cilindros "telescópicos". En estos el vástago consta de dos o más etapas una
dentro de la otra, como se muestra en la figura, de tal forma que van saliendo una a la vez (por
diferencia de áreas). Lográndose un recorrido que es igual al que tendría si fuera una sola etapa,
multiplicado por el número de etapas que tenga.
El cilindro telescópico contiene otros de menos diámetro en su interior y se expanden en etapas,
son muy utilizados en grúas. Está constituido por los tubos cilíndricos y vástago de émbolo. En el
avance sale primero el émbolo interior, siguiendo desde dentro hacia fuera los siguientes vástagos
o tubos. La reposición de las barras telescópicas se realiza por fuerzas externas. La fuerza de
aplicación está determinada por la superficie del émbolo menor.
• Actuadores Rotatorios
Para hacer funcionar el actuador hidráulico, se conecta la presión hidráulica a uno de los lados del
émbolo o veleta (en adelante, solo “émbolo”) generando una fuerza en sentido de la expansión del
espacio entre el émbolo y la pared del cilindro o el cuerpo. Mediante un dispositivo mecánico que

48. puede ser el conjunto piñón y cremallera, yugo escocés, o una simple veleta, el movimiento se
transforma en rotatorio.
El torque que genera el actuador es directamente proporcional a la presión de aceite hidráulico,
pero puede ser variable de acuerdo con la posición actual del actuador.
Los motores hidráulicos son actuadores que tienen movimiento rotatorio. En cuanto su construcción
se parece mucho a las bombas, pero en lugar de enviar caudal son movidos por éste a una velocidad
que depende del mismo.
Se distinguen dos clases principales, los motores unidireccionales y los bidireccionales
En los motores unidireccionales la salida del aceite está conectada al retorno del sistema (tanque).
En los bidireccionales existe la posibilidad de enviar aceite por cualquiera de las conexiones, con lo
cual se logra que el motor gire en una dirección o en otra según la entrada del aceite, en estos
últimos se requiere tener un dreno eterno que permita enviar las fugas de aceite al tanque y evitar
así daños al motor.
En cuanto a la conformación física, existen tres tipos básicos de motores:
• De engranajes

49. Normalmente constan de engranajes que trabajan juntos dentro de una cavidad sellada del motor.
La presión del aceite actúa sobre las superficies de los dientes de uno de los engranajes generando
así un torque en el eje de salida, que es el eje de los mismos engranajes.
• De paletas
Un motor de paletas está compuesto por un rotor que tiene una serie de orificios radiales dentro
de los cuales se mueven unas paletas que a su vez se desplazan por una pista que tiene una forma
parecida a una elipse, con la cual se logra que las paletas salgan y entren dentro del orificio del rotor.
La presión actúa sobre el área de la paleta que esta fuera del rotor, generando una fuerza que a su
vez se convierte en un torque en el eje del rotor que es el mismo del motor como se puede ver en
la figura.
• De pistones

50. El tambor por su parte frontal, gira rozando una tapa que es la que tiene los orificios de entrada y
de salida del motor y que están separados entre sí por un sello que hace el tambor contra la tapa.
Al haber presión de aceite en la entrada, los pistones que están comunicados con esta son
empujados hacia dentro. Los pistones que están comunicados con el orificio de salida, van
moviéndose hacia fuera y expulsando el aceite que llevan.
Partes principales y principio de funcionamiento de las válvulas de
control de presión
¿Qué es la válvula de control de presión?
Es un dispositivo que tiene como objetivo principal controlar
la presión de un fluido variables de acuerdo con la señal de
un controlador. Físicamente es como un ensamble que está
compuesto por una conexión hacia la tubería y de un
obturador operado por un accionamiento, que permite el
control del caudal y de la presión de este.
Principio de funcionamiento
Está compuesto por dos piezas claves que son el cuerpo de la válvula y el servomotor. A lo interno,
está conformada por un obturador, que es quien permite el paso del fluido, actuando de dos
maneras: la primera es en dirección de su propio eje y la segunda, corresponde a movimientos en
forma rotativa.
El vástago, que siempre se encuentra cerca del obturador, pasa a través de la tapa del cuerpo y es
accionado de forma automática por el servomotor.
Características de la válvula de control de presión.
Su más importante característica es su capacidad para controlar fluidos de manera precisa. Esta
propiedad la convierte en un instrumento versátil en los procesos industriales. Gracias a ella se
puede variar el caudal del fluido de control que modifica a su vez, el valor de la variable medida,
comportándose como un orificio de área continuamente variable.

51. En el mercado hay cualquier cantidad de fabricantes de válvulas de control de presión, pero para
los efectos de este post, nos concentraremos en los equipos de esta categoría diseñados por la
marca Siemens, por considerarlos los de mayor calidad y funcionamiento.
Ventajas de las válvulas de control de presión
• Permite el control de caudal en cualquier proceso industrial, razón por la cual representa
uno de los equipos más importante en las empresas.
• Es Compatible con la automatización
• Posee una variedad de aplicaciones en la industria
• Su alta precisión les permite generar controles precisos
No queda la menor duda de lo indispensable que es la válvula de control de presión para el buen
desarrollo de fluidos en el entorno industrial y los modelos Siemens cuentan con las mejores
condiciones para generar rendimientos de calidad.
PARTES DE LA VÁLVULA DE CONTROL.
Las válvulas de control constan básicamente de dos partes que son: la parte motriz o actuador y el
cuerpo.
• ACTUADOR: el actuador también llamado accionador o motor, puede ser neumático, eléctrico o
hidráulico, pero los más utilizados son los dos primeros, por ser las más sencillas y de rápidas
actuaciones. Aproximadamente el 90% de las válvulas utilizadas en la industria son accionadas
neumáticamente. Los actuadores neumáticos constan básicamente de un diafragma, un vástago y
un resorte tal como se muestra en la figura (1-a.). Lo que se busca en un actuador de tipo neumático
es que cada valor de la presión recibida por la válvula corresponda una posición determinada del
vástago.
válvulas limitadoras de presión
Las válvulas limitadoras de presión HYDAC DB3E son, según DIN–ISO 1219,
válvulas para instalaciones hidráulicas para limitar la presión en la entrada
abriendo la salida contra la fuerza de retroceso. El dispositivo de amortiguación
instalado en el depósito tiene un comportamiento de servicio estable a través
de todo el campo de potencia y un desarrollo muy pequeño de ruidos. Gracias
a la ayuda de elevación hidrodinámica se consigue una característica de presión
compensada extraordinaria. Otras ventajas de estas válvulas son:
• alojamiento estándar, con lo cual tiene múltiples aplicaciones y es flexible
• gracias a la construcción compacta, ocupa menos espacio en la carcasa de conexión, bloques
de mando, etc. especialmente en condiciones de instalación reducidas.
• histéresis muy pequeña y alta estabilidad, con lo cual el mando de presión es exacto
• adecuación óptima del sistema gracias a los diferentes niveles de presión
• montaje fácil gracias a la técnica de inserción de válvula de fácil mantenimiento.

52. • superficie zincada en serie; sin lacado para poder emplearse en aplicaciones móviles
FUNCIONAMIENTO
Las válvulas limitadoras de presión HYDAC DB3E son válvulas de asiento cónicas
con resorte para instalaciones hidráulicas. La válvula se compone esencialmente
de un cuerpo de válvula con asiento de válvula integrado, un cono de cierre
rectificado con pistón de amortiguación y el dispositivo de ajuste para ajustar la
fuerza de presión previa del resorte. El resorte de presión actúa con esta fuerza
sobre el cono de cierre y presiona este sobre el asiento de válvula. En el lado
contrario del cono de cierre, la presión de instalación actúa sobre la conexión 1
de la válvula.
Si la fuerza de presión hidráulica está por debajo de la fuerza de resorte
ajustada, se cierra la válvula. Si la fuerza de presión hidráulica supera la fuerza
de resorte ajustada, el cono de cierre es levantado por el asiento de válvula y el
fluido de presión circula desde la conexión de presión 1 a la conexión de
depósito 2. Así se limita la presión en la conexión 1. Para garantizar un
comportamiento de servicio estable, está conectado el cono de cierre
rígidamente con el pistón de amortiguación, el cual en cada movimiento del
cono de cierre debe impulsar y luego aspirar aceite y produce una fuerza de
amortiguación contrario al sentido del movimiento.
APLICACION Las válvulas de limitación de presión HYDAC DB3E se aplican:
• como válvula de seguridad para la limitación de presión en la máx. presión admisible
• como válvula de seguridad para cilindros, bombas y otros productores de presión
• para la limitación de presión en grupos hidráulicos y bloques de mando
• para tensar previamente los circuitos hidráulicos Los sectores de aplicación son, por
ejemplo:
• Grupos hidráulicos
• Plataformas de elevación
• Hidráulica móvil
• Hidráulica de apriete
• Válvula de choque en motores hidráulicos
• Limitación de fuerza y par de giro en elementos de accionamiento

53. VÁLVULA REDUCTORA DE PRESIÓN
La válvula reductora de presión, a veces también llamada reguladora de presión es una válvula de
control hidráulico cuya consigna es reducir una elevada presión aguas arriba de la válvula a un valor
menor constante aguas abajo de la misma, independientemente de las variaciones de presión aguas
arriba y de las variaciones del flujo o de la demanda en la línea.
En la figura de abajo se observa un corte de una válvula
reductora de presión con sus distintas partes, donde (1) es una
restricción cuya función es facilitar la apertura de la válvula, (2)
es la cámara superior que ya explicamos en la sección válvulas
de control hidráulico , (3) es el piloto que comanda la operación
de la válvula, (4) es el disco con su asiento que producen el cierre
de la válvula, (5) es un válvula aguja que acelera o lentifica el
cierre de la válvula restringiendo el flujo de agua hacia la cámara
superior (no restringe el flujo en sentido contrario), y (6) es una
válvula de seccionamiento manual ubicada aguas abajo de la
válvula que cuando se cierra comanda el cierre de la válvula
principal.
FUNCIONAMIENTO DE LA VÁLVULA REDUCTORA DE PRESIÓN
La válvula reductora de presión como cualquier otra válvula de control, se cerrará cuando la presión
aguas arriba de la válvula P1 es transmitida íntegramente y de forma completa a la cámara superior
(2), esto se puede lograr cerrando la válvula manual (6) ubicada sobre el circuito de control entre el
piloto y P2.
Cuando la válvula se encuentra en operación, el piloto (3) siente las variaciones de presión aguas
abajo (P2) y actúa abriendo o cerrando según estas variaciones. El piloto controla la acumulación de
presión en la cámara superior obligando a la válvula principal a modular a una posición intermedia
para mantener el valor de presión P2 establecido y regulado en el piloto.
ADMINISTRACION DE PRESION MEDIANTE VALVULA REDUCTORA DE PRESION
En redes de distribución de agua existen zonas donde la presión
es elevada, ya sea por estar cerca de las estaciones de bombeo o
porque geográficamente están en sectores de baja elevación o
cota. No solo es necesario reducir presión a estos usuarios para
su confort sino también para evitar roturas de tuberías y evitar
mayores fugas de agua, ya que todas las redes de agua tienen en
mayor o menor medida pérdidas o fugas. En la siguiente figura
vemos una válvula reductora de presión, en el gráfico P,T de la
derecha se puede ver el área gris que representa las horas y niveles de presión superiores al valor
de consigna. Si bien esto es una mejora para el sistema, representa un grado de ineficiencia ya que
aguas arriba de la válvula hay presiones elevadas innecesarias. Existen hoy en día mecanismos

54. adicionales de gestión de presiones de manera lograr una mayor eficiencia y menores presiones
totales en los sistemas.
VALVULA REDUCTORA DE PRESION Y CAVITACION
La cavitación en válvulas de control y específicamente en válvulas reductoras de presión tiene un
efecto importante en la vida útil de los sistemas y en su operación. La cavitación daña la válvula y la
tubería mediante vibración y erosión de sus paredes internas. También causa ruidos elevados.
Cuando las válvulas reductoras de presión trabajan en posiciones cercanas al cierre, es decir cuando
el área de pasaje del líquido se encuentra muy reducida, el flujo se acelera para compensar esta
disminución de área, la mayor velocidad hace caer la presión. Cuando la presión cae y alcanza la
presión de vapor del líquido, se forman cavidades de vapor o burbujas que son arrastradas por el
flujo. Cuando se alejan del obturador de la válvula, el área de pasaje se vuelve a incrementar, la
velocidad disminuye, la presión aumenta y las burbujas de vapor colapsan por implosión generando
altísimas presiones (colapso de la cavidad de vapor) y micro jets que erosionan la pared de la válvula
si se encuentran cerca de ella.
En el gráfico de abajo se muestra en zona gris la región de
cavitación que debe evitarse. El eje X corresponde a la presión
aguas abajo de la válvula reductora, y en el eje Y las presiones
aguas arriba. Si queremos por ejemplo reducir presión de
manera de obtener 1 bar aguas abajo (eje X), vemos que si aguas
arriba hay 4 bar todavía estamos fuera de la zona gris donde hay
riesgo de daño por cavitación; sin embargo, si la presión aguas
arriba es de 5 bar o mayor, entramos en la zona gris de
cavitación.
Hay diferentes alternativas para evitar la cavitación, podemos colocar dos válvulas en serie o incluir
dispositivos especiales como por ejemplo jaulas anti-cavitantes o seleccionar válvulas con
características estructurales con mayor preparación anti-cavitación (paredes internas alejadas del
disco de cierre, etc.).
válvulas secuenciales de presión
Las válvulas de secuencia hidráulica se utilizan para controlar la secuencia de
funcionamiento de dos o más accionadores hidráulicos. La presión de la
válvula de secuencia se ajusta en un nivel superior al de la presión de
funcionamiento del primer accionador. Una vez que el primer accionador ha
completado su ciclo, la válvula de secuencia se abre y permite moverse al
segundo accionador. La gama de válvulas de secuencia accionadas mediante
piloto incluye una serie de válvulas pilotadas internamente y drenadas
externamente y una serie de válvulas pilotadas externamente.

55. Las válvulas secuenciales bloquean el aceite en un circuito hidráulico secundario hasta que la
presión del circuito primario alcanza la presión preestablecida. Las válvulas de secuencia tienen un
sistema regulador integrado que permite el retorno de aceite sin necesidad de tuberías externas.
Objeto
Es la válvula de control de presión que se abre cuando la presión a la entrada alcanza un valor
determinado abriendo el paso a un circuito secundario.
Construcción
La válvula de secuencia servopilotada. Consta de dos unidades con los siguientes componentes
importantes para su funcionamiento:
(1) Cuerpo: Unidad de pilotaje: (2) cono de pilotaje, (3) muelle de compresión y (4) tornillo de ajuste.
Unidad de pilotaje principal: (5) Embolo de válvula con orificio de estrangulación (a) y orificio interior
(b) y (6) y muelle de compresión.
Funcionamiento
• Estando la válvula cerrada, el líquido a presión fluye por P hasta la admisión. Por el taladro
de estrangulación (a), pasa hasta el cono de pilotaje (2), que es mantenido sobre su asiento
por la tensión previa del muelle (3). Esta tensión previa y la presión de apertura de la válvula
son fijadas por el tornillo de ajuste (4).
• El líquido actúa con la presión Pl sobre el lado de admisión del émbolo (5). A través del
orificio de estrangulación (a) detrás del émbolo de válvula Y delante del cono de pilotaje se
forma la presión P2 igual a la P1.
• Si, al aumentar la presión, la fuerza actuante sobre el cono de pilotaje (2) sobrepasa el valor
ajustado de la fuerza del muelle de compresión (3), el cono se abre. El líquido fluye por T
hacia el depósito.
• Al abrirse el cono (2), la presión P2 disminuye. La cantidad de líquido que fluye a través del
orificio de estrangulación (a) ya no permite que las presiones se equilibren.

56. • Se origina una diferencia de presión aplicada al émbolo de válvula.
• Al aumentar más P1 aumenta también más la diferencia de presión.
• Por esta diferencia mayor, el émbolo de válvula (5) se levanta de su asiento venciendo la
fuerza del muelle de compresión (6). El líquido a presión puede fluir entonces hacia B y pasar
a otro sistema.
Partes principales y principio de funcionamiento de las válvulas de
control de dirección.
¿Qué es la válvula de control de dirección?
Las válvulas de control direccional son aquellas encargadas de cambiar el flujo del aire comprimido
que va hacía los cilindros, pinzas neumáticas, entre otros. En otras palabras, determinan el paso del
aire al cambiar, abrir o cerrar sus conexiones internas permitiendo controlar la extensión y
retracción de un cilindro, la apertura o cierre de una pinza neumática o el giro de un actuador
rotativo.
Las válvulas pueden ser monoestables o biestables. Las monoestables tienen una posición
determinada a la cual regresan una vez que la señal contraria se desactiva. En cambio, las biestables
no tienen una posición en especial por lo que, al desaparecer la señal contraria, permanecen en el
mismo lugar sin cambiar a otra posición, a menos que se active una señal.
Se nombran a partir del número de vías (número de conexiones que tiene la válvula), número de
posiciones (número de maniobras que puede realizar), posición normal y método de activación.
Estas válvulas pueden ser activadas de diferentes maneras, ya sea mecánica, eléctrica, neumática o
manualmente.
¿Cómo Funcionan las Válvulas de Control Direccional?
Estas válvulas manejan principalmente la ruta y la desviación de una corriente de fluido, incluyendo
el arranque y el paro, sin afectar el nivel de presión o el gasto del flujo.
Las válvulas para controlar la dirección del movimiento de un cilindro o de un motor de aire o
hidráulico tienen 3 vías, 4 vías o a veces 5 vías.

57. La terminología “3 vías”, etc. Es un poco confusa porque no describe verdaderamente el accionar
de la válvula. Se refiere al número de puertos de conexión activados. Por lo tanto una válvula de dos
vías tiene dos puertos principales, una de tres vías tiene tres, una de cuatro vías tiene cuatro y así
sucesivamente.
La mayoría de las válvulas direccionales son de tipo mono block. Esto quiere decir que es una sola
pieza de acero con uno o varios carretes dentro de ella y sus respectivas palancas.
Abajo se muestran las posiciones más comunes que tiene cada uno de los carretes de las válvulas
direccionales ya sean de mono-block o seccionales de 2 vías 3 posiciones. Existen muchas posiciones
para los carretes de las válvulas sin embargo en esta sección del curso solo se revisarán estas 3
posiciones.
En la primera posición el flujo está yendo del puerto P” al puerto A”, en un sistema hidráulico esta
acción haría que el cilindro se extendiera mientras que del puerto B” se descargaría al puerto “T”
que sería el tanque.
La segunda posición es el centro cerrado. En esta posición el flujo de aceite pasa del puerto “P” al
puerto “T”. Esto hace que el aceite siga circulando pero que el cilindro se quede detenido en el
mismo lugar porque el puerto “A” y el puerto “B” están cerrados y no puede salir flujo de ellos.
En la tercera posición el flujo del puerto “P” pasa al puerto “B”, eso hace que el cilindro se retraiga.
Cuando el cilindro se retrae, el flujo que estaba en la zona de barril del cilindro sale por el puerto
“A” que manda el flujo de regreso al tanque “T”.
Las válvulas direccionales tienen características básicas que las identifican, las cuales son:

58. VÁLVULAS DE GLOBO O ASIENTO
Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de un disco o
tapón que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la circulación
en la tubería. Estas válvulas permiten regular el paso del fluido, el cual al pasar por la válvula cambia
de dirección debido a su diseño por lo que ofrece una gran resistencia a su circulación.
Este tipo de válvula es ideal para aquellos servicios que requieren un frecuente uso de las válvulas,
así como aquellos otros en los que es necesario regular el paso del fluido. La apertura y cierre de la
válvula requiere un pequeño número de vueltas del volante, ya que el recorrido del disco es corto,
los asientos del disco pueden reemplazarse fácilmente.
Las válvulas de asiento disponen de un tapón obturador en el extremo del vástago roscado que, al
girar el volante, se desplaza axialmente, regulando o interrumpiendo el flujo. La tapa va atornillada
o roscada al cuerpo (en este caso, bien directamente o a través de una tuerca de unión). Como las
válvulas de compuerta, disponen de una empaquetadura, para evitar fugas del fluido entre el
vástago y la tapa, presionada entre ambos elementos mediante los prensaestopas.
El tapón obturador se mueve así perpendicularmente al asiento, que es un anillo de material
relativamente blando (por ejemplo, acero inoxidable, o acero al carbono revestido con stellita)
roscado al cuerpo, que debe recambiarse con el tiempo. También puede ir montado un anillo similar
en el obturador y en los menores tamaños, con presiones reducidas, el asiento puede estar
mecanizado sobre el propio cuerpo (a veces, también soldado).
El obturador suele ir loco en el extremo del vástago y su ajuste en el asiento puede ser de tipo macho
hembra (cónico o cilíndrico) o simplemente plano.
Características: Con este grupo de válvulas se consigue un cierre hermético. El fluido sufre una
desviación en su recorrido y las pérdidas de carga son apreciables, aunque en las válvulas en ángulo
tienen menos importancia, si se considera que en éstas la desviación del flujo evita un codo a 90º.
El accionamiento de las válvulas de asiento es más rápido que el de las válvulas de compuerta. Se
aprecia fácilmente a simple vista, si están en posición abierta o cerrada.
El fluido entra siempre por la parte inferior (en sentido contrario al del desplazamiento de cierre
del obturador), puesto que en el otro sentido se produciría una gran pérdida de carga. Por ello, se
indica la forma correcta de circulación sobre el cuerpo de la válvula. Estas válvulas sufren poco
desgaste por rozamiento, por lo que son adecuadas cuando hayan de accionarse frecuentemente.

59. Se construyen distintos modelos de válvulas de asiento para tuberías de diámetro nominal hasta
16", siendo las de tamaño hasta 3´´ las más utilizadas. En las válvulas de doble asiento se equilibran
en parte las acciones hidrostáticas, por lo que exigen un esfuerzo de accionamiento menor. Un caso
particular de las válvulas de doble asiento son las de tres vías, que disponen de un obturador con
tapón doble y de dos salidas.
Aplicaciones: Las válvulas de doble asiento se aplican para la regulación de flujos a elevadas
temperaturas y presiones. Si son de tres vías, regulan la mezcla o el reparto de flujos. Las válvulas
de cilindro tienen una regulación más precisa que las de simple asiento y son preferibles para
presiones y temperaturas elevadas y secciones reducidas; por ejemplo, en instrumentos de medida
y como purgadores. En general, se usan en diversas aplicaciones, como Servicio general, líquidos,
vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas.
Válvula Direccional de Corredera
Así como en las válvulas de asiento las fuerzas de accionamiento son relativamente altas, en las
válvulas de corredera son claramente más bajas. Y es que en este caso no es necesaria una
conmutación frente a fuerzas originadas por la presión de trabajo.
Pueden ser de corredera lineal (Émbolo) y de corredera giratoria. Dada las múltiples ventajas que
ofrece el sistema de corredera lineal, es el más utilizado:
Ventajas:
• Construcción relativamente sencilla
• En comparación a la giratoria, muy buen rendimiento
• Buena compensación de presiones y con ello fuerzas reducidas de accionamiento
• Reducidas perdidas
• Múltiples espectros de funciones
En la carcasa (1) hay una perforación longitudinal y una serie de
canales periféricos a ésta (2). Los canales interrumpen a la
perforación longitudinal formándose así cantos de control (3).
Una corredera de control (4) se mueve axialmente en la
perforación estableciendo o interrumpiendo conexiones en los
cantos de control. Los canales periféricos están comunicados con
las conexiones al exterior.
El establecimiento y la interrupción de conexiones son
sincronizados y el proceso se puede determinar exactamente.
Las diferentes funciones de control se logran de manera
relativamente sencilla, utilizando correderas de distintas formas. En general la carcasa permanece
invariable.