3 t tema6-neumatica e hidraulica

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TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA
1. SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS
Índice
2. LA NEUMÁTICA
3. LA HIDRÁULICA

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Como ya se sabe, en la naturaleza existen varios tipos de estados de
la materia, como por ejemplo: Líquido, Gas, Sólido, Plasma y Condensado
de Bose-Einstein.
Los 2 primeros se les suelen denominar genéricamente como fluidos,
y no tienen forma definida. Adoptan la forma del recipiente que las contiene.
El funcionamiento de los sistemas hidráulicos y neumáticos se basa
en aprovechar la energía acumulada y transmitida por un fluido. En el 1er caso
se utiliza un líquido, mientras que en el 2º se utiliza un gas.

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Un fluido encerrado en un recipiente ejerce una fuerza sobre las
paredes del mismo. La relación entre la fuerza (F) que actúa sobre las paredes
de una superficie y el área (S) se denomina presión (P).
1.1- CARACTERÍSTICAS
F
F
Superficie
S
F
P 

5
Un ejemplo sería la presión sufrida por un submarino:
Profundidad
F
S
La presión sufrida por el submarino
será mayor cuanta mayor sea la fuerza
ejercida sobre el. Y esta fuerza aumentara con
la profundidad ya que depende de la masa de
agua que hay sobre el submarino.

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La unidad de presión en el S.I. es el pascal (N/m2). Otras unidades
utilizadas son las siguientes:
1 bar = 105 Pa = 0.987 atm = 750 mmHg
Al tratarse de fluidos, los gases y los líquidos pueden circular
fácilmente a través de tuberías o conducciones. La cantidad de fluido (V) que
atraviesa una sección por unidad de tiempo (t) se denomina caudal (Q). Y se
obtiene de la siguiente forma:
t
V
Q 

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2. LA NEUMÁTICA
La Neumática es la rama de la ciencia y la técnica que se ocupa del
estudio de las propiedades y aplicaciones de aire comprimido.
La utilidad del aire comprimido es algo conocido desde la antigüedad.
Uno de los primeros tratados sobre sistemas neumáticos fue el atribuido a
Herón de Alejandría y titulado Pneumatica, que data del siglo I.
Pero realmente se empezó a utilizar el aire comprimido para el control
de procesos, principalmente de tipo industrial, fue a partir de 1950.
Herón de Alejandría

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2.1- AIRE COMO FLUIDO PRINCIPAL
El aire comprimido se obtiene directamente a partir del aire
atmosférico. La tierra está envuelta en una capa gaseosa que constituye la
atmósfera.
La presión debida a esta masa de gas se conoce con el nombre de
presión atmosférica (el valor que, a nivel del mar es de 1 atm = 101.300
Pa)
2. LA NEUMÁTICA

La presión por tanto es la fuerza que ejerce el aire que está sobre
nosotros:
9
2. LA NEUMÁTICA
P

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COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
Al comprimir, y aumentar, la presión del aire, éste acumula una
energía que podrá ser convertida posteriormente en energía mecánica para
producir un trabajo. Estos sistemas neumáticos suelen emplear aire
comprimido del orden de 6 bar.
2. LA NEUMÁTICA

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Las ventajas de usar el aire comprimido frente a la utilización de
otros gases son:
2. LA NEUMÁTICA
• Se puede comprimir tanto en tuberías como en recipientes de forma
no peligrosa ni explosiva.
• No genera sobrepresiones, pudiéndose regular fácilmente y de forma
continua.
• Los cambios de temperatura no alteran sustancialmente sus
características de volumen y densidad.
• Su adquisición no requiere coste alguno.
• El aire comprimido es limpio, por lo que resulta adecuado en circuitos
empleados por ejemplo, en la industria de la alimentación.

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2.2- LEYES DE LOS GASES IDEALES
Para estudiar las aplicaciones del aire comprimido se considera
que se comporta como un gas ideal. Podemos decir que:
2. LA NEUMÁTICA
Un gas ideal posee moléculas que se encuentran muy
separadas unas de otras, por tanto, el gas se puede
comprimir o expandir con facilidad.

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Este tipo de gases cumplirán las siguientes leyes:
2. LA NEUMÁTICA
• Ley de Boyle-Mariotte: A temperatura constante, el producto de la
masa del gas por la presión del mismo se mantiene constante.
2
2
1
1 V
P
V
P
cte
V
P 





• P1 y V1 son los valores iniciales
• P2 y V2 son los valores finales

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2. LA NEUMÁTICA
• Ley de Gay-Lussac: A presión constante, el cociente entre el volumen
de un masa de gas y su temperatura se mantiene constante.
2
2
1
1
T
V
T
V
cte
T
V



• T1 y V1 son los valores iniciales
• T2 y V2 son los valores finales

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2. LA NEUMÁTICA
2
2
1
1
1
1
T
V
P
T
V
P
cte
T
V
P 





• T1 , P1 y V1 son los valores iniciales
• T2 , P2 y V2 son los valores finales
• Ecuación de estado de los gases ideales: Se obtiene a a partir de la
combinación de las dos leyes enunciadas anteriormente.

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2. LA NEUMÁTICA
• Ecuación de estado de los gases ideales: Este producto es igual al
producto de dos números, n (número de moles) y R (constante propia
de los gases). De tal forma que la ecuación quedaría:
R
n
T
V
P
T
V
P
R
n
T
V
P









2
2
2
1
1
1
moles
de
número
K
mol
082
.
0




n
l
atm
R

17
Video: Los Gases Ideales

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2.3- ESQUEMA BÁSICO DE UN SISTEMA NEUMÁTICO
2. LA NEUMÁTICA
El esquema básico de un sistema constituido por un circuito
neumático es el siguiente:
Compresor
Aire
El compresor aspira el aire
atmosférico, aumentando su presión
y generando aire comprimido.

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2. LA NEUMÁTICA
Compresor Conducciones
Aire
Este aire alimenta el resto
de la instalación a través de un
conjunto de conducciones diseñadas
para tal fin.

20
2. LA NEUMÁTICA
Compresor Conducciones Válvulas
Aire
La circulación del aire
comprimido se controla a través de
un conjunto de válvulas.

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2. LA NEUMÁTICA
Compresor Conducciones Válvulas Actuadores
Aire
Las válvulas regulan el funcionamiento
de los actuadores, en los que se transforma la
energía acumulada por el aire comprimido en
energía mecánica.

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2. LA NEUMÁTICA
Compresor Conducciones Válvulas Actuadores
Proceso
Aire
El proceso final depende del sistema
mecánico sobre el que actúe, ya sea un martillo
neumático, etc.

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2.4- COMPONENTES DE LOS CIRCUITOS NEUMÁTICOS
2. LA NEUMÁTICA
Los elementos principales que componen un circuito neumático
son:
•COMPRESORES: El aire comprimido se obtiene a partir de una
máquina que se llama compresor.

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2. LA NEUMÁTICA
son:
• COMPRESORES
• CONDUCCIONES: El aire alimenta el resto de la instalación a través
de un conjunto de conducciones diseñadas para ese fin.

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2. LA NEUMÁTICA
son:
• COMPRESORES
• CONDUCCIONES
• VÁLVULAS: La circulación del aire comprimido se controla a través de
un conjunto de válvulas.

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2. LA NEUMÁTICA
son:
• COMPRESORES
• CONDUCCIONES
• VÁLVULAS
•ACTUADORES: Son regulados por las válvulas, transforman la
energía acumulada por el aire comprimido en energía mecánica.

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2.5- DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO
2. LA NEUMÁTICA
El aire comprimido producido en el compresor se distribuye hacia el
resto de los elementos que configuran el sistema a través de un conjunto de
tuberías. Este conjunto de tuberías constituye una red o circuito de aire
comprimido.
Las redes utilizadas se dividen en dos tipos:
• Red Abierta: La tuberías que alimentan los diferentes actuadores
están en contacto con la presión atmosférica. Se suelen utilizar
para limpieza de alta presión o trabajos similares.

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2. LA NEUMÁTICA
El aire comprimido producido en el compresor se distribuye hacia el
resto de los elementos que configuran el sistema a través de un conjunto de
tuberías. Este conjunto de tuberías constituye una red o circuito de aire
comprimido.
Las redes utilizadas se dividen en dos tipos:
• Red Cerrada: Los circuitos de esta red están estancos, es decir,
manteniendo en su interior aire a presión sin estar en contacto con
el aire.

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2. LA NEUMÁTICA
Generalmente suelen existir en los circuitos neumáticos un
conjunto de elementos destinados a acondicionar el aire comprimido que
circula por la red de distribución. Algunos son:
• Filtros: Se encargan de eliminar las impurezas que pudiera
arrastrar el aire, ya que el aire procede de la atmósfera.
• Reguladores de presión: Mantienen el valor de la presión
constante en todo el circuito.

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3. LA HIDRÁULICA
Los sistemas hidráulicos son semejantes a los neumáticos descritos
anteriormente, pero en lugar de emplear aire comprimido utilizan un liquido,
normalmente aceite, para acumular energía y posteriormente transformarlo en
energía mecánica. Por esta razón se suelen llamar sistemas oleohidráulicos.
Los automatismos hidráulicos disponen también de dispositivos
destinados a aumentar la presión del aceite, denominados bombas
hidráulicas, cuya misión es muy parecida a los compresores neumáticos.
Las principales diferencias existentes con respecto a los sistemas
neumáticos provienen de las particularidades que presenta el trabajar con un
líquido en lugar de con un gas. Los líquidos, a diferencia de los gases, son
prácticamente incompresibles.

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3. LA HIDRÁULICA
La presión que ejerce el líquido sobre las paredes de un recipiente se
denomina presión hidrostática y actúa igual en todas las direcciones dentro del
líquido. Esta característica se expresa en la ley de Pascal, que se enuncia así:
LA PRESIÓN EJERCIDA POR UN LÍQUIDO EN REPOSO SE
TRANSMITE INTEGRAMENTE A TODOS LOS PUNTOS DEL LÍQUIDO.

AGUA
F1
S1
S2
F2
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3. LA HIDRÁULICA
P1=
S1
F1
P2=
S2
F2
P1= P2
S1
F1
S2
F2
=

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3. LA HIDRÁULICA
Otra diferencia fundamental entre los sistemas neumáticos y las
hidráulicos es que en estos últimos el sistema de distribución necesariamente
tienen que ser cerrado. Si fuera abierto habría fugas.

34
3. LA HIDRÁULICA
La Ley de continuidad de los fluidos incompresibles intenta
explicarnos el comportamiento de los líquidos en el seno de un circuito
hidráulico. Esta ley nos dice que:
EL CAUDAL DE UN FLUIDO INCOMPRESIBLE SE MANTIENE
CONSTANTE EN LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS QUE TENGAN SUS
COMPONENTES CONECTADOS EN SERIE

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3. LA HIDRÁULICA
Ley de Continuidad
S1
S1
V1
V1
S1 V1 = S2 V2
Q1 = Q2 = constante
S2
S1
.
V2 = V1
.
.

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