Circuitos neumáticos aplicados a la industria

1. 1
UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y
ELÉCTRICA
“CIRCUITOS NEUMATICOS APLICADOS A
LA INDUSTRIA MANUFACTURERA “
MONOGRAFIA
Que para obtener el título de:
INGENIERO ELÉCTRICISTA
PRESENTA:
JESSICA GUERRA DOMINGUEZ
DIRECTOR:
DR. MARTHA EDITH MORALES MARTINEZ
XALAPA, VER. ENERO 2018

2. 2

3. 3
AGRADECIMIENTO
Antes que nada quiero empezar agradeciendo a mis padres, por darme la vida,
por una infancia llena de felicidad, por la formación y educación que con mucho
esfuerzo e ímpetu lograron enseñarme, por darme unas hermanas tan
maravillosas, por darme la lección más grande de la vida, que es la vida misma.
A mi madre Araceli Domínguez, porque es el principal pilar en mi formación,
educación, por ser un claro ejemplo de que todo lo que te propongas se puede
realizar, los consejos, los regaños, sobre todo por ser amiga, nunca dejar solas a
tus hija. Gracias mamá te amo.
Al ing. Aurelio Guerra, mi padre quien me enseño a valorar los resultados de un
gran esfuerzo, a conocer el precio de lo que es tener una gota de sudor en la
frente, darme palabras de aliento, por ser ejemplo, espero aprender mucho del
mejor maestro. Gracias al mejor Ingeniero.
Mis hermanas, les agradezco no solo por estar presentes aportando buenas cosas
a mi vida, sino por los grandes lotes de felicidad, de diversas emociones que
siempre me han causado. Gracias Ivonne al ser un ejemplo a seguir, apoyarnos
incondicionalmente a tus hermanas, por saber tomar el papel de hermana mayor.
Lizethe sin duda por siempre saber hacer reír a la familia con tus ocurrencias,
regalarme la mejor experiencia de ser tía, darnos al angelito que es Julieta. Sin
más a ti Janeth, no solo por compartir todo conmigo hermana, también por ser el
ser que más me quiere muy a pesar de todo, por tus regaños, consejos, ayuda,
casi por ser mi segunda madre aunque tenemos la misma edad, no dejar de lado
que estas a nada de hacerme la mujer más dichosa, porque está en camino un
pequeño ser que amare como si fuera mi hija, gracias hermanas, me siento
totalmente orgullosa de todas y cada una de ustedes.
Mis amigos, realmente mis amigos que siempre estuvieron ahí para mí, por
compartir tristezas, alegrías, enojos, decepciones, etc. Brindarme su mano cuando
lo necesitaba. Al mejor amigo que ni la distancia, amores, nuevos compañeros se
alejó, tus éxitos son alegrías para mí, José Rafael Sánchez te quiero.
A la persona que llena de amor mi corazón, por su paciencia, apoyo incondicional
en los duros momentos que padecí a lo largo de culminar mi carrera, sentir orgullo
por lo que soy, y poder llegar a ser. Te amo.
Una mención muy especial, a mi asesora de trabajo recepcional, Dr. Martha Edith
Morales Martínez, al no negar su apoyo y conocimiento para la realización de este

4. 4
proyecto. A todos los profesores Ingenieros al compartir sus conocimientos y
forjar grandes futuros ingenieros, gracias Universidad Veracruzana.
Jessica Guerra Domínguez

5. 5
CONTENIDO
INTRODUCCION ................................................................................................................................ 8
1. CAPITULO I NEUMATICA BASICA............................................................................................ 9
1.1 GENERALIDADES DE LA NEUMATICA ...........................................................................9
1.2 CONTEXTUALIZACIÓN .................................................................................................. 10
1.3 PARTICIPACIÓN DE LA NEUMÁTICA ........................................................................... 10
1.4 ANTECEDENTES DE LA NEUMATICA.......................................................................... 11
1.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA NEUMATICA ...................................................... 12
1.5.1 VENTAJAS DE LA NEUMATICA.............................................................................. 13
1.5.2 INCONVENIENTES DE LA NEUMÁTICA................................................................. 14
1.6 COMPARACION ENTRE NEUMATICA E HIDRAULICA................................................ 15
1.7 TENDENCIAS ACTUALES DE LA NEUMÁTICA............................................................ 17
1.8 PROPIEDADES FISICAS DEL AIRE .............................................................................. 19
1.9 PROPIEDADES DEL AIRE COMPRIMIDO: VENTAJAS E INCONVENIENTES ........... 19
1.10 CIRCUITO NEUMATICO................................................................................................. 20
1.11 ELEMENTOS DE SISTEMAS NEUMATICOS ................................................................ 21
1.12 GRUPO COMPRESOR ................................................................................................... 23
1.12.1 COMPRESOR........................................................................................................... 24
1.13 ACUMULADOR ............................................................................................................... 30
1.14 LA UNIDAD DE MANTENIMIENTO ................................................................................ 31
1.15 DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO: TUBERÍAS................................................. 32
1.16 SIMBOLOGIA NEUMATICA ............................................................................................ 34
1.17 ACTUADORES NEUMÁTICOS: GENERALIDADES ...................................................... 39
1.18 MOTORES NEUMÁTICOS:............................................................................................. 39
1.18.1 CARACTERISTICAS DE LOS MOTORES NEUMATICOS...................................... 40
1.18.2 CLASIFICACION DE LOS MOTORES NEUMATICOS ............................................ 41
1.19 CILINDROS NEUMÁTICOS: CONCEPTOS Y DEFINICIÓN.......................................... 43
1.19.1 CILINDRO DE SIMPLE EFECTO ............................................................................. 44
1.19.2 CILINDRO DE DOBLE EFECTO .............................................................................. 44
1.19.3 CILINDRO CON DISPOSITIVO DE SUJECIÓN DEL VÁSTAGO ............................ 44
1.19.4 CILINDRO DE DOBLE EFECTO CON VÁSTAGO PASANTE................................. 45
1.19.5 CILINDRO POSICIONADOR .................................................................................... 45
1.19.6 CILINDROS ENTÁNDEM.......................................................................................... 45
1.20 APLICACIONES DE LOS ACTUADORES NEUMÁTICOS............................................. 45
1.21 COMPARACIÓN CILINDROS DE SIMPLE/DOBLE EFECTO........................................ 46
1.22 ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL NEUMÁTICOS............................................... 47

6. 6
1.22.1 VÁLVULAS................................................................................................................ 47
1.23 REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE LAS VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS........... 50
1.24 DESARROLLO DE SISTEMAS NEUMATICOS.............................................................. 53
1.24.1 ESQUEMA DE DISTRIBUCION ............................................................................... 53
1.24.2 SISTEMA DE NUMERACIÓN POR COMPONENTE. .............................................. 54
2. CAPITULO II NEUMATICA AVANZADA................................................................................... 56
2.1 ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS NEUMÁTICOS .................................................. 56
2.2 DISEÑO AUTOMATIZADO DE CIRCUITOS .................................................................. 57
2.3 DIAGRAMAS DE FUNCIONAMIENTO. .......................................................................... 58
2.4 DIAGRAMA DE MOVIMIENTOS..................................................................................... 58
2.4.1 DIAGRAMA ESPACIO – FASE................................................................................. 59
2.4.2 DIAGRAMA ESPACIO – TIEMPO ............................................................................ 60
2.5 MÉTODOS SECUENCIALES.......................................................................................... 61
2.6 METODO DE LA CASCADA ........................................................................................... 62
2.7 PASÓ A PASO MINIMO. ................................................................................................. 70
2.8 METODO PASO A PASO MAXIMO................................................................................ 74
3. CAPITULO III APLICACIONES INDUSTRIALES ..................................................................... 75
3.1 ¿QUÉ ES LA INDUSTRIA MANUFACTURERA? ........................................................... 75
3.1.1 SIGNIFICADO DE MANUFACTURA ........................................................................ 77
3.1.2 PRINCIPALES RUBROS DE LA INDRUSTRIA MANUFACTURERA...................... 78
3.1.3 TIPOS DE INDUSTRIA MANUFACTURERA ........................................................... 78
3.2 SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL......................................................... 79
3.3 APLICACIONES NEUMÁTICAS EN LA INDUSTRIA MANUFACTURERA.................... 80
3.4 APLICACIONES DE LA NEUMÁTICA EN DISTINTOS PROCESOS INDUSTRIALES. 84
3.5 PROCEDIMIENTOS DE FABRICACIÓN DE MAQUINARIA INDUSTRIAL.................... 85
3.6 SEGURIDAD EN UNIDAD DE TRABAJO....................................................................... 86
3.7 EJERCICIOS PRACTICOS ............................................................................................. 87
3.7.1 CONTROL DE LA PUERTA DE UN AUTOBÚS....................................................... 87
3.7.2 ESTAMPADORA NEUMÁTICA ................................................................................ 88
3.7.3 SECUENCIA POSIBLE DOS CILINDROS DOBLE EFECTO .................................. 89
3.7.4 SECUENCIA POSIBLE CUATRO CILINDROS SIMPLE EFECTO.......................... 90
3.7.5 SECUENCIA DE UN CILINDRO DE DOBLE EFECTO CON REGULADOR DE
VELOCIDAD.............................................................................................................................. 91
3.7.6 SECUENCIA DE CILINDRO DE DOBLE EFECTO CON DOS ACCIONADORES.. 92
3.7.7 SECUENCIA DE PASOS CON ACCIONAMIENTO CON RODILLOS
ESCAMOTEABLES................................................................................................................... 93
3.7.8 REGULACION DE VELOCIDAD EN EL CILINDRO DE DOBLE EFECTO.............. 95

7. 7
3.7.9 METODO CASCADA, ELEVADOR DE CAJAS........................................................ 96
3.7.10 DESARROLLAREMOS EL SISTEMA NEUMÁTICO CON LA SIGUIENTE
SECUENCIA A+ B+ | A- B- ....................................................................................................... 98
3.7.11 METODO SECUENCIAL A+A-B+B-C+C-................................................................. 99
3.7.12 METODO SECUENCIAL PASO A PASO A+B+C-/C+D+/D-A-B-........................... 100
3.7.13 METODO SECUENCIAL CASCADA ...................................................................... 101
3.7.14 SISTEMA NEUMATICO PARA ACCIONAR DOS CILINDROS DE DOBLE EFECTO
A Y B CON TEMPORIZADOR Y PRESOSTATO................................................................... 103
RECOMENDACIONES ................................................................................................................... 104
4. CONCLUSION ........................................................................................................................ 105
5. CONCEPTOS BÁSICOS ........................................................................................................ 106
5.1 UNIDADES BÁSICAS Y DERIVADAS. SI:.................................................................... 106
5.2 SISTEMA INTERNACIONAL......................................................................................... 106
5.2.1 FUERZA: ................................................................................................................. 106
5.2.2 TRABAJO (L): ......................................................................................................... 107
5.2.3 PRESIÓN: ............................................................................................................... 108
5.2.4 LOS SISTEMAS NEUMÁTICOS TRATAN CON TRES CLASES DE PRESIÓN
ATMOSFÉRICA: ..................................................................................................................... 110
5.2.5 TEMPERATURA: .................................................................................................... 111
5.3 MASA:............................................................................................................................ 111
5.4 VELOCIDAD: ................................................................................................................. 111
5.4.1 ACELERACIÓN:...................................................................................................... 112
5.5 CAUDAL: ....................................................................................................................... 112
5.6 LEYES FUNDAMENTALES DE LOS GASES PERFECTOS O IDEALES ................... 112
5.7 LEYES USUALMENTE APLICADAS EN UN SISTEMA NEUMÁTICO ........................ 113
6. BIBLIOGRAFÍA ....................................................................................................................... 116
6.1 REFERENCIA NETGRAFICA ....................................................................................... 116
6.2 REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA:.................................................................................. 116

8. 8
INTRODUCCION
La neumática tiene un papel muy importante en la mecánica en cualquier proceso
de producción moderno. Muchos de los inconvenientes de la Ingeniería a lo largo
de los años, se han implementado o resueltos mediante la mecánica tradicional,
pero con la contribución de esta tecnología y técnica que hace en las maquinas
más sencillo sus movimientos lineales al igual que los rotativos, por ello la
automatización se ha convertido en una necesidad cotidiana.
No es sencillo seleccionar el contenido representativo de esta investigación,
clasificarla en capítulos que contengan todo aquello que se requiera para absorber
el conocimiento de determinada técnica. La dificultad se presenta por la gran
cantidad de elementos y componentes neumáticos que existen hoy en día por el
constante desarrollo de la Neumática. No obstante cabe mencionar que no
solamente son los múltiples componentes existentes, sino que un elemento
neumático puede tener muchas formas, de igual manera funcionar para distintos
procesos, según sea uno u otro el fabricante de estos.
El trabajo de investigación lleva como propósito enriquecer al máximo incluyendo
los más relevantes elementos neumáticos y sus diversas aplicaciones en la
industria.
Existen tres capítulos donde notoriamente se recopila información para dar un
resultado completo acerca de la neumática.
Capítulo I Neumática Básica, se enfoca en definiciones, tendencias,
antecedentes y actuales desarrollos importantes que se ha apreciado a lo largo de
los años en esta técnica empleada de la mecánica en los procesos industriales.
Tanto como los conocimientos del aire comprimido, también la descripción de los
elementos que componen a los circuitos neumáticos básicos.
Capitulo II Neumática avanzada, Este capítulo tiene mayor extensión que el
anterior, se muestra los diferentes elementos que se utilizan en la neumática
moderna, así también como los métodos secuenciales más utilizados en los
procesos industriales, una vez ya conocidas las características, funciones de cada
elemento neumático, se pasa a un tercer y definitivo capitulo III.
Capitulo III Aplicación a la Industria. Por último se aborda los diseños de los
circuitos neumáticos que hacen posible el funcionamiento de los distintos ciclos de
trabajo de un proceso industrial cualquiera.

9. 9
CAPITULO I NEUMATICA BASICA
1.1 GENERALIDADES DE LA NEUMATICA
La neumática es el conjunto de las aplicaciones técnicas (transmisión y
transformación de fuerzas y movimiento) que utilizan la energía acumulada en el
aire comprimido.
Desde hace mucho tiempo se ha utilizado consciente o inconscientemente en
distintas aplicaciones. El griego Ktesibios fue el primero que se sepa con
seguridad utilizó aire comprimido como elemento de trabajo. Hace más de 2000
años construyó una catapulta de aire comprimido. Uno de los primeros libros que
trató el empleo de aire comprimido como energía data del siglo I, describiendo
mecanismos accionados por aire comprimido.
La propia palabra procede de la expresión griega “pneuma”, que se refiere a la
respiración, el viento y, en filosofía, al alma.
Hasta finales del siglo pasado no se comenzó a estudiar sistemáticamente su
comportamiento y reglas, cuando el estudio de los gases es objeto de científicos
como Torricelli, Pascal, Mariotte, Boyle, Gay Lussac, etc.
La verdadera irrupción de la neumática en la industria se dio a partir de 1950 con
la introducción de la automatización en los procesos de trabajo, aunque al
comienzo fue rechazada por su desconocimiento. Hoy en día no se concibe una
explotación industrial sin aire comprimido. La automatización permite la
eliminación total o parcial de la intervención humana. Asume pues algunas
funciones intelectuales más o menos complejas de cálculo y de decisión.
La “neumática convencional” es la tecnología que emplea elementos neumáticos
con partes mecánicas en movimiento. La energía estática contenida en un fluido
bajo presión de 3 a 10 Kg/cm2 es transformada en energía mecánica mediante los
actuadores (cilindros o motores). Como se muestra en la figura 1.
Figura No.1 Energía Neumática

10. 10
1.2 CONTEXTUALIZACIÓN
Con el avance tecnológico de las industrias mundialmente son entorno a la
automatización, con exigencias de mayor flexibilidad, productividad, rapidez y
confiabilidad de las tareas programadas, exigen personal especializado y muy
altamente entrenado en los sistemas que logran realizar estas funciones de
automatización. La ignorancia o falta de atención en la instalación o
funcionamiento de los componentes neumáticos, puede generar gastos
innecesarios en forma de reducción de capacidad o, en el peor de los casos,
paradas en las máquinas o procesos. La neumática ofrece una amplia gama de
posibilidades de entrenamiento y de aplicación actual en la industria.
El aire comprimido ha experimentado en estos últimos tiempos un auge inusitado
debido a su alto poder de adaptación a cualquier sistema de trabajo organizado,
siendo evidente que sus cualidades innatas lo hacen recomendable para ejecutar
labores que difícilmente pueden cubrir otras energías; bajo ésta apreciación
debemos tener en cuenta que el control de las máquinas está dado por la
integración de sensores, elementos procesadores, mecanismos de accionamiento
y actuadores.
La técnica neumática se emplea hoy en muchos campos, se prevé que en el futuro
ocupe un puesto importante en la automatización de instalaciones y procesos
industriales por su manejo sencillo y su amplia gama de soluciones; esto se debe,
entre otras cosas, a que en el resultado de algunos problemas de automatización
no puede disponerse de otro medio que sea más simple y más económico.
1.3 PARTICIPACIÓN DE LA NEUMÁTICA
El hombre coloca a su servicio la máquina, con el fin de producir una mayor
cantidad de productos, con una mejor calidad y un menor esfuerzo físico,
reduciendo los riesgos de accidente y los costos de producción. El nivel de
automatización dependerá en gran parte del hombre, que está siempre presente
en el accionamiento inicial y final del proceso. Automatización: podemos definirla
como un conjunto de elementos tecnológicos que realizan una serie de funciones
y operaciones sin la intervención del hombre, o con mínima participación. Para
operar el conjunto de recursos tecnológicos que origine una automatización, es
necesaria la energía. Entre las varias formas energéticas esta la neumática, que
constituye el primer paso para transformar la mecanización en automatización. Si
bien la utilización de la técnica del aire comprimido como fuente energética es
empleada, cada vez más, para la racionalización y automatización, ésta es
relativamente cara y podría llegarse a suponer que los costos de producción,
acumulación y distribución del aire involucran gastos elevados.

11. 11
Esto no es exacto, pues en el cálculo de rentabilidad de una instalación, no sólo
debe tomarse en cuenta el costo energético y los gastos de instalación, sino
también los ahorros de mano de obra, los gastos de mantenimiento y el aumento
de la producción logrado. El resultado final es que el costo energético es
despreciable y las inversiones de instalación fácilmente amortizables. El aire
comprimido puede utilizarse:
a) directamente, como elemento de trabajo;
b) para accionamiento de motores, embragues, cilindros o herramientas;
c) regulado por medio de válvulas y elementos accesorios, para impulsar una
gran variedad de movimientos mecánicos;
d) en combinación con equipos oleohidráulicos, para obtener con un coste
reducido ciclos de trabajo precisos en bajas velocidades;
e) con la electricidad, para accionamientos a larga distancia y para los
movimientos rotativos.
Figura No. 2 Circuito neumático básico
1.4 ANTECEDENTES DE LA NEUMATICA
La palabra neumática se refiere al estudio del movimiento del aire. Así, en sus
comienzos el hombre utilizó el viento en la navegación y en el uso de los molinos
para moler grano y bombear agua. En 1868 George Westinghouse fabricó un
freno de aire que revolucionó la seguridad en el transporte ferroviario. Es a partir
de 1950 cuando la neumática progresa ampliamente en la industria con el
desarrollo paralelo de los sensores.
La neumática es la generación, preparación, distribución y utilización del aire
comprimido para realizar un trabajo y con ello controlar un proceso. Los procesos

12. 12
consisten en incrementar la presión de aire y a través de la energía acumulada
sobre los elementos del circuito neumático para efectuar un trabajo útil.
Los sistemas de aire comprimido proporcionan un movimiento controlado con el
empleo de cilindros y motores neumáticos, y se aplican en herramientas, válvulas
de control y posicionadores, martillos neumáticos, pistolas para pintar, motores
neumáticos, sistemas de empaquetado, elevadores, herramientas de impacto,
prensas neumáticas, robots industriales, vibradores, frenos neumáticos, etc.
La neumática precisa de una estación de generación y preparación del aire
comprimido formado por un compresor de aire, un depósito, un sistema de
preparación del aire y una red de tuberías.
Los sistemas neumáticos se complementan con los eléctricos y electrónicos, lo
que permite obtener un alto grado de sofisticación y flexibilidad. Utilizan válvulas
de solenoide, señales de realimentación de interruptores magnéticos, sensores e
interruptores eléctricos de final de carrera.
El PLC (Programmable Logic Controller) les permite programar la lógica de
funcionamiento de un cilindro o de un conjunto de cilindros realizando una tarea
específica.
En determinadas aplicaciones, tales como en movimientos de aproximación rápida
y avance lento, típicos de las fresadoras y rectificadoras, en la sujeción de piezas
utilizadas en los cortes a alta velocidad sobre materiales duros y en la
automatización de procesos de producción, se combinan la neumática y la
hidráulica en un circuito oleo neumático, utilizando la parte neumática para el
accionamiento y control y la parte hidráulica para el actuador.
1.5 VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA NEUMATICA
La neumática es una fuente de energía de fácil obtención y trata miento para el
control de máquinas y otros elementos sometidos a movimientos lo cual ha
motivado a varias de las industrias ecuatorianas a implementar dicha tecnología
en algunos de sus procesos.
La neumática ofrece en la industria ventajas de operación considerables en la
elaboración de sus productos tales como: disponibilidad, compresibilidad y
mantenimiento fácil del aire, facilidad de transporte, es a prueba de incendios y
explosiones y es de fácil control. La fuerza neumática puede realizar muchas
funciones mejor y más rápidamente, de forma más regular y sobre todo durante

13. 13
más tiempo sin sufrir los efectos de la fatiga. Se considera que los circuitos
neumáticos son sencillos, de fácil instalación y aplicación en la industria. Esta
tecnología tiene su ventaja más importante en la flexibilidad y variedad de
aplicaciones en casi todas las ramas de la producción industrial.
La neumática tiene como deficiencia que en circuitos muy extensos se producen
pérdidas de cargas considerables, generando altos ni veles de ruidos producidos
por la descarga del aire hacia la atmósfera, las presiones a las que trabajan
normalmente no permiten aplicar grandes fuerzas, no cuenta con mucha potencia
y exactitud en sus operaciones; aun así es un excelente medio y tal vez la mejor
opción, dependiendo de las características del trabajo, para suministrar energía.
1.5.1 VENTAJAS DE LA NEUMATICA
1. Abundante.
Es ilimitado y se encuentra disponible en cualquier lugar. No precisa conductos de
retorno. El aire utilizado pasa de nuevo a la atmósfera.
2. Almacenaje.
Almacenado y comprimido en acumuladores o depósitos, puede ser trasportado y
utilizado donde y cuando se precise.
3. Antideflagrante.
Está a prueba de explosiones. No hay riesgo de chispas en atmósferas explosivas.
Puede utilizarse en lugares húmedos sin riesgo de electricidad estática.
4. Temperatura.
Es fiable, incluso a temperaturas extremas.
5. Limpieza.
Cuando se producen escapes no es perjudicial y pueden colocarse en las líneas,
depuradoras o extractores para mantener el aire limpio.
6. Elementos.
El diseño y construcción de elementos es fácil y se simple confección.
7. Velocidad.

14. 14
Se obtienen velocidades muy elevadas en aplicaciones de herramientas de
montaje (atornilladores, llaves, etcétera).
8. Regulación.
Las velocidades y las fuerzas pueden regularse de manera continua y
escalonada, combinando con sistemas oleo neumáticos.
9. Sobrecargas.
Se puede llegar en los elementos neumáticos de trabajo hasta su total parada, sin
riesgo de sobrecargas o tendencias al calentamiento.
1.5.2 INCONVENIENTES DE LA NEUMÁTICA
1.- Precisión.
Debido a las características de los gases, los sistemas neumáticos presentan
problemas en el grado de posicionamiento exacto.
2.- Costo.
El comprimir el aire genera una inversión elevada que va a depender de la
cantidad de aire requerido y de la presión suministrada al sistema.
3.- Contaminación.
En la mayoría de los sistemas neumáticos el aire debe estar lubricado y si se
presenta alguna fuga el aceite podría contaminar el medio ambiente.
4.- Acondicionamiento.
Para utilizar el aire comprimido en los sistemas neumáticos es necesario
acondicionamiento, esto es reducir la humedad relativa, quitar impurezas y en la
mayoría lubricarlo.
5.- Potencia
Los sistemas neumáticos presentan baja potencia en comparación con otros
sistemas.
6.- Pérdidas.

15. 15
Si existen fugas en los sistemas neumáticos se presentan caídas de presión en los
mismos con lo cual se corre el riesgo que sus elementos no trabajen
adecuadamente.
1.6 COMPARACION ENTRE NEUMATICA E HIDRAULICA
La neumática y la hidráulica de encargan respectivamente del estudio de las
propiedades y aplicaciones de los gases comprimidos y de los líquidos.
Etimológicamente estas palabras derivan de las griegas pneuma e hydro, que
significan <viento> y <agua>. Aunque las aplicaciones de los fluidos (gases y
líquidos) no son nuevas, lo que sí es relativamente reciente es su empleo en
circuitos cerrados en forma de sistemas de control y actuación. Un problema de
automatización y control puede resolverse empleando mecanismos, circuitos
eléctricos y electrónicos, circuitos neumohidráulicos o bien una combinación de
todo ello. Los circuitos neumáticos e hidráulicos se suelen utilizar en aplicaciones
que requieren movimientos lineales y grandes fuerzas. Como:
➢ Maquinaria de gran potencia (excavadora, perforadora de túneles) como se
muestra en la figura 5 que emplean fundamentalmente circuitos hidráulicos.
➢ Producción industrial automatizada. Se emplean circuitos neumáticos o
hidráulicos.
➢ Accionamientos de robot. Para producir el movimiento de las articulaciones de
un robot industrial y de las atracciones de feria, se emplean principalmente
sistemas neumáticos.
➢ Máquinas y herramientas de aire
comprimido. Como el martillo
neumático o máquinas para pintar a
pistola, son ejemplos del uso de la
neumática como se puede ver en la
figura 4.
Figura No 4, Pistola de Tapping

16. 16
Figura No 5 Máquina perforadora hidráulica YGL-100A
A continuación se muestran en la tabla 1 algunas características comparativas
entre los sistemas neumático e hidráulico
Tabla No 1. Comparación entre Neumática con la Hidráulica
CARACTERISTICAS NEUMATICA HIDRAULICA
Efecto de fugas Solo pérdida de energía Contaminación
Influencia del
Ambiente
A prueba de explosión
insensible a la
temperatura
Riesgo de incendio en caso de
fuga. Sensible a cambios de la
temperatura
Almacenaje de
energía
Fácil Limitada
Velocidad de
operación
v= 1,5 m/s v= 0,5 m/s

17. 17
Costo de
alimentación
Muy alto Alto
Movimiento lineal Simple con cilindros.
Fuerzas limitadas.
Velocidad dependiente
de la carga
Simple con cilindros. Buen
control de velocidad. Fuerzas
muy grandes
Movimiento
giratorio
Simple, ineficiente, alta
velocidad
Simple, par alto, baja velocidad
Estabilidad Baja, el aire es
compresible
Alta, ya que el aceite es casi
incompresible, además el nivel
de presión es más alto que en
el neumático.
1.7 TENDENCIAS ACTUALES DE LA NEUMÁTICA
La neumática ha sido por excelencia una tecnología usada en la automatización
industrial gracias a su bajo mantenimiento, altas velocidades y sobre todo porque
es relativamente sencilla de implementar; pero siempre ha sido cuestionado el
costo de generación del aire comprimido, que, aunque es un recurso ilimitado (el
aire), los compresores tienen un consumo inherente por causa de sus motores. Es
aquí donde la tecnología neumática ha evolucionado en poder realizar productos
más estancos (conectores de manguera, sellos de cilindros, etc.) en la eficiencia
de generación en los compresores; esto junto a una optimización en el
dimensionamiento de equipos ha dejado a la neumática como una tecnología
limpia y de bajo costo.
Un ejemplo de esto se puede ver en las antiguas plantas de tratamiento de agua
en nuestra región que tenían tanto instrumentación como actuadores neumáticos
en su operación. A mediados de siglo, el boom eléctrico reemplazó la mayoría de
esta tecnología (desapareciendo casi por completo la instrumentación neumática)
por equipos electrónicos aludiendo a un menor consumo energético y precisión,
que se tenía por las fugas neumáticas en la red.

18. 18
Pero esto está cambiando nuevamente, las nuevas plantas de tratamiento de agua
están optando de nuevo por actuadores neumáticos, ya que la eficiencia de éstos
y la mejora en los accesorios neumáticos para no generar fugas ha disminuido
considerablemente los ciclos de operación de los compresores, que además de
ser más eficientes tienden a operar en ciclos más largos reduciendo
considerablemente el consumo eléctrico, más aun si pensamos que un actuador
eléctrico aun no estando en operación, consume carga eléctrica.
Nuestra región está en continuo desarrollo, tenemos varios e importantes
fabricantes de máquinas que usan la neumática como la tecnología principal,
lamentablemente no con una visión de eficiencia energética sino netamente para
ser competitivos en el mercado. Esto ha generado la proliferación de muchas
marcas en neumática que van en contravía a la tecnología, pero lo importante aquí
es que cada vez más estos fabricantes locales deben estar regidos por estándares
internacionales de seguridad como la EN ISO 14121(seguridad de máquinas,
normas internacionales), que exige una tecnología superior donde la evolución de
la neumática en equipos de seguridad y eficiencia toman mayor conciencia en
nuestros fabricantes locales.
Figura No 6 Ejemplo de proceso neumático

19. 19
1.8 PROPIEDADES FISICAS DEL AIRE
El aire es una mezcla de gases y está constituido de la siguiente manera, el 78 %
de su volumen es nitrógeno, el 21 % de su volumen es oxígeno y el 1 % de su
volumen está constituido entre CO2 (bióxido de carbono), argón, hidrogeno, neón,
helio, kriptón y xenón.
Al ser una mezcla de gases el aire se considera un gas y obedece todas las leyes
de los gases.
En el aire la falta de cohesión entre sus moléculas es característica y esto
ocasiona que la fuerza entre ellas sea muy baja en circunstancias normales. El
aire es igual que todos los gases, no tiene una forma definida y va a cambiar a la
mínima fuerza que se le somete, de igual forma va a ocupar el máximo volumen
disponible en un recipiente cerrado y puede ser comprimido obedeciendo la ley de
Boyle-Mariote. La cual dice:
A temperatura constante los volúmenes de una misma masa gaseosa, son
inversamente proporcionales a las presiones que estén sometidas, y el producto
de volumen y presión absoluta es constante, para una determinada masa de gas.
Esto es: P1V1=P2V2=P3V3= constante
La presión imperante en la superficie terrestre se denomina presión atmosférica, a
la cual también se le conoce como presión de referencia. Si existe una presión
mayor a la atmosférica, se le conoce como sobrepresión, por otro lado si existe
una presión inferior a la atmosférica se le conoce como supresión; presión
negativa o presión de vacío.
La presión atmosférica no es constante y su valor cambia según la ubicación
geográfica y las condiciones meteorológicas, por lo cual cuando se diseñen
sistemas neumáticos se debe considerar esta referencia.
La presión absoluta.
Es aquella que hace referencia a la presión de cero absoluto y se puede obtener
de la suma de la presión atmosférica más la sobrepresión o la presión de vacío,
generando siempre valores positivos.
1.9 PROPIEDADES DEL AIRE COMPRIMIDO: VENTAJAS E
INCONVENIENTES
Entre las principales ventajas del aire comprimido destacan:
Abundante: el aire para su compresión está en cantidades ilimitadas.

20. 20
Transporte: se transporta fácilmente por tuberías sin necesitar retorno.
Almacenable: se puede almacenar en depósitos y botellas y tomarse de éstos.
Temperatura: no tiene peligro de explosión ni incendio, por lo que sus
instalaciones son más baratas.
Limpio: en caso de falta de estanqueidad, no produce ensuciamiento. Esto es
importante por ejemplo para las industrias alimentarias, de madera, textiles, etc.
Elementos: son simples y por lo tanto económicos con relación a otras
tecnologías, además de una larga vida sin apenas averías.
Velocidad: su desplazamiento es rápido, permitiendo velocidades de trabajo
elevadas.
Entre las principales limitaciones destacan:
Preparación: el aire debe ser preparado antes de su utilización, limpiando las
impurezas y humedad.
Compresible: no se puede obtener en los émbolos velocidades constantes y
uniformes. Esto se mejora con elementos electrónicos de control que encarecen la
instalación (Neumática Proporcional).
Fuerza: a la presión normal de trabajo (7 bar), el límite de la fuerza está entre
20000 y 30000 N (Sistema Internacional -SI-).
Escape: el escape del aire produce ruido, necesitándose elementos insonorizantes
(silenciadores).
Costos: se compensa el coste de preparación del aire con el coste relativamente
económico de los elementos y su buen rendimiento.
1.10 CIRCUITO NEUMATICO
Dispositivo formado por un conjunto de elementos unidos entre sí a través de los
cuales puede circular el aire comprimido Componentes de un circuito neumático
(circuito eléctrico) como se muestra en la figura 7.
Grupo compresor: Suministra la presión necesaria al aire para que pueda circular
por el circuito (generador)
Tuberías: Canalizan el caudal de aire hasta los elementos de trabajo
(conductores)

21. 21
Actuadores neumáticos: Son los que desarrollan el trabajo. Se denominan
CILINDROS (receptores)
Elementos de distribución: Permiten o impiden el paso de aire y lo suministran a
los distintos elementos de trabajo. Se denominan VÁLVULAS (elementos de
control)
Elementos auxiliares: Desempeñan distintas funciones: protección, regulación.
Los más usados: dispositivos antirretorno y reguladores de caudal (elementos de
protección)
Figura No 7. Elementos de sistemas neumáticos.
1.11 ELEMENTOS DE SISTEMAS NEUMATICOS
Los sistemas neumáticos están conformados de diversos grupos de elementos.
Los cuales conforman una vía para la transmisión de señales desde el lado de
emisión de señales (entrada), hasta el lado de realización de trabajo (salida).
Los órganos de maniobra se encargan de controlar los elementos de trabajo en
función de las señales recibidas por los elementos de procesamiento.
Un sistema de control neumático está compuesto de los siguientes grupos de
elementos de acuerdo a la normal internacional de Festo ISO 1219 1 e ISO 1219
2:

22. 22
Abastecimiento de energía.
a) Elementos de entrada (sensores).
b) Elementos de procesamiento.
c) Elementos de maniobra y accionamiento.
Cada uno de los elementos está representado mediante símbolos normalizados
que por su diseño explican la función que asume un elemento dentro de un
esquema de distribución.
En los grupos de elementos de energía se encuentran los siguientes elementos:
a) Compresor.
b) Acumulador.
c) Regulador de presión.
d) Unidad de mantenimiento.
En el grupo de entrada se tienen los siguientes elementos:
a) Vínculos de vías con accionamiento mecánico.
b) Detectores de proximidad.
c) Barreras de aire.
En el grupo de procesamiento se tienen:
a) Válvulas de vías: Circuitos de pasos secuenciales.
b) Válvulas de presión.
c) Temporizadores.
d) Contadores.
En el grupo de maniobra y accionamiento se tienen:
a) Circuitos neumáticos (De simple y doble efecto).
b) Bombas y motores neumáticos.
c) Indicadores ópticos.
Para el caso de las válvulas de vías, estas pueden pertenecer a diferentes grupos
de elementos y todo depende de la función que desempeñe en una situación
neumática en particular.

23. 23
Tabla No 2, Elementos de sistema Neumático
1.12 GRUPO COMPRESOR
Representación esquemática de los elementos componentes del grupo compresor
de una instalación neumática se muestran en la figura 8.
ACTUADORES, SEÑALES DE SALIDA
CILINDROS NEUMATICOS, BOMBAS GIRATORIAS, INDICADORES OPTICOS
ELEMENTOS DE MANIOBRA, SEÑALES DE MANDO
VALVULAS DE VIAS
PROCESADORES
CIRCUITOS DE PASO SECUENCIALES, VALVULAS DE PRESION, TEMPORIZADOR
SENSORES: ELENTOS DE ENTRADA
VALVULAS, DETECTOR DE PROXIMIDAD, BARRERA DE AIRE.
ABASTECIMIENTO DE ENERGIA
COMPRESOR, ACUMULADOR, REGULADOR DE PRESION, UNIDAD DE MANTENIMIENTO

24. 24
Figura No 8, elementos del grupo compresor
Compresor
Es el elemento básico del grupo. Su función es la de aumentar la presión del aire
del sistema, es decir, la que se aspira de la atmósfera.
Suele ir provisto de un filtro para eliminar impurezas
Motor auxiliar
Se encarga de comunicar el movimiento de rotación al eje del compresor. Según
el tipo de instalación puede ser eléctrico o de combustión
Refrigerador
La temperatura del aire a la salida del compresor puede ser de unos 150°C, y hay
que disminuirla hasta unos 25°C, eliminando también parte del agua que contiene,
hasta un 80%
Depósito
En caso necesario, se dispone de un depósito a la salida del refrigerador para
almacenar aire comprimido y utilizarlo cuando sea necesario.
Suelen llevar incorporados dispositivos como manómetros, termómetros y válvulas
de escape.
1.12.1 COMPRESOR
El compresor es una máquina de fluido que está construida para aumentar la
presión y desplazar cierto tipo de fluidos llamados compresibles, tales como gases
y vapores. Esto se realiza a través de un intercambio de energía entre la máquina
y el fluido, en el cual el trabajo ejercido por el compresor es transferido a la

25. 25
sustancia que pasa por él convirtiéndose en energía de flujo, aumentando su
presión y energía cinética impulsándola a fluir.
Al igual que las bombas, los compresores también desplazan fluidos, pero a
diferencia de las primeras que son máquinas hidráulicas, éstos son máquinas
térmicas, ya que su fluido de trabajo es compresible, sufre un cambio apreciable
de densidad y, generalmente, también de temperatura; a diferencia de los
ventiladores y los sopladores, los cuales impulsan fluidos, pero no aumentan su
presión, densidad o temperatura de manera considerable, en la figura 9 se
muestra un ejemplo de compresor.
Figura No 9, Compresor
¿Cuáles son los aspectos significativos en la selección de un compresor?
• Caudal de desplazamiento dado generalmente en m3/min.
• Temperatura de descarga del aire comprimido.
• Nivel de presión de funcionamiento del compresor.
• Elevación de la instalación (altitud)
• Rango de admisión de temperatura / humedad.
• Agua / aire de enfriamiento disponible.
• Tipo de impulsión (eléctrica, turbina, motores)
• Condiciones atmosféricas (corrosivas, polvorientas, húmedas)
• Condiciones de descargas (sin aceite, refrigerada, seca)

26. 26
• Accesorios - controles de arranques y capacidad, filtros, controles de seguridad.
1.12.1.1 TIPOS DE COMPRESORES
Clasificación según el método de intercambio de energía:
Hay diferentes tipos de compresores atmosféricos, pero todos realizan el mismo
trabajo: toman aire de la atmósfera, lo comprimen para realizar un trabajo y lo
regresan para ser reutilizado.
Para le selección de un compresor, se debe tener en cuenta la presión que
requiere el sistema, la cantidad de aire que se va a consumir, etc.
Existen varias clasificaciones para los compresores pero si se tiene en cuenta
como están construidos se tiene lo siguiente:
a) Compresor de embolo alternativo.
1.- Compresor de embolo.
2.- Compresor de membrana.
b) Compresor de embolo giratorio.
1.- Compresor rotativo multicelular.
2.- Compresor helicoidal celular.
3.- Compresor Roots.
c) Compresor de flujo.
1.- Axial.
2.- Radial.
1.12.1.2 EL COMPRESOR DE ÉMBOLO:
Es un compresor atmosférico simple. Un vástago impulsado por un motor
(eléctrico, diésel, neumático, etc.) es impulsado para levantar y bajar el émbolo
dentro de una cámara. En cada movimiento hacia abajo del émbolo, el aire es
introducido a la cámara mediante una válvula. En cada movimiento hacia arriba
del émbolo, se comprime el aire y otra válvula es abierta para evacuar dichas

27. 27
moléculas de aire comprimidas; durante este movimiento la primera válvula
mencionada se cierra. El aire comprimido se lleva a un depósito de reserva. Este
depósito permite el transporte del aire mediante distintas mangueras. La mayoría
de los compresores atmosféricos de uso doméstico son de este tipo.
Figura No 10, Compresor de embolo
1.12.1.3 EL COMPRESOR DE MEMBRANA:
Su funcionamiento es similar a los de émbolo. Una membrana se interpone entre
el aire y el pistón, de forma que se aumenta su superficie útil y evita que el aceite
de lubricación entre en contacto con el aire estos compresores proporcionan aire
limpio, por lo que son adecuados para trabajar en industrias químicas o
alimentarias.
Figura No 11, compresor de membrana

28. 28
1.12.1.4 EL COMPRESOR DE TORNILLO:
Aún más simple que el compresor de émbolo, el compresor de tornillo también es
impulsado por motores (eléctricos, diésel, neumáticos, etc.). La diferencia principal
radica que el compresor de tornillo utiliza dos tornillos largos para comprimir el aire
dentro de una cámara larga. Para evitar el daño de los mismos tornillos, aceite es
insertado para mantener todo el sistema lubricado. El aceite es mezclado con el
aire en la entrada de la cámara y es transportado al espacio entre los dos tornillos
rotatorios. Al salir de la cámara, el aire y el aceite pasan a través de un largo
separador de aceite donde el aire ya pasa listo a través de un pequeño orificio
filtrador. El aceite es enfriado y reutilizado mientras que el aire va al tanque de
reserva para ser utilizado en su trabajo.
Figura No 12, compresor de tornillo
1.12.1.5 COMPRESOR DE PALETAS
Estos compresores están constituidos por un rotor excéntrico que gira dentro de
un cárter cilíndrico. Este rotor está provisto de aletas que se adaptan a las paredes
del cárter, comprimiendo el aire que se introduce en la celda de máximo.
Necesitan lubricación para las piezas móviles, reducir el rozamiento de las paletas
y mejorar la estanqueidad.

29. 29
Figura No 13, compresor de paletas
1.12.1.6 COMPRESOR TIPO ROOTS
Estos compresores no modifican el volumen de aire aspirado. Lo impulsan. La
compresión se efectúa gracias a la introducción de más volumen de aire del que
puede salir. Los caudales máximos está entorno a los 1500m3/h. Las presiones no
suelen superar los 1-2 bares.
Su principio de funcionamiento se basa en aspirar aire e introducirlo en una
cámara que disminuye su volumen. Está compuesto por dos rotores, cada uno de
los álabes, con una forma de sección parecida a la de un ocho. Los rotores están
conectados por dos ruedas dentadas y giran a la misma velocidad en sentido
contrario, produciendo un efecto de bombeo y compresión del aire de forma
conjunta.
Figura No 14, compresor Roots

30. 30
1.12.1.7 COMPRESOR RADIAL
Se basan en el principio de la compresión de aire por fuerza centrífuga y constan
de un rotor centrífugo que gira dentro de una cámara espiral, tomando aire en
sentido axial y arrojándolo a gran velocidad en sentido radial. La fuerza centrífuga
que actúa sobre el aire lo comprime contra la cámara de compresión.
Pueden ser de una o varias etapas de compresión consecutivas, alcanzándose
presiones de 8-12 bares y caudales entre 10.000 y 20.000m3/h. Son máquinas de
alta velocidad, siendo esta un factor fundamental en el funcionamiento ya que está
basado en principios dinámicos, siendo la velocidad de rotación del orden de las
15.000 a 20.000 r.p.m.
Figura No 15, compresor radial
1.13 ACUMULADOR
Este elemento se encarga de almacenar el aire comprimido que viene del
compresor. Su función consiste en estabilizar la alimentación de aire a presión al
sistema y procurar que las oscilaciones de la presión se mantengan en niveles
mínimos. La superficie relativamente grande en este elemento provoca un
enfriamiento del aire contenido en él, con lo cual la humedad relativa en el aire da
origen a una condensación, este condensado debe ser eliminado del elemento
para evitar posibles daños en el sistema y esto se logra purgando el acumulador
mediante un grifo o una llave.
Existen acumuladores horizontales y verticales y de diferentes capacidades y la
selección de los mismos va a estar en función del espacio físico disponible.
La mayoría de los acumuladores cuentan con instrumentos de medición y control,
como es el caso de manómetros, mirillas, indicadores de nivel y válvulas de
seguridad.

31. 31
Figura No 16, acumulador
1.14 LA UNIDAD DE MANTENIMIENTO
La calidad del aire comprimido es esencial para el buen funcionamiento y la
duración de las instalaciones neumáticas.
Para conseguir una buena calidad del aire es necesario someterlo a tres
operaciones previas: filtración, regulación y lubricación. De estas funciones se
ocupa la unidad de mantenimiento, también conocida como conjunto FRL, que
está formado por un secador, un filtro, un regulador de presión con manómetro, un
lubricador y una válvula de escape.
a en el aire. Está construido
por material poroso que absorbe la humedad dejando pasar el aire.
roceso de centrifugado. De este
modo, las impurezas que contiene, ya sean líquidas o sólidas, se proyectan contra
las paredes del filtro y caen por gravedad a una cámara. Posteriormente, el aire
pasa por un cartucho filtrante para completar su limpieza.
en el circuito neumático. Esta
presión queda indicada por el manómetro.
izado al aire comprimido. Así, se evita la
oxidación de los componentes del circuito y se asegura un buen deslizamiento de
las partes móviles.

32. 32
terior cuando la presión excede el
límite permitido.
Cuando el aire sale del grupo compresor, ya está perfectamente preparado para
su utilización en el resto del circuito.
El símbolo utilizado para representar la unidad de mantenimiento es el siguiente:
Figura No 17, Símbolo de Unidad de mantenimiento
1.15 DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO: TUBERÍAS
Tubos de conexión
Para una elección correcta de las conducciones del aire comprimido en sistemas
neumáticos, es importante considerar los siguientes factores:
• Presión de trabajo.
• Temperatura, tanto del aire como del ambiente.
• Pulsaciones de la presión.
• Pérdidas de carga.
• Esfuerzos mecánicos y movilidad.
• Características de agresividad química del ambiente.
• Facilidad de montaje y recambio.
• Compatibilidad con los conectores.

33. 33
• Costo comparativo. Normalmente son disponibles dos tipos de conducciones:
• Rígidos
• Flexibles
Figura No 18, Manguera neumática
La elección de uno u otro dependerá del análisis de los factores anteriormente
enunciados. A título orientativo diremos que:
• Las conducciones rígidas son mecánicamente más resistentes y duraderas,
soportan altas temperaturas y en general condiciones de servicio más severas. No
resultan adecuadas para vincular elementos con movilidad relativa por más
pequeñas que sean y demandan una alta carga de mano de obra de montaje.
Necesitan ser cortadas a longitud exacta, desbardar sus extremos y el curvado
debe hacerse con herramientas especiales. Son más difíciles de acomodar a los
frecuentemente complejos recorridos de las conducciones en las máquinas. No
son compatibles con todos los tipos de conectores, en particular los instantáneos,
lo que agrega horas de montaje, resultando en general de costo global más
elevado.
• Las conducciones flexibles son menos resistentes, la presión de trabajo
disminuye con la temperatura y el límite de ésta es más bajo que en las rígidas;
tienen una vida útil limitada en razón del envejecimiento natural del material,
acentuado en algunos casos por la temperatura. Pueden ser trabajadas
rápidamente sin dificultades de curvado y formado y se adecuan bien a recorridos
complejos. Son insustituibles en el conexionado de elementos con movilidad, y
compatibles con la gran mayoría de los conectores. Resisten bien los ambientes
químicamente agresivos en general y son de menor costo. La evaluación de

34. 34
ventajas y desventajas comparativas hacen que la tendencia actual en neumática
esté orientada hacia el uso de tuberías flexibles.
Los tubos de PVC, nylon, poliuretano o poliamida se utilizan principalmente en la
interconexión de componentes neumáticos.
Figuera No 19 y 20, Conexiones de diferentes tuberías de aire comprimido
1.16 SIMBOLOGIA NEUMATICA
Para desarrollar sistemas neumáticos es necesario recurrir a símbolos
normalizados, los cuales representan a elementos neumáticos y estos a su vez
sean utilizados para conformar esquemas de distribución. Los símbolos deben
informar sobre las siguientes características:
a) Tipo de accionamiento.
b) Cantidad de conexiones; denominación de dichas conexiones.
c) Cantidad de posiciones.
d) Funcionamiento.
e) Representación simplificada del flujo.
Los símbolos no representan la ejecución técnica del elemento pero muestran la
función que este desempeña.
19 20

35. 35
Los símbolos aplicados a la neumática corresponden a la Norma industrial DIN-
ISO1219 “Símbolos de sistemas y equipos de la técnica de fluidos”, a continuación
en la tabla 3-6 se muestran los elementos neumáticos más usados.
-TABLA No 3 DE ELEMENTOS DE ALIMENTACION
Fuente de Aire
Comprimido.
Compresor.
Compresor,
ajustable.
Unidad de
Mantenimiento.
Unidad de
Mantenimiento,
Representación
Simplificada.
Depósito de Aire,
a Presión.
Depósito de Aire,
a Presión.
Filtro.
Filtro, Purga
Manual de
Condensados.
Filtro, Purga
automática de
Condensados.
Separador de
Agua.
Separador de
Agua, Purga de
Condensados
Automática.
Lubricador. Enfriador.
Secador por
Adsorción.

36. 36
-TABLA No 4 DE ACTUADORES
Regla de
Distancia.
Cilindro de
Simple Efecto.
Cilindro de
Simple Efecto
con Muelle de
Avance.
Cilindro Doble
Efecto.
Cilindro Sin
Vástago.
Cilindro con dos
Vástagos.
Cilindro
Multiposicional.
Motor
Neumático.
Actuador semi-
giratorio.
Tobero de
Succión de
Vacío.
Tubo de
Aspiración.
Actuador Lineal
Neumático Sin
Vástago.
Actuador Lineal
Neumático Sin
Vástago
Cilindro de
Doble Efecto y
Doble Vástago,
con
Amortiguación.
Cilindro de
Doble Efecto con
Vástagos
Dobles, Unidos
Por Yugos.
Doble Cilindro
de Doble Efecto
con Vástagos
Unidos por un
Yugo.

37. 37
-TABLA No 5 DE VALVULAS DE VIAS CONFIGURABLES.
Válvula de 2/n vías.
Válvula de 3/n vías.
Válvula de 4/n vías.
Válvula de 5/n vías.
Válvula de 6/n vías.
Válvula de 8/n vías.

38. 38
-TABLA No 6 DE ACCIONAMIENTOS.
Válvula
direccional triple
de 2 vías, con
pulsador de
presión.
Válvula
direccional triple
de 2 vías, con
pulsador de
presión.
Válvula
direccional triple
de 2 vías.
Válvula
direccional
quíntuple de 2
vías con
interruptor de
selección.
Válvula
direccional triple
de 2 vías.
Válvula
direccional triple
de 2 vías.
Válvula
direccional triple
de 2 vías.
Válvula de
proximidad
neumática,
accionada
neumáticamente.
Válvula
accionada por
obturación de
fuga.
Válvula
neumática
direccional triple
de 2 vías.
Válvula
neumática
direccional triple
de 2 vías.
Válvula
neumática
direccional
quíntuple de 2
vías.
Válvula
neumática
direccional
quíntuple de 3
vías.
Modulo
amplificador de
baja presión de 2
compartimientos.
Válvula de
impulsos
neumático-
direccional
quíntuple de 2

39. 39
vías.
1.17 ACTUADORES NEUMÁTICOS: GENERALIDADES
Se denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efecto
sobre un proceso automatizado y neumáticos haciendo referencia a la fuerza de
trabajo en este caso la neumática. A los mecanismos que convierten la energía del
aire comprimido en trabajo mecánico se les denomina actuadores neumáticos.
Aunque en esencia son idénticos a los actuadores hidráulicos, el rango de
compresión es mayor en este caso, además de que hay una pequeña diferencia
en cuanto al uso y en lo que se refiere a la estructura, debido a que estos tienen
poca viscosidad.
Los actuadores debido a sus propiedades son utilizados en una infinidad de usos
tanto industriales como de instrumentación. Los principales componentes que
utilizan fuerza neumática par a su trabajo dependiendo del tipo de movimiento.
Figura No 21, Actuador Neumático, Cilindro
1.18 MOTORES NEUMÁTICOS:
Un motor neumático o motor de aire comprimido es un tipo de motor que
realiza un trabajo mecánico por expansión de aire comprimido. Los motores
neumáticos generalmente convierten el aire comprimido en trabajo mecánico a
través de un movimiento lineal o principalmente rotativo. En este último caso el
gas entra en una cámara del motor sellada y al expandirse ejerce presión contra
las palas de un rotor.

40. 40
Este tipo de motores son una alternativa a los motores eléctricos cuando estos no
son recomendados o posibles, como por ejemplo, en algunos entornos de la
minería, industriales, etc.
Figura No 22 y 23, Motores Neumáticos
1.18.1 CARACTERISTICAS DE LOS MOTORES NEUMATICOS
1. Diseño compacto y ligero. Un motor neumático pesa menos que un motor
eléctrico de la misma potencia y tiene un volumen más pequeño.
2. Los motores neumáticos desarrollan más potencia con relación a su
tamaño que la mayoría de los otros tipos de motores.
3. El par del motor neumático aumenta con la carga.
4. Los motores neumáticos no se dañan cuando se bloquean por
sobrecargas y no importa el tiempo que estén bloqueados. Cuando la
carga baja a su valor normal, el motor vuelve a funcionar correctamente.
5. Los motores neumáticos, se pueden arrancar y parar de forma ilimitada. El
arranque, el paro y el cambio de sentido de giro son instantáneos,
incluso cuando el motor esté trabajando a plena carga.
6. Control de velocidad infinitamente variable. Simplemente con una
válvula montada a la entrada del motor.
7. Par y potencia regulables. Variando la presión de trabajo.
8. Como no hay ninguna parte eléctrica en el motor, la posibilidad de que se
produzca una explosión en presencia de gases inflamables es reducida.
9. Cuando el motor gira, el aire expandido enfría el motor. Por esto, los
motores pueden usarse en ambientes con temperaturas altas (70 grados
centígrados).

41. 41
10.Mantenimiento mínimo. El aire comprimido debe estar limpio y bien
lubricado, lo que reduce desgastes en el motor y elimina tiempos de parada
al alargar la vida del motor.
11.Los motores neumáticos pueden trabajar en cualquier posición.
12.Pueden trabajar en ambientes sucios, sin que se dañe el motor.
13.No pueden quemarse.
Figura No 24, Símbolo Motor Neumático
1.18.2 CLASIFICACION DE LOS MOTORES NEUMATICOS
1.18.2.1 MOTORES NEUMATICOS DE PALETAS
Estos motores tienen un rotor montado excéntricamente en un cilindro, con paletas
longitudinales alojadas en ranuras a lo largo del rotor. El par se origina cuando el
aire a presión actúa sobre las paletas. El número de paletas suele ser de 4 a 8.
Normalmente cuatro o cinco paletas son suficientes para la mayoría de las
aplicaciones. Se utilizan mayor número de paletas cuando se necesita mejorar la
fiabilidad de la máquina y su par de arranque. Los motores de paletas giran desde
3000 a 25000 R.P.M. en vacío.
Figura No 25, Motor Neumático de Paletas

42. 42
1.18.2.2 MOTORES DE PISTON
Los motores neumáticos de pistones tienen de 4 a 6 cilindros. La potencia se
desarrolla bajo la influencia de la presión encerrada en cada cilindro. Trabajan a
revoluciones más bajas que los motores de paletas. Tienen un par de arranque
elevado y buen control de su velocidad. Se emplean para trabajos a baja velocidad
con grandes cargas. Pueden tener los pistones colocados axial o radialmente. Los
motores de pistones pueden ser de cuatro, cinco o seis cilindros. El trabajo lo
produce el aire comprimido sobre los pistones alojados en cada cilindro. Estos
motores desarrollan un par de arranque mejor. Tienen mejores propiedades a
bajas revoluciones que los motores de paletas. Los motores de pistones son
unidades de trabajo de baja velocidad, no superando, generalmente las 4.000 r.
p.m., libres Pueden soportar grandes cargas a todas velocidades. Están
especialmente indicados para aplicaciones a bajas revoluciones con un par de
arranque elevado.
Figura No 26, Motores Neumáticos de pistones, Radial y Axial.
1.18.2.3 MOTORES DE ENGRANAJE
Como se puede observar en la figura 27, el motor está compuesto de dos
engranajes, uno de ellos está conectado con el eje del motor, y el otro, transmite
movimiento al otro engranaje. Este tipo de motor es de bajo rendimiento, porque
consume más energía que la que transmite. Pero, es capaz de dar 60 cv de
potencia.

43. 43
Figura No 27, Motor Neumático de Engranaje
1.19 CILINDROS NEUMÁTICOS: CONCEPTOS Y DEFINICIÓN
Son dispositivos motrices en equipos neumáticos que transforman energía estática
del aire a presión, haciendo avances y retrocesos en una dirección rectilínea. Se
utilizan ampliamente en el campo de la automatización para el desplazamiento
alimentación o elevación de materiales o elementos de las mismas máquinas.
Existen diversos tipos de cilindros de acuerdo al trabajo al que van a ser
sometidos, relacionado características y espacio de trabajo. Ejemplo figura 28.
Figura No 28, Cilindro Neumático

44. 44
1.19.1 CILINDRO DE SIMPLE EFECTO
En este tipo de cilindro como se muestra en la figura 29, el esfuerzo neumático va
en un solo sentido el otro se realiza por un resorte o fuerzas exteriores.
Figura No 29, Cilindro simple efecto
1.19.2 CILINDRO DE DOBLE EFECTO
En este tipo de cilindro el esfuerzo neumático se realiza en ambos sentidos,
teniendo dos entradas de aire comprimido una para el movimiento de avance y
otra para el movimiento de retroceso, como puede apreciar en la Figura 30.
Figura No 30, Cilindro Doble Efecto
1.19.3 CILINDRO CON DISPOSITIVO DE SUJECIÓN DEL VÁSTAGO
En este cilindro como se aprecia en la figura 31 si se desea realizar una detención
estable en posiciones intermedias en cilindros neumáticos deben hacerse en
forma mecánica con un dispositivo de fijación.
Figura No 31, Cilindro con dispositivo de sujetaciòn del vástago

45. 45
1.19.4 CILINDRO DE DOBLE EFECTO CON VÁSTAGO PASANTE
En este cilindro existe la posibilidad de realizar un trabajo en ambos lados del
mismo. Además la guía del vástago se ve favorecida por tener ahora 2 puntos de
apoyo como se puede ver en la figura 32.
Figura No 32, Cilindro de doble efecto con vástago pasante
1.19.5 CILINDRO POSICIONADOR
En este cilindro que se muestra en la figura 33 es frecuente unir dos o más
cilindros entre sí para lograr varias posiciones en forma estable.
Figura No 33, Cilindro posicionador
1.19.6 CILINDROS ENTÁNDEM
Esta unidad está compuesta de dos cilindros de doble efecto que se encuentran
acoplados mecánicamente entre sí, como se puede ver en la figura 34.
Figura No 34, Cilindro entándem
1.20 APLICACIONES DE LOS ACTUADORES NEUMÁTICOS
El siguiente cuadro recoge algunas de las utilizaciones industriales más comunes
de los cilindros de simple y de doble efecto.

46. 46
Figura No 35, aplicaciones de cilindros neumáticos
1.21 COMPARACIÓN CILINDROS DE SIMPLE/DOBLE EFECTO
Los cilindros de doble efecto son los MÁS UTILIZADOS a nivel industrial, ya que
presentan grandes ventajas respecto a los de simple efecto como se pueden ver
en la figura 36-37:
o Pueden desarrollar trabajo en ambos sentidos del movimiento
o No hay pérdida de esfuerzo por compresión del muelle de retorno
o Su régimen de funcionamiento se puede ajustar con mucha precisión
o La carrera, tanto de avance como de retroceso, corresponde a toda la
longitud del cilindro

47. 47
Figuras 36 y 37, Cilindros de simple y doble efecto respectivamente
1.22 ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL NEUMÁTICOS
Los mandos neumáticos están constituidos por elementos de señalización,
elementos de mando y una parte de trabajo, Los elementos de señalización y
mando modulan las fases de trabajo de los elementos de trabajo y se denominan
válvulas. Las válvulas son elementos que manda no regulan la puesta en marcha,
el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido enviado por un
compresor de aire comprimido. En lenguaje internacional, el término "válvula" o
"distribuidor" es el término general de todos los tipos tales como válvulas
antirretorno, de bloqueo, etc.
1.22.1 VÁLVULAS
Las válvulas comandan e influyen sobre el flujo del medio presurizado. Ellas guían
el medio dosificado y en el momento correcto hacia los componentes que realizan
un trabajo.
Dependiendo de su función específica se diferencian distintos tipos de válvulas:
a) Direccionales: controlan el inicio, parada, y dirección del medio
presurizado.
b) De bloqueo: bloquean el flujo en un sentido contrario y liberan en sentido
contrario.
c) De caudal: influyen sobre el caudal del medio que está fluyendo

48. 48
d) De presión: influyen sobre la presión del medio presurizado o bien se
controlan con esta presión.
En la Figura 38 se puede apreciar un circuito neumático en el que se utilizan 3
tipos de válvulas: direccionales, de cierre o bloqueo y de caudal.
Figura No 38, Circuito Neumático
1. estrangulación (para regular la velocidad)-válvula de caudal
2. válvula antirretorno (para eludir la estrangulación)-válvula de cierre
3. válvula 3/2 vías-válvula direccional
1.22.1.1 VÁLVULAS DE BLOQUEO, FLUJO Y PRESIÓN
Las válvulas de bloqueo son válvulas que dejan pasar al medio presurizado en
un solo sentido, cerrando el flujo en sentido contrario.
Se consideran válvulas de bloqueo:
- válvula de bloqueo o retención propiamente dicha (antirretorno)
- válvula “O”
- válvula “Y”
- válvula de escape rápido
1.22.1.2 VÁLVULA ANTIRRETORNO
Las válvulas antirretornos como se muestran en la figura 39, dejan pasar el
caudal de aire en un sentido y lo bloquean completamente en el sentido
opuesto. Se construyen con o sin resorte y debido a que son válvulas de

49. 49
asiento, libres de fuga. Como elementos de cierre se usan bolillas, conos y
sellos planos.
Figura No 39, Válvula Antirretorno
1.22.1.3 VÁLVULA DE ANTIRRETORNO DESBLOQUEABLE
En la válvula de antirretorno desbloqueable existe la posibilidad de levantar el
bloqueo en el sentido de bloqueo por medio de un pilotaje. De esta forma la
válvula permite el flujo en ambos sentidos solamente si es deseado. Si se hace
una elección conveniente de la relación de áreas, puede ser operada con una
presión de pilotaje igual o menor a la presión del sistema como se aprecia en la
figura 40.
Figura No 40, válvula antirretorno desbloqueable
1.22.1.4 VÁLVULA DE SECUENCIA “O”
Un válvula “O” entrega una señal cuando en alguna de sus entradas existe una
presión. Al mismo tiempo se bloquea la entrada opuesta. Se usan comúnmente
como cuerpos de cierre de bolitas, conos y sellos planos. En la figura 41 se
muestra esta válvula de secuencia se denomina “O” pues permite el flujo de las
entradas 1 “o” 2.
Figura No 41, Válvula O
1.22.1.5 VÁLVULA DE DOS PRESIONES “Y”
En la válvula “Y” como se aprecia en la figura 42 la señal de salida solo se
entrega si ambas señales de entrada están activas. Un pistón con sello en cada
lado se encarga de este proceso, mientras que el aire que llega de la últimas

50. 50
señal es la que pasa hacia la salida Esta válvula de secuencia se denomina “Y ”
pues solamente si hay presión en la entrada 1 “Y” en la 2 puede haber una señal
de salida.
Figura No 42, Válvula Y
1.22.1.6 VÁLVULA DE ESCAPE RÁPIDO
Por medio de la válvula de escape rápido las tuberías y recipientes pueden
evacuar el aire rápido y directamente a través de una sección grande como se
observa en la figura 43. Debido a la diferencia de presión que se establece entre
la presión de salida y la entrada se conmuta en el escape el sello (asiento) y
queda libre la salida con escape rápido.
Figura No 43, Válvula de escape rápido
1.23 REPRESENTACIÓN ESQUEMÁTICA DE LAS VÁLVULAS
DISTRIBUIDORAS
Las válvulas distribuidoras influyen en el camino del aire comprimido. Para
representarlas simbólicamente en los esquemas se utilizan símbolos que solo
indican su función, sin decir como son por dentro.
Cuando se identifica a una válvula, debemos decir:
o Nº de vías, que son las entradas y salidas que tiene la válvula.
o Nº de posiciones, realizando en cada posición una función determinada.
o Accionamiento, determina el modo de cambiar de posición la válvula.
o Retorno, determina el modo en que vuelve a la posición de “reposo” o
inicial. Las posiciones se representan por medio de cuadros:

51. 51
Figura No 44, Válvulas distribuidoras
Las vías se representan por medio de flechas, indicando la flecha la dirección del
aire. Si la tubería interna está cerrada, se representa con una línea transversal.
Figura No 45, Válvulas distribuidoras (3/2) y (4/2)
La posición inicial o de “reposo” de la válvula es la de la derecha en las de dos
posiciones, o la central en las de más. En esa posición se representan los
empalmes por medio de una raya que sobresale y se une a las tuberías exteriores.
Los empalmes se representan por letras o números:
Tabla No 7, representación de las utilizaciones en válvulas
El accionamiento de la válvula puede ser de diferentes formas, representándose
en el lateral izquierdo, y el retorno a la posición de reposo en el derecho.
Figura No 46, accionamientos de válvulas

52. 52
Otros accionamientos son la “seta”, “muelle”, “rodillo escamoteable”, “pulsador con
enclavamiento”, “leva”, “eléctrico”, etc.
Cuando en la posición de reposo la línea de presión (P) está abierta a una
utilización (A), se dice que está normalmente abierta, mientras que si está cerrada
se dice que está normalmente cerrada. Vamos a ver algún ejemplo se muestra en
la figura 47:
Figura No 47, Accionamientos con retornos, Válvula 1 y 2, respectivamente
FUNCIONAMIENTO DE LA VÁLVULA 1:
En posición de reposo, llega el aire de P (presión), pero no pasa (cerrada en
posición de reposo). La utilización está comunicada con el escape A⇒R. Al dar a
la palanca, cambia de posición, comunicando P⇒A (utilización al cilindro) y el
escape R queda cerrado. Al dejar de dar a la palanca la válvula vuelve, por efecto
del muelle, a su posición de cerrada inicial.
FUNCIONAMIENTO DE LA VÁLVULA 2:
Cuando se pilota la válvula con aire por Y, se pone en contacto P⇒B, A⇒R y S
está cerrado. Si se pilota la válvula por X, se comunica P⇒A, B⇒S y R está
cerrado.
Cuando una válvula retorna a su posición de reposo al dejar de accionarla
(generalmente por medio de un muelle), se dice que es monoestable o inversora.
Si no retorna a su posición de reposo al dejar de accionarla, necesitando otra

53. 53
acción externa para cambiar de posición, se dice que es biestable, de impulsos o
memoria.
Los cilindros de simple efecto utilizan válvulas distribuidoras 3/2 monoestables o
biestables, mientras que los de doble efecto utilizan válvulas distribuidoras 4/2 o
5/2 monoestables o biestables. Los finales de carrera mecánicos son válvulas 3/2
generalmente cerradas en posición de reposo, accionados por rodillo y retorno por
muelle.
1.24 DESARROLLO DE SISTEMAS NEUMATICOS
Para poder realizar sistemas neumáticos es necesario seguir varios pasos por lo
cual es sumamente importante preparar una documentación detallada para que
conste en ella la versión definitiva que se puedo consultar en la norma
internacional ISO 1219 1 y ISO 1219 2. La documentación necesaria para un
documental ejecutivo es el siguiente:
a) Diagrama de bloques.
b) Diagrama de flujo.
c) Esquema de distribución.
d) Lista de todas las piezas utilizadas en el sistema.
e) Manual de instrucciones de servicio.
f) Información para el mantenimiento y la reparación o solución de fallas.
g) Lista de piezas de repuesto.
h) Fichas técnicas de los elementos.
1.24.1 ESQUEMA DE DISTRIBUCION
En este tipo de esquema se reflejan todos los elementos que forman parte, de la
norma internacional ISO 1219 1 y ISO 1219 2 como se muestra en la figura 58.
Para el esquema de distribución los elementos deben incluirse según la dirección
de la propagación de la energía, esto es:
a) En la parte inferíos deben estar localizados los elementos de
abastecimiento de energía.
b) En la parte intermedia deben estar localizados los elementos de entrada de
señales, de procesamiento y de mando.
c) En la parte superior deben estar localizados los elementos de trabajo.
De ser posible deben dibujarse las válvulas de vías en posición horizontal y los
ductos en forma recta y sin cruces.
Todos los elementos se deben dibujar en posición normal.

54. 54
Figura No 58, Esquema de distribución Neumática
1.24.2 SISTEMA DE NUMERACIÓN POR COMPONENTE.
Para que los esquemas de distribución sean más claros, los elementos se colocan
según sus funciones en diferentes planos y se incluye el sistema de numeración
por componente, el cual es el siguiente que se muestra en la tabla 8 de la norma
internacional ISO 1219 1 e ISO 1219 2:
Tabla No 8, Designación de conexiones
0 Alimentación de energía
1.0, 2.0, etc. Elemento de trabajo.
.1 Elemento de mando
.2, .4, .6, Elemento que influye en el avance del elemento de trabajo.

55. 55
etc.
.3, .5, .7 Elementos que influyen en el retroceso del elemento de trabajo.
02, .04, .06,
etc.
Elemento ubicado entre elementos de mando y trabajo que influyen
en el avance.
01, .03, .05,
etc.
Elemento ubicado entre elementos de mando y trabajo que influyen
en e l retroceso.
Figura No 59, Sistema Neumático

56. 56
CAPITULO II NEUMATICA AVANZADA
1.25 ANÁLISIS Y DISEÑO DE CIRCUITOS NEUMÁTICOS
Funcionamiento de circuitos
El concepto de equipo hidráulico y/o neumático, comprende la totalidad de los
elementos de mando y de trabajo unidos entre sí por tuberías. Los elementos de
trabajo, denominados también como órganos motrices, son los que transforman la
energía hidráulica y/o neumática. Esto es, los elementos de trabajo son los
distintos tipos de actuadores ya analizados.
Los elementos de mando, son los procesadores de información y se clasifican en:
o Órganos de regulación
o Elementos de mando
o Emisores de señal
Los primeros gobiernan los elementos de trabajo. Los segundos, comandan los
anteriores y los emisores de señal detectan cuando deben actuar los elementos de
mando. Para explicar el funcionamiento de los distintos componentes hidráulicos
y/o neumáticos, es indispensable relacionarlos entre sí. Por eso se explican a
continuación algunos circuitos elementales con los que se podrá distinguir más
claramente el funcionamiento de los distintos componentes de éstos.
Representación de un circuito neumático.
A continuación se explica la manera de construir un circuito neumático, a partir de
una secuencia dada para el movimiento de los actuadores.
El circuito a trabajar es la secuencia A+ A- B+ B-, la cual indica la sucesión de
movimientos de los actuadores que intervienen, el número de actuadores son 2
debido a que hay dos letras diferentes, los signos más (+) y menos (-) indican la
posición del actuador, en este caso son cilindros, cuando está en + quiere decir
que el vástago esta por fuera, y en menos, que el cilindro esta contraído. En este
montaje hay cruce de señales debido a que se presentan movimientos de un
mismo actuador de manera consecutiva.
Este circuito se resolverá con el método cascada, el cual se puede resumir en 8
pasos:
1. Dividir la secuencia en grupos, en los cuales no deben haber letras repetidas.

57. 57
2. Introducir una válvula auxiliar de cinco vías y dos posiciones, para controlar el
flujo de aire a cada grupo, el número de válvulas es igual al número de grupos
menos uno.
3. Se debe trazar una línea horizontal por cada grupo que haya.
4. Cada línea se alimenta de una salida de la válvula auxiliar.
5. Las de tres vías y dos posiciones que controlan el movimiento de los cilindros
se deben alimentar de la línea de grupo que corresponda.
6. Realizar las conexiones correspondientes de la secuencia, mientras que no
haya cambio de grupo.
7. Cuando exista cambio de grupo se conmuta la válvula auxiliar y el siguiente
movimiento se hace directamente de la línea de grupo que corresponda.
8. Ubicar el pulsador de inicio.
1.26 DISEÑO AUTOMATIZADO DE CIRCUITOS
El diseño de circuitos complejos requiere de métodos que faciliten su
implementación. Generalmente los pasos necesarios son:
Paso 1: funciones necesarias y requisitos a cumplir.
Pasó 2: componentes requeridos para realizar las funciones.
Paso 3: sistema de control de los actuadores.
Paso 4: forma de conexión entre los cilindros y las válvulas.
Paso 5: generación del aire comprimido / presión hidráulica y las unidades de
mantenimiento, filtros, secadores, lubricadores, reguladores de presión, etc.
Paso 6: secuencias de los movimientos y transmisión de las señales.
Los actuadores neumáticos cubren una gama muy amplia de aplicaciones
mientras que los hidráulicos son los de elección sí se precisa de grandes
esfuerzos para ejecutar las maniobras. Y los actuadores eléctricos son más
económicos pero presentan movimientos lentos debido a su pequeño par.
El planteamiento del grado de automatización de las instalaciones en neumáticas,
hidráulicas, electro neumáticas y electro hidráulicas tiene que ser formulado con el
objetivo de conseguir el máximo grado de automatización a un precio razonable.

58. 58
No obstante, los productos son cada vez más complejos, y su ciclo de vida
disminuye constantemente. Además, resulta imperativo reducir constantemente
los costos de fabricación, lo que implica reducir el trabajo manual relacionado
directamente con el producto. De aquí que se utilizan varias herramientas de
diseño de los circuitos.
1.27 DIAGRAMAS DE FUNCIONAMIENTO.
Para designar una secuencia se siguen las siguientes reglas:
- Los cilindros y otros elementos de potencia se designan por las letras
mayúsculas del alfabeto: A, B, C y así sucesivamente.
-Los finales de carrera correspondientes a cada cilindro se designarán con la letra
minúscula correspondiente al cilindro que los acciona seguido de un número que
comienza con el 0 y va creciendo en dirección al avance. Ejemplo: a0, a1, b0, b1,
c0, c1, c2, etc.
- El sentido de avance del cilindro (salida del vástago) se indica con el signo (+),
mientras que el retroceso (entrada del vástago) se representa con el signo (-).
- Las fases se describen por orden cronológico (entendemos por fase el cambio
de estado de un elemento de potencia, generalmente un cilindro).
- A cada cilindro se le asociarán dos detectores de posición (generalmente finales
de carrera), que en el caso del cilindro A serán a0 y a1, de forma que al final del
movimiento de avance el cilindro accionará el detector a1 y al final del movimiento
de retroceso el cilindro accionará el detector a0.
Una secuencia se puede representar gráficamente por medio de los diagramas de
funcionamiento:
- Diagrama de movimiento.
1. Espacio-fase.
2. Espacio-tiempo.
- Diagramas de mando.
1.28 DIAGRAMA DE MOVIMIENTOS
Los movimientos de los actuadores se representan con más detalle en estos
diagramas. Estos movimientos pueden reflejarse en función de la fase de trabajo

59. 59
para los circuitos secuenciales y en función del tiempo para los circuitos
programables. Esto se reduce en dos tipos de diagramas espacio-fase y espacio-
tiempo
Figura No 60, Diagrama de movimientos de 3 cilindros.
1.28.1 DIAGRAMA ESPACIO – FASE
El diagrama espacio-fase es adecuado para representar ciclos secuenciales en los
que el tiempo no interviene o no tiene prácticamente importancia. Se trata de la
representación gráfica del ciclo mediante un sistema de ejes cartesianos
debidamente acotado para las necesidades del técnico en automatismos.
En esta representación, el funcionamiento de cada elemento de automatismos
queda representado por una banda horizontal. El borde inferior corresponde a la
posición que en el ejemplo anterior hemos llamado (-) (vástago de cilindro
retraído) y el borde superior corresponde a la posición que hemos llamado (+). En
ordenadas se representan las posiciones del cilindro y en abscisas las diferentes
fases en que se descompone el ciclo.

60. 60
Figura No 61, Diagrama Espacio-Fase
1.28.2 DIAGRAMA ESPACIO – TIEMPO
El diagrama espacio-tiempo aplica el tiempo a escala, representando las uniones
entre las distintas actividades de la secuencia. Es de utilidad cuando la secuencia
de varios cilindros o actuadores es en general más aleatoria o bien se fijan los
tiempos de actuación de cada elemento. En el diagrama espacio-tiempo el espacio
que recorre el elemento de trabajo es representado en función del tiempo que se
indica en el eje de abscisas, por lo que de hecho el diagrama está facilitando la
velocidad del elemento de trabajo. El trazado es muy similar al del diagrama
espacio-fase.
Únicamente las líneas verticales ya no serán equidistantes entre sí al tener que
considerar ahora el tiempo que tarda por ejemplo el cilindro en hacer su recorrido
de avance o de retroceso. Además de todo lo expuesto para el diagrama espacio-
fase, en la parte inferior del diagrama espacio-tiempo debe figurar la escala del
tiempo. Con ello se podrán considerar las distintas velocidades de actuación que

61. 61
Figura No 62, Diagrama Espacio-Tiempo
1.29 MÉTODOS SECUENCIALES
Muy a menudo en la realización de automatismos nos interesa ejecutar una serie
de movimientos en un orden determinado y de forma cíclica, pudiendo ejecutarse
una única vez o indefinidamente. Mediante la técnica neumática esto se puede
resolver con cilindros, sus correspondientes válvulas de control y otros elementos
neumáticos de mando. Cuando los circuitos son sencillos y las secuencias de
movimiento también se pueden diseñar o directamente montar de forma intuitiva,
pero cuando se complican y aparecen señales permanentes que perturban el
correcto funcionamiento de las válvulas, necesitamos otras herramientas de
diseño para poder identificar y corregir los problemas que surgen, o directamente
diseñar circuitos que eliminen las señales permanentes.
Estos tipos de métodos se utilizan para evitar la sobre posición de señales en las
válvulas de mando y su característica principal es que utilizan varias líneas de
energía las cuales se van a alimentar en una cierta lógica o secuencia.
Los métodos secuenciales dependiendo de qué válvulas se utilicen pueden ser:
a) El método cascada.
b) El método pasó a paso mínimo.
c) El método pasó a paso máximo.

62. 62
1.30 METODO DE LA CASCADA
La técnica de anulación de señales bloqueantes por cascada de memorias puede
considerarse una derivación directa del método anterior propuesto, enunciado
como “técnica de la memoria auxiliar”. La técnica en cascada puede expresarse en
forma de método sistemático generalizable para un número cualquiera de
actuadores y de señales bloqueantes. Dada su característica, la aplicación del
método no requiere de conocimientos profundos sobre la especialidad para poder
concretar un esquema circuital. A.
Las distintas etapas del método
son:
1.-Establecer el diagrama espacio –
fase correspondiente a la secuencia
a desarrollar, indicando en el
mismo el encadenamiento de las
señales de mando. Escribir en la
parte inferior y en correspondencia
con las fases, la secuencia
expresada en forma literal
abreviada.
Recordando que la secuencia era: A +, B +, B - , A –
2.-Dividir la secuencia en forma
literal abreviada en grupos, de tal
manera que en un mismo grupo no
queden incluidos movimientos
contrarios de un mismo actuador.
Esto último equivale a que en un
grupo no deberá repetirse la letra
correspondiente a una actuador.
Esta separación en grupos se
efectuará siguiendo el orden de la
secuencia. Cuando se llegue a una
repetición, se iniciará allí un nuevo
grupo. Para el ejemplo propuesto
se tendrá Fig., No 64, Grafica E-F, con
grupos
Fig., No 63, Grafica Espacio-Fase

63. 63
Lógicamente, se tratará de formar el menor número posible de grupos sin
quebrantar la regla establecida.
Determinar el número necesario de memorias auxiliares 5/2. Esto se hará
restando 1 al número de grupos antes determinado
Donde:
Para el ejemplo propuesto: Nm = 2 – 1 = 1
1.- Iniciar el esquema circuital, disponiendo en la parte superior los actuadores y
sus correspondientes finales de carrera, juntamente con las válvulas de comando
de dichos actuadores. En la parte inferior se trazarán líneas paralelas horizontales
que denominaremos “líneas de grupo”. Se trazarán tantas líneas como grupos
hayan sido determinados en el punto 2.
Seguidamente se conectarán las memorias a las líneas de grupo y estas entre sí
en caso de resultar varias. El esquema de conexionado de memorias será según
se muestra en las figuras 65-66 siguientes
Figura No 65, Conexionado de una memoria de dos líneas de grupo

64. 64
Figura No 66. Conexionado de una memoria de tres líneas de grupo
De acuerdo con lo visto se intuye fácilmente el conexionado de un número
mayor de memorias, si bien en términos prácticos y atendiendo a la velocidad
de señales, no es recomendable extender la cascada con memorias 5/2 a un
número de estas mayor que cuatro. Para el ejemplo propuesto se muestra en
la figura 67, lo dicho quedará expresado en el esquema siguiente:

65. 65
Figura No 67, Esquema representativo de grupos en el método cascada paso 1
2. Se iniciará ahora el conexionado de los restantes elementos del sistema.
Para ello se procederá siguiendo el orden determinado por la secuencia y de
acuerdo con las siguientes reglas:
a. Conectar la línea de grupo I con el piloto de la válvula que origina el primer
movimiento de dicho grupo, intercalando el pulsador de marcha A4 que forma
parte de la condición de arranque. Como se muestra en la figura 68.
Para el ejercicio propuesto quedará:

66. 66
Figura No 68, Esquema representativo método cascada paso 2
Efectivamente se observará que al oprimir el pulsador se origina el primer
movimiento de la secuencia (en el ejemplo A+) Este movimiento accionará un
fin de carrera que permitirá proseguir la secuencia (en el ejemplo B2)
b. Alimentar el fin de carrera accionado por el primer movimiento desde la línea
de grupo I y su salida dirigirla al piloto de la válvula que origina el segundo
movimiento de dicho grupo (o eventualmente al piloto de la memoria auxiliar
para realizar el cambio de grupo en caso necesario)
c. En el ejemplo, B2 origina el movimiento B + contenido en el grupo I, no hay
necesidad de cambio de grupo, por lo tanto la salida de B2 debe ser dirigida al
piloto de la válvula B1 para originar B+

67. 67
Figura No 69, esquema representativo método cascada paso 2
El segundo movimiento se producirá y se accionará un nuevo fin de carrera
que permitirá proseguir la secuencia (en el ejemplo será B3)
d. Alimentar el fin de carrera accionado por el movimiento anterior desde la
línea de grupo I y la salida dirigirla al piloto de la válvula que origina el siguiente
movimiento del grupo, o eventualmente al piloto de la memoria cuando fuere
necesario realizar un cambio de grupo.
En el ejemplo, B3 debe originar un cambio de grupo ya que la acción siguiente
(B-) pertenece al grupo II (B3 es el último fin de carrera del grupo I y por lo
tanto debe cambiar de memoria)

68. 68
Figura No 70, Esquema representativo método cascada paso 2
El cambio de la posición de la memoria hará que la línea II se encuentre bajo
presión en tanto la línea I es puesta a venteo.
A partir del cambio de grupo el proceso de conexionado indicado en los puntos
a, b y c se repite pero aplicado ahora al grupo II. De este modo, se conectará la
línea de grupo II al piloto de la válvula que origina el primer movimiento del
grupo II (Ver punto a, no es necesario intercalar pulsador de marcha pues no
es condición en este caso) Para el ejemplo quedará:

69. 69
Figura No 71, Esquema representativo método cascada
Al accionarse A3 se producirá A - .
Este movimiento accionará al final de carrera A2. El último fin de carrera
accionado (A2 en el ejemplo) deberá ser alimentado desde la línea de grupo II
y su salida (por ser el último del grupo II) deberá ser dirigida al piloto de la
memoria para cambiar al grupo I y posibilitar así el comienzo de un nuevo ciclo.
El circuito habrá quedado así concluido.

70. 70
Figura No 72, Esquema representativo método cascada fin del ejercicio
1.31 PASÓ A PASO MINIMO.
Este método pertenece al grupo de los métodos secuenciales y por lo tanto utiliza
también líneas de energía, las cuales se deben energizar de una forma
secuencial. La diferencia con el método en cascada son de elementos que se
utilizan para poder enviar las señales a las líneas de energía. En este método en
particular se utilizan válvulas de memoria 3/2 junto con las válvulas lógicas “Y”
teniendo siempre en cuenta que el último grupo debe tener energía.
Los pasos para aplicar este método son los siguientes:
a) Elaborar el croquis de situación.
b) Establecer el diagrama de pasos.
c) Realizar la ecuación de movimientos.
d) Descomponer la ecuación de movimientos en grupos.
e) Dibujar elementos de trabajo y de mando en la parte superior del esquema
de distribución.
f) Indicar el inicio y final de carrera.
g) Dibujar tantas líneas de presión como grupos existan.

71. 71
h) Dibujar tantas válvulas de memoria 3/2 como grupos existan, en un arreglo
horizontal y por debajo de las líneas de presión.
i) Dibujar válvulas “Y” a un lado de las válvulas de memoria y conectar su
salida a la señal de pilotaje de la válvula de memoria. Una señal de entrada sobre
la válvula “Y” provocara 3 funciones:
• Efectuar el movimiento de trabajo.
• Prepara al grupo siguiente.
• Borra el grupo inmediato anterior.
j) Se conectan las válvulas de memoria al grupo correspondiente teniendo
cuidado que el último grupo reciba energía y las válvulas de memoria se alimentan
directamente.
k) Se verifica que en el último grupo tenga presión.
l) Se conectan los sensores de cambio de grupo por debajo de las líneas de
presión y los sensores que no hacen cambio de grupo se dibujan por arriba de las
líneas de presión y se alimentan del grupo al que pertenecen.
NOTA : El método paso a paso mínimo se utiliza para aquellas secuencias de más
de dos grupos, debido a que se tiene en la secuencia de grupos una sobre
posición de señal en la primera válvula de mando.
TRES GRUPOS
Figura No 73, Esquema representativo 3 grupos

72. 72
Figura No 74, Esquema representativo de paso a paso mínimo 5 grupos
EJERCICIO:
Aplicando el método paso a paso mínimo.
Figura No 75 y 76, Diagrama de pasos y ecuación de movimientos
S 1 S 2 S 3 S 4 S 5
I V
I I
I
III
V
2
1 3
1
1
2
2
1 3
1
1
2
2
1 3
1
1
2
2
1 3
1
1
2
2
1 3
1
1
2

73. 73
Figura No 77, Ejercicio Resuelto paso a paso mínimo
A0 A1 B0 B1
2
1 3
2
1 3
A0
2
1 3
B1
2
1 3
B0
2
1 3
A1
2
1 3
2
1 3
4 2
5
1
3
4 2
5
1
3
1 1
2
1
1
2
1
1
2GRUPO 1
GRUPO 2
PREPARA
ACTIVA DESACTIVA

74. 74
1.32 METODO PASO A PASO MAXIMO.
Este método presenta casi todas las características del método paso a paso
mínimo siendo la única diferencia la forma en la cual se divide la ecuación de
movimientos.
En este método todos los movimientos presentan cambio de grupo y por
consiguiente no van a existir sensores que pertenezcan a un grupo determinado.
Figura No 78 y 79, Diagrama de pasos y ecuación de movimientos presentada por
grupos
A0 A1 B0 B1
2
1 3
2
1 3
A0
2
1 3
B1 2
1 3
B0
2
1 3
A1
2
1 3
2
1 3
4 2
5
1
3
4 2
5
1
3
1 1
2
1
1
2
1
1
2
GRUPO 1
GRUPO 2
PREPARA
ACTIVA DESACTIVA
2
1 3
1
1
2
2
1 3
1
1
2
GRUPO 4GRUPO 3

75. 75
CAPITULO III APLICACIONES INDUSTRIALES
1.33 ¿QUÉ ES LA INDUSTRIA MANUFACTURERA?
La industria manufacturera es aquella que se dedica exclusivamente a la
transformación de la materia prima en bienes finales de consumo, listos para su
comercialización directa o a través de distribuidores que los aproximan a sus
diversos públicos de destino.
Por esa razón se la considera parte del sector secundario de la economía de un
país, ya que el sector primario es justamente el encargado de la obtención y
procesamiento de la materia prima en estado bruto. La industria fabril o
manufacturera, en cambio, se avoca a la obtención de productos elaborados
mediante procesos complejos de industrialización y producción en masa.
Dimensión histórica. En los siglos XVl y XVll se pusieron en marcha las
manufacturas reales, fábricas promovidas por los monarcas para fabricar algunos
productos (telas, relojes, cristales o armamento, entre otros). Por otra parte, en los
principios de la revolución industrial, la actividad fabril se realizaba de manera
básicamente manual, aunque las máquinas ya tenían un cierto protagonismo en la
producción a gran escala.
Figura No 81, Industria manufacturera de telas.

76. 76
Por lo general, la industria manufacturera se establece cerca de los sitios donde
se va a consumir el producto o bien en lugares donde la mano de obra es más
económica. Esta circunstancia, recibe un nombre: deslocalización y se trata de un
fenómeno extendido en todo el planeta y característico de la globalización.
La industria manufacturera es aquella que fabrica algo, ya sea a mano o a
máquina. Esta actividad económica puede estar formada por empresas de tamaño
reducido (por ejemplo, una panadería) o empresas de gran tamaño (las del sector
automovilístico como ejemplo).
Figura No 82, Industria manufacturera automotriz
Las grandes industrias del sector manufacturero intentan estar cerca del
consumidor con cadenas de suministros bien conectadas para poder ofrecer el
producto final a los clientes potenciales.
La industria maquiladora es una modalidad manufacturera que está presente en
muchos países (de América latina y del sudeste asiático principalmente) y es
tristemente conocida por la explotación a la que son sometidos los obreros que
trabajan en este tipo de talleres de ensamblaje de piezas. Los dedicados al sector
textil en algunas zonas fronterizas son los más populares, pero no los únicos.

77. 77
1.33.1 SIGNIFICADO DE MANUFACTURA
La palabra manufactura proviene de la unión de dos vocablos
latinos: manus (mano) y factus (hecho, elaborado). De allí que su concepto original
fuera en alusión al trabajo manual, característico del capitalismo previo a
la Revolución Industrial, que se distingue de la labor artesanal en que empleaba a
muchas personas trabajando con las manos, para masificar la producción de los
bienes de consumo.
Sin embargo, aplicado al contexto industrial contemporáneo, el término refiere al
proceso de transformación de la materia prima en bienes elaborados a gran
escala, empleando para ello máquinas y fuentes de energía en lugar del trabajo
manual. Este desplazamiento del sentido de la palabra ha relegado a quienes
emplean todavía labores manuales a adueñarse a su vez del término “artesanal”.
Figura No 83, Proceso industrial manufacturero

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1.33.2 PRINCIPALES RUBROS DE LA INDRUSTRIA MANUFACTURERA
La variedad de productos es una de las potencias de la industria manufacturera.
Sus áreas más comunes de interés son: bienes alimenticios, producción textil,
fabricación de maquinaria y equipos electrónicos, producción de papel, de
productos químicos y fármacos, de utensilios metálicos, de plásticos, de madera y
de bienes intermedios para otras industrias.
Figura No 84, Representación de producción manufacturera
1.33.3 TIPOS DE INDUSTRIA MANUFACTURERA
De acuerdo a su posicionamiento como eslabón en la cadena de producción de
bienes, podemos establecer tres tipos de industria manufacturera:
 Tradicional: Convierte la materia prima en productos listos para su consumo
 Intermedias: Producen bienes semielaborados para alimentar otros tipos de
manufactura.
 Mecánicas: Su producto final son herramientas y maquinaria indispensable
para emprender procesos industriales de otros tipos.
 Residuales: Emplean como materia prima los sobrantes industriales de
otros procesos y generan con ellos subproductos

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Tabla No 9, Tipos de Industrias Manufactureras
1.34 SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL
En la industria actual, la mayor parte de los procesos de fabricación son
automatizados. En los sistemas automatizados la decisión, la inteligencia que
realiza las acciones de fabricación no las realiza el ser humano. La inteligencia del
proceso está contenida en la unidad de control. Para automatizar un proceso el
sistema deberá disponer de una serie de captadores y accionadores. Los
captadores permitirán detectar el estado y situación de los diferentes productos y
los accionadores que permitirán el desplazamiento. Según Bolton W. (2001) nos
dice: “Automatismo, dispositivo que sustituye las operaciones secuenciales
realizadas manualmente por operarios, por operaciones automáticas (no
dependientes de operario), para garantizar el correcto funcionamiento de una
máquina”. (p.54). Los automatismos en la industria moderna, sustituye al hombre
permitiendo desarrollar procesos automáticos con mayor precisión y más rápidos.
Industrias Basicas
• Plasticos
• Acero
• Metales
• Etc
Industrias de
bienes de equipo
• Maquinaria
• Herramientas
• Materiales de
transporte
• Etc
Industrias de
bienes de
consumo
• Tejidos
• Muebles
• Calzado
• Bebidas
• Alimentacion
• Electrodomesticos
• Etc

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Figura No 85, Proceso moderno automatizado
1.35 APLICACIONES NEUMÁTICAS EN LA INDUSTRIA
MANUFACTURERA
Un número creciente de empresas industriales están aplicando la automatización
de su maquinaria mediante equipos neumáticos, lo que, en muchos casos, implica
una inversión de capital relativamente baja. Los elementos neumáticos pueden
aplicarse de manera racional para la manipulación de piezas, incluso puede
decirse que este es el campo de mayor aplicación. Tomando como base la función
de movimiento, hay que resaltar la extensa gama de elementos sencillos para la
obtención de movimientos lineales y rotativos.
Figura No 86, Empacadora de galletas

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Hoy en día el aprovechamiento del aire comprimido para realizar trabajo, es una
de las técnicas que ha contribuido con el mejoramiento y optimización de muchas
actividades o procesos que se requieren a diario para la transformación del
entorno y la adquisición de elementos para un mejor nivel de vida. Dentro de este
contexto de mejoramiento continuo, cumplen un papel fundamental los principios o
leyes físicas que se aplican a diario en la cotidianidad, así como en las diferentes
técnicas de producción a nivel industrial tales como sistemas electrónicos,
mecánicos, eléctricos, neumáticos e hidráulicos según las necesidades y
requerimientos específicos, o bien una integración de todas ellas, para poder
obtener mejores resultados en cuanto a la competitividad industrial, apuntando a
un mayor control de sus procesos mediante la automatización industrial.
En la actualidad el mercado ofrece una gran serie de elementos neumáticos
adaptados a cualquier aplicación los cuales resultan útiles al permitir realizar un
trabajo físico que en ocasiones no puede desempeñar el hombre, o integran
componentes de sistemas sin los cuales sería imposible obtener un resultado final.
El aprovechamiento de la energía del aire para realizar trabajo se puede apreciar
en diferentes aplicaciones tales como:
El control de apertura y cierre de puertas: En vehículos de servicio público, en
conjuntos cerrados. El principio de funcionamiento consiste en accionar un cilindro
el cual mediante la energía del aire a una presión determinada mediante un
movimiento lineal permite el desplazamiento de un resorte mecánico el cuál se
estira cerrando la puerta y al recuperar su posición inicial (al contraerse) la abre.
Figura No 89, Control de apertura y cierre de puertas.