Este documento describe los sistemas neumáticos e hidráulicos, incluyendo las magnitudes físicas como presión y caudal, los elementos de los circuitos como compresores, bombas, tuberías y actuadores, y los elementos de control como válvulas. También presenta ejemplos de circuitos neumáticos y hidráulicos para accionar cilindros y plataformas elevadoras.

1. TEMA 5 NEUMÁTICA E HIDRÁULICA

2. SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS Son sistemas que emplean fluidos para desarrollar fuerza y realizar movimientos.

3. MAGNITUDES FÍSICAS QUE INTERVIENEN EN LOS SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS PRESIÓN Se define como la fuerza ejercida por unidad de superficie P = F/ S Donde: P: presión en Pa F: fuerza en N S: superficie en m 2 En el S.I. se mide en Pascales (Pa) 1 Pa = 1 N/ 1 m 2

4. MAGNITUDES FÍSICAS QUE INTERVIENEN EN LOS SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS Cuando expresamos la presión es Pa tenemos que utilizar números muy grandes, por eso es más habitual utilizar unidades como Kg/cm 2 , Bar, mBar, atm, mm Hg etc. Las equivalencias más habituales serían: 1 Bar = 10 5 Pa 1 Bar = 1,02 Kg / cm 2 1 atm = 101325 Pa = 1,013 Bar = 760 mm Hg

5. MAGNITUDES FÍSICAS QUE INTERVIENEN EN LOS SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS CAUDAL Se define como la cantidad de fluido que pasa a través de una sección del circuito por unidad de tiempo. Q = V /t Donde: Q: caudal en m 3 / s V: volúmen en m 3 t: tiempo en s En el S.I. se mide en m 3 / s, aunque es más habitual utilizar unidades como l/m, l/s, m 3 / h etc.

6. ELEMENTOS DE LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS Al igual que en los circuitos eléctricos, en los circuitos hidráulicos y neumáticos se distinguen una serie de elementos en según la función que desempeñan. ELEMENTO CIRCUITO ELÉCTRICO CIRCUITO NEUMÁTICO CIRCUITO HIDRÁULICO GENERADOR PILA COMPRESOR BOMBA TRANSPORTE CABLE TUBERÍA TUBERÍA ACTUADOR BOMBILLA CILINDRO CILINDRO MANDO Y CONTROL INTERRUPTOR VÁLVULA VÁLVULA

7. ELEMENTOS DE LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS

8. CIRCUITO NEUMÁTICO COMPRESOR Es el elemento que proporciona aire a presión al circuito. El aire sale a presión elevada y pasa a un depósito o acumulador, el cual dispone de un manómetro y de un sistema de seguridad, así como un grifo para purgar el agua generada por la condensación. COMPRESOR ALTERNATIVO Está basado en un mecanismo de biela-manivela. Es el más utilizado porque puede fabricarse en distintos tamaños, proporciona diferentes grados de compresión del aire según la aplicación y resulta más económico

9. CIRCUITO NEUMÁTICO COMPRESOR ROTATIVO Está constituido por una cámara de compresión y un rotor. Al girar el rotor, el compresor aspira el aire y lo comprime en la cámara. Existen varios tipos, entre ellos, el compresor de paletas y de tornillo.

10. CIRCUITO NEUMÁTICO TUBERÍAS Las tuberías principales del circuito neumático suelen ser de acero o de latón, que se unen mediante soldadura o racores (uniones roscadas), mientras que los tubos de conexión a los distintos receptores suelen ser de polietileno y poliamida y se unen mediante enchufes rápidos. Distintos tipos de racores y enchufes rápidos para neumática.

11. CIRCUITO NEUMÁTICO ACTUADORES Existen motores neumáticos y actuadores rotativos para válvulas, pero los actuadores más usuales son los cilindros neumáticos. Según su modo de funcionamiento se dividen en cilindros de simple y de doble efecto. Actuador rotativo para abrir o cerrar una válvula Cilindro neumático

12. CIRCUITO NEUMÁTICO ACTUADORES CILINDRO DE SIMPLE EFECTO El aire introducido desplaza el pistón y el vástago hacia afuera, al dejar de entrar aire se produce el retroceso mediante un muelle.

13. CIRCUITO NEUMÁTICO ACTUADORES CILINDRO DE DOBLE EFECTO Tiene dos orificios para la entrada y la salida del aire, de esta forma cuando el aire entra por detrás del pistón el vástago avanza, mientras que cuando el aire entra por delante del pistón el vástago retrocede.

14. CIRCUITO NEUMÁTICO ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL Son las válvulas, que podemos clasificar en distribuidoras, de bloqueo y reguladoras de flujo. VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS Se caracterizan por el número de vías u orificios y de posiciones. De esta manera se nombran : Válvula 2/2: dos vías, dos posiciones. Válvula 3/2: tres vías, dos posiciones. Válvula 4/2: cuatro vías, dos posiciones. Válvula 5/2: cinco vías, dos posiciones. Válvula 2/3: dos vías, tres posiciones. Válvula 3/3: tres vías, tres posiciones. Válvula 4/3: cuatro vías, tres posiciones. Válvula 5/3: cinco vías, tres posiciones.

15. CIRCUITO NEUMÁTICO ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS Cada posición se representa mediante un cuadrado, mientras que los orificios se representan mediante extremos de líneas, a la izquierda y a la derecha de la válvula se representan las formas de accionamiento y retorno Ejemplo de válvula 2/2 con accionamiento por pulsador y retorno por muelle.

16. CIRCUITO NEUMÁTICO ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS Asimismo, la entrada y la salida de aire se representa de la siguiente manera:

17. CIRCUITO NEUMÁTICO ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS Las formas de accionamiento tienen la siguiente simbología:

18. CIRCUITO NEUMÁTICO ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS Válvula 2/2

19. CIRCUITO NEUMÁTICO ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS Válvula 3/2

20. CIRCUITO NEUMÁTICO ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS Válvula 5/2

21. CIRCUITO NEUMÁTICO ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS Válvula 5/3

22. CIRCUITO NEUMÁTICO ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL VÁLVULAS DE BLOQUEO VÁLVULA ANTIRRETORNO Permite el paso del aire en un sentido, y lo bloquea en el otro.

23. CIRCUITO NEUMÁTICO ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL VÁLVULAS DE BLOQUEO VÁLVULA DE SIMULTANEIDAD Realiza la función lógica AND, ya que sólo permite la salida de aire cuando están activas las dos entradas

24. CIRCUITO NEUMÁTICO ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL VÁLVULAS DE BLOQUEO VÁLVULA SELECTORA Realiza la función lógica OR, hay salida de aire si entra aire por cualquiera de los orificios de entrada

25. CIRCUITO NEUMÁTICO ELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL VÁLVULAS REGULADORAS DE FLUJO Permite regular el paso del aire en un sentido, mientras que en el sentido contrario el aire circula libremente.

26. CIRCUITO NEUMÁTICO ELEMENTOS DE PROTECCIÓN Y MANTENIMIENTO Filtro: Elimina las impurezas del aire. Lubricador: añade partículas de aceite al aire para disminuir la fricción y facilitar el transporte. Válvula de escape: expulsa el aire al exterior cuando la presión alcanza el límite permitido. Al conjunto de estos elementos se le llama unidad de mantenimiento y se simboliza de la siguiente forma:

27. CIRCUITO NEUMÁTICO ELEMENTOS DE PROTECCIÓN Y MANTENIMIENTO Al conjunto formado por compresor, depósito y unidad de mantenimiento, que es común a todos los circuitos neumáticos, lo simbolizamos de la siguiente forma: De esta manera todos los circuitos neumáticos empiezan por el compresor y el depósito para después pasar a la unidad de mantenimiento, a partír de ahí cada circuito tendrá los elementos de mando y control y actuadores dependiendo de la función que realice.

28. CIRCUITO NEUMÁTICO ELEMENTOS DE PROTECCIÓN Y MANTENIMIENTO En muchas válvulas neumáticas se añade un silenciador para amortiguar el ruido de los escapes de aire.

29. CIRCUITO NEUMÁTICO EJEMPLOS DE CIRCUITOS NEUMÁTICOS Accionamiento de un cilindro de simple efecto mediante una válvula 3/2 accionada por pulsador y con retorno por muelle.

30. CIRCUITO NEUMÁTICO EJEMPLOS DE CIRCUITOS NEUMÁTICOS Accionamiento de un cilindro de simple efecto cuando se pulsan simultáneamente dos válvulas.

31. CIRCUITO HIDRÁULICO PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS Los circuitos hidráulicos trabajan con aceite mineral a presiones elevadas, para poder multiplicar la fuerza aplicada se utiliza el principio de Pascal. PRINCIPIO DE PASCAL Cuando se aplica una fuerza a un líquido contenido en un recipiente cerrado, la presión se transmite por igual a todos los puntos del líquido. Como sabemos, la presión es igual a la fuerza entre la superficie: P = F/S De esta manera, si tenemos la misma presión, en una superficie pequeña, la fuerza a aplicar será pequeña, mientras si tenemos una superficie grande, la fuerza ejercida será también bastante grande.

32. CIRCUITO HIDRÁULICO PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS De esta manera, en el ejemplo de la figura, aplicando una fuerza F1, relativamente pequeña, y dado que la presión ha de ser la misma, la fuerza F2 será mucho más grande.

33. CIRCUITO HIDRÁULICO ELEMENTOS DE UN CIRCUITO HIDRÁULICO Los circuitos hidráulicos utilizan elementos muy similares a los circuitos neumáticos, existen fundamentalmente dos diferencias. El sistema generador es ahora una bomba que impulsa el aceite al circuito. El aceite no puede ser evacuado a la atmósfera, sino que todos los elementos han de tener unas tuberías de retorno para llevar el aceite a un depósito, donde será de nuevo bombeado hacia el circuito.

34. CIRCUITO HIDRÁULICO ELEMENTOS DE UN CIRCUITO HIDRÁULICO BOMBA HIDRÁULICA Los tipos de bombas más usuales son la bomba de engranajes y la bomba de tornillos. Tiene bajo rendimiento, es ruidosa y produce mucha vibración, pero es la más utilizada porque es sencilla y económica.

35. CIRCUITO HIDRÁULICO ELEMENTOS DE UN CIRCUITO HIDRÁULICO BOMBA HIDRÁULICA Está formada por dos o tres tornillos helicoidales engranados entre sí y una carcasa. Es silenciosa y no produce vibraciones.

36. CIRCUITO HIDRÁULICO EJEMPLO DE UN CIRCUITO HIDRÁULICO PLATAFORMA ELEVADORA Si yo pulso el PS, el aceite entra por la cámara posterior del cilindro, obligando al vástago a retroceder y, por medio del sistema mecánico, la plataforma se eleva.

37. CIRCUITO HIDRÁULICO EJEMPLO DE UN CIRCUITO HIDRÁULICO PLATAFORMA ELEVADORA Si yo pulso el PB, el aceite entra por la cámara anterior del cilindro y obliga al vástago a avanzar, mediante el sistema mecánico la plataforma baja.