1. INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TOLUCA
INGENIERÍA ELECTRÓNICA
SISTEMAS HIDRAULICOS Y NEUMATICOS
PRESENTADO POR:
FLORES HERNANDEZ GIOVANNY
PROFESOR:
ING. AVILA GOMEZ JOSE LUIS
2.3 Sistemas hidráulicos
La hidráulica comprende la transmisión y regulación de fuerzas y movimientos por medio de los
líquidos. La hidráulica es la transformación de energía, a eléctrica para obtener un beneficio en
términos de energía mecánica al finalizar el proceso.
Los fundamentos de la hidráulica se basan en dos principios:
• Principio de Pascal: el cual expresa que la presión que ejerce un fluido incompresible y en
equilibrio dentro de un recipiente de paredes indeformables se transmite con igual intensidad en
todas las direcciones y en todos los puntos del fluido.
• Principio de Bernoulli: expone que en un fluido ideal (sin viscosidad ni rozamiento) en régimen de
circulación por un conducto cerrado, la energía que posee el fluido permanece constante a lo largo
de su recorrido.
La energía de un fluido en cualquier momento consta de tres componentes: cinética (que es la
energía debida a la velocidad que posee el fluido), potencial o gravitacional (que es la energía
debido a la altitud del fluido), y una energía de "flujo" (que es la energía que un fluido contiene
debido a su presión).
La ecuación de Bernoulli, expresa matemáticamente este concepto:
Donde,
V
ρ
P
g
z
la velocidad del fluido en la sección considerada;
la densidad del fluido;
es la presión del fluido a lo largo de la línea de flujo;
la aceleración de la gravedad;
la altura en la dirección de la gravedad desde una cota de referencia.

2. Los componentes básicos de un sistema hidráulico son: bomba, filtro, recipiente de
almacenamiento de aceite, válvulas, actuadores y fluido hidráulico.
Bombas. Convierten la energía mecánica transmitida por un motor en energía hidráulica.
Filtros. La filtración del fluido hidráulico es necesaria para evitar que la suciedad producida por
el funcionamiento normal del sistema termine afectando a elementos sensibles de la
instalación, como puedan ser, válvulas o la propia bomba hidráulica.
Válvulas. Son elementos que regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección así como la
presión y el caudal del fluido enviado por una bomba.
Depósito hidráulico. El depósito hidráulico, cumple con varias funciones, realiza el llenado y
vaciado de fluido hidráulico, sirve también como elemento disipador de calor a través de las
paredes del tanque, refrigerando así el aceite contenido en su interior.
Cilindros hidráulicos. Son los encargados de transformar la energía hidráulica a energía
mecánica lineal.
Fluido. Es el líquido apropiado para transmitir energía de presión, además de transmitir presión
lubrica las partes móviles del sistema, disipa el calor y lo protege de corrosión.
Resistencia y capacitancia en sistemas hidráulicos
Resistencia
Se define resistencia como la relación entre la diferencia entre dos niveles de fluido, necesaria para
producir una variación unitaria en la velocidad del flujo; o sea
R = (cambio en la diferencia de niveles, en metros, m)/ (cambio en el gasto, en m3/s)
Cuando el flujo es laminar:

3. Dónde:
Q= Velocidad del flujo en estado estable.
K= Coeficiente en m2/s
H=Altura en estado estable en m.
La resistencia en el flujo es constante y análoga a la resistencia eléctrica.
Cuando el flujo es turbulento:
Q
Dónde:
Q= Velocidad del flujo en estado estable.
K= Coeficiente en m2/s
H=Altura en estado estable en m.
El valor de la resistencia de flujo turbulento Rt depende del flujo y la altura. Si los cambios de la
altura y el flujo son pequeños Rt puede ser considerada constante.
Capacitancia
La capacitancia de un tanque se define como la variación en la cantidad del líquido acumulado,
necesaria para producir una variación unitaria en el potencial (altura). El potencial es la
magnitud que indica el nivel de energía del sistema. Esta relación queda.
Dado que la capacidad y la capacitancia son diferentes. La capacitancia del tanque es igual a
su área transversal. Si esta es constante, la capacitancia es constante para cualquier altura.
Ventajas y desventajas
a) Ventajas:
•El fluido hidráulico funciona como lubricante, además de disipar el calor generado
en el sistema.
• Los sistemas hidráulicos permiten desarrollar elevados trabajos de fuerza con el
empleo de sistemas muy compactos.

4. • Permiten la regulación continua de las fuerzas que se transmiten, no existiendo
riesgo de calentamiento por sobrecargas.
• Son elementos muy flexibles y que pueden adaptarse a cualquier geometría,
gracias a la flexibilidad de los conductos que conducen el aceite hidráulico hasta los
actuadores.
• Los actuadores o cilindros hidráulicos son elementos reversibles, que pueden
actuar en uno u otro sentido y que además permiten su frenada en marcha. Además
son elementos seguros, haciendo posible su enclavamiento en caso de producirse
una avería o fuga del fluido hidráulico.
b) Desventajas:
• No es tan sencillo contar con la potencia hidráulica como con la potencia
eléctrica.
• La baja velocidad de accionamiento de los actuadores o pistones hidráulicos.
• La alta presión de trabajo exige labores de mantenimiento preventivos (vigilancia
de posibles fugas en las juntas).
• Sistema no muy limpio, debido a la presencia de aceites o fluidos hidráulicos.
• En general, es un sistema más caro que otros.
Definición de variables de un sistema hidráulico
Q= Velocidad de flujo en estado estable(antes de que haya ocurrido un cambio), en
= Desviación pequeña de la velocidad de entrada de su valor en estado estable, en
= Desviación pequeña de la velocidad de salida de su valor en estado estable, en
H= Altura en estado estable (antes de que haya ocurrido un cambio), en m
h= Desviación pequeña de la altura a partir de su valor en estado estable, en m
2.4 Sistemas Neumáticos
La neumática trata sobre los fenómenos y aplicaciones de la sobrepresión o depresión del aire. La
mayoría de las aplicaciones neumáticas se basan en el aprovechamiento de la sobrepresión.

5. En un sistema neumático el aire comprimido transmite la energía necesaria para mover y hacer
funcionar mecanismos. El aire es un material elástico y por tanto, al aplicarle una fuerza, se
comprime, mantiene esta compresión y devolverá la energía acumulada cuando se le permita
expandirse, según la ley de los gases ideales.
Las magnitudes que más frecuentemente se utilizan son presión, caudal y gases perfectos.
Presión. La presión ejercida por un fluido sobre una superficie es:
Dónde:
P = presión.
F = fuerza aplicada.
S=Superficie que recibe la acción.
Caudal.Cantidad de fluido que atraviesa una sección dada por unidad de tiempo, se puede
expresar en dos formas en masa o en volumen. Los dos se relacionan por una densidad de fluido.
El caudal másico se expresa en Kg/s, el caudal volumétrico en
/s
Leyes de los gases perfectos.
La presión de un gas en equilibrio es la misma en todos los puntos de la masa.
La densidad de un gas depende de su presión y temperatura.
Densidad. Masa por unidad de volumen.
Volumen especifico. Se define como el reciproco de la densidad.
Compresibilidad. Se basa en la ley fundamental de la elasticidad.
Dónde:
V=volumen especifico
E= módulo de elasticidad volumétrica.
Componentes de un sistema neumático
1. Compresores
2. Motor eléctrico
3. Presostato

6. 4.
5.
6.
7.
8.
Válvulas
Depósitos
Manómetro
Secador
Filtro
Compresor. Su función es calentar el aire para poderlo comprimir más fácilmente. Cuando el
aire se calienta, es necesario montar un equipo de refrigeración del aire inmediatamente detrás del
compresor. El aumento de temperatura en el calentamiento viene dado por la siguiente fórmula:
Dónde:
T1 = temperatura del aire de entrada al compresor en grados kelvin.
T2 = temperatura del aire a la salida del compresor en grados kelvin.
P1 = presión del aire a la entrada del compresor en bar.
P2 =presión del aire a la salida del compresor en bar.
k = 1,38 a 1,4
Motor eléctrico
Su función principal es brindar el arranque al compresor.
Acumulador de aire comprimido
Tiene la finalidad de almacenar el aire comprimido que proporciona el compresor. Contiene un
manómetro, válvula de seguridad, válvula de cierre, e indicador de temperatura.
Secador
Su función principal es eliminar la humedad del aire, debida a la atmosfera.
Filtrado y regulador
La principal aplicación de cada uno de ellos es eliminar impurezas de cualquier tipo, que pueden
cambiar la respuesta del sistema.
Actuadores

7. Son elementos que permiten transformar la energía del fluido en movimiento, tales como los
cilindros que ofrecen respuestas lineales.
Válvulas
Controlan la presión y la rapidez del fluido.
Resistencia y capacitancia en un sistema neumático
Los modelos matemáticos de un sistema neumático se pueden escribir en términos de elementos
resistivos y capacitivos.
Dado que los sistemas neumáticos incluyen el flujo de un gas a través de tuberías, puede
representarse con la siguiente figura:
Resistencia
Resistencia al flujo de aire en tubos, orificios y válvulas. Se define como el cambio en la presión
diferencial en un dispositivo restrictor de flujo en
razón de flujo masa
, necesaria para hacer un cambio unitario en la
.
Capacitancia
En un recipiente de presión neumática la capacitancia se define como el cambio en la masa de aire
(Kg) en el recipiente, requerido para hacer un cambio unitario en la presión
Donde:
C= capacitancia

8. m= masa del gas en el recipiente
p=presión del gas
V= Volumen del gas
= Densidad
La capacitancia se calcula mediante la ley de los gases ideales:
La capacitancia de un recipiente determinado es constante si la temperatura permanece constante.
Definición de variables de un sistema neumático
P=Presión del gas en el recipiente en estado estable
Pi=Cambio pequeño en la presión del gas que entra
Po=Cambio pequeño en la presión del gas en el recipiente
V=Volumen del recipiente
m=Masa del gas en el recipiente
q=Flujo del gas
p=densidad del gas

9. Bibliografía
https://cursos.aiu.edu/Sistemas%20Hidraulicas%20y%20Neumaticos/PDF/Tema%201.pdf
http://ingemecanica.com/tutorialsemanal/tutorialn212.html
http://control1.files.wordpress.com/2009/02/modelo-matematico-de-sistemas-dinamicos.pdf
http://books.google.com.mx/books?id=x_ANfBeC6z8C&pg=PA8&dq=que+es+la+neumatica&hl=es
&sa=X&ei=0fQEU82ENMj2oASRroCYAg&ved=0CCoQ6AEwAA#v=onepage&q=que%20es%20la%
20neumatica&f=false
https://cursos.aiu.edu/Sistemas%20Hidraulicas%20y%20Neumaticos/PDF/Tema%202.pdf