Tema 2 de sistemas de transmisión de fuerzas y trenes de rodaje

1. TEMA 2
Neumática e Hidráulica

2. ÍNDICE
2.1 Neumática
2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.3 Hidráulica
2.4 Componentes fundamentales de los circuitos hidráulicos

3. Introducción
Como norma general se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones:
Sistema neumático si se necesita velocidad, cantidad media de presión y control relativamente exacto.
Sistema combinado (neumático/hidráulico) si se necesita una cantidad media de presión y un control
más preciso.
Sistema hidráulico si se necesita una gran cantidad de presión y/o un control extremadamente exacto.

4. 2.1 Neumática
Se utiliza aire comprimido en los sistemas neumáticos para transmitir energía.
El aire comprimido es aire atmosférico sometido a presiones de hasta 12 bar (Kp/cm2) aproximadamente.
No se recomiendan grandes distancias de circuitos debido a las pérdidas de carga que se originan en los
mismos.

5. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos
neumáticos
2.2.1 Grupo compresor
Toma aire de la atmósfera y lo prepara para suministrar al circuito neumático.
Pasos para preparar el aire hasta condiciones de servicio: compresión de aire, eliminación de humedad,
enfriamiento y almacenamiento en depósito o acumulador.

6. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.2.2 Red de distribución
Dos tipos de redes de distribución de aire comprimido: red cerrada y red abierta.
Observaciones a tener en cuenta a la hora de diseñar una instalación de aire comprimido:
Red de tuberías recta, sin codos, sin cambios de sección.
La instalación de ir aérea (para facilitar, mantenimiento e inspección).
Lejos de cableado eléctrico.
1% inclinación en tubería principal (condensados).
Instalar llaves de corte.
Las bajantes tengan cuello de cisne.
Unidad de purga al final de cada línea.
Pérdida de presión máxima de 0,6 bar.
No colocar más de 2 ó 3 acoplamientos rápidos en tuberías de servicio.

7. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.2.2 Red de distribución
Dimensionado de las tuberías
Se calcula teniendo en cuenta que si el consumo aumenta, la pérdida de carga no sea excesiva.
Factores a tener en cuenta para el dimensionado: caudal, longitud de tuberías, pérdida de presión
admisible, presión de servicio y nº de estrangulamientos en la red o sistema neumático.
Ejemplo uso de Nomograma
● Datos; caudal, pérdida de presión admisible, longitud de tubería, suministro
de presión.
● Se divide, pérdida de presión/longitud tubería= pérdida de presión por metro
de longitud.
● Se une con recta; presión de suministro con pérdida de presión unitaria y nos
da punto X.
● Desde el punto X, pasando por la cantidad de caudal, llegaremos a diámetro
recomendado.

8. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.2.3 Unidad de mantenimiento (grupo acondicionador)
Para elegir el tamaño de esta unidad se ha de tener en cuenta el caudal total de
aire (m3/h).
Filtro; regular el nivel de agua condensada y limpiar el cartucho filtrante
periódicamente.
Regulador de presión; si está precedido de un filtro no necesita
mantenimiento.
Lubricador; verificar nivel de aceite y si es necesario rellenar hasta nivel
permitido.

9. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.2.4 Elementos de conexión (roscados o rápidos)
El racor con anillo universal bicono Bridas de
engatillar

10. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.2.4 Elementos de conexión (roscados o rápidos)
Conectores rápidos Enchufe automático de seguridad con
tambor giratorio

11. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
Enchufe rápido con collarín Enchufe rápido con botón de bloqueo Enchufe rápido con tubo
semirígido

12. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.2.6 ELEMENTOS DE CONTROL DE FLUJO (válvulas o elementos de mando)
Representación simbólica de las válvulas

13. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.2.6 ELEMENTOS DE CONTROL DE FLUJO (válvulas o elementos de mando)
Consideraciones sobre la representación simbólica de las válvulas

14. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.2.7 Válvulas distribuidoras
Se clasifican de acuerdo a sus características funcionales.
● Número de posiciones de conmutación (2, 3 o más posiciones).
● Tipo de elemento de distribución (corredera, disco o asiento).
● Método de accionamiento externo o pilotaje .
Pueden ser directo o indirecto (neumático o eléctrico)

15. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos

16. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.2.9 Válvulas de bloqueo
válvulas antirretorno
válvulas de simultaneidad
válvula selectora de circuito
válvula de escape rápido

17. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.2.10 Válvulas de regulación
a) Válvulas reguladoras de caudal (también llamadas regulador de velocidad)
Controlan la velocidad de los vástagos de los cilindros.
Pueden colocarse tanto a la entrada como a la salida de los cilindros.
Constan de: tornillo de reglaje con una contratuerca y émbolo para obturar.
a) Válvulas de presión
● reguladoras de presión: mantener constante la presión de salida independientemente de la de
entrada.
● limitadoras de presión: se emplean para limitar la presión de toda la red de distribución.
a) Válvulas de secuencia
Se utilizan cuando el elemento neumático necesita una mínima presión para su funcionamiento.

18. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.2.11 Válvulas combinadas
a) Temporizador: cuya finalidad es la apertura de una válvula una vez haya transcurrido un
periodo de tiempo a partir de su activación.
b) Amplificador de presión:
2.2.12 Válvulas proporcionales (regulan la presión y el caudal mediante una señal eléctrica)
Principal función: controlar la posición y la fuerza
2.2.13 Elección de las válvulas
Se debe tener en cuenta: volumen del cilindro, velocidad del vástago, cantidad de conmutaciones
y la pérdida de presión admisible.
Cada válvula tiene su propio coeficiente de flujo (Cv o Kv)
2.2.14 Captadores de información
Misión: detectar la posición del vástago y transmitirla al sistema de control.
Captadores de posición: finales de carrera, células fotoeléctricas…
Captadores de magnitudes físicas: dispositivos sensibles a un cambio de magnitud (P y Tª).

19. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.2.15 Actuadores (lineales y rotativos)
2.2.16 Actuadores lineales (cilindros neumáticos de simple efecto)
Cilindro de émbolo
Cilindro de membrana
Cilindro de membrana enrollable
Actuadores lineales (cilindros neumáticos de doble efecto)
Cilindro con amortiguación interna
Cilindro de doble vástago
Cilindro tándem (de doble fuerza)
Cilindro multiposicional
Cilindro de impacto
Cilindro de cable

20. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.2.17 Características de los cilindros
➢ Construcción
➢ Fijaciones
➢ Estanqueidad
➢ Cálculo de fuerza de un cilindro
➢ Consumo de aire de los cilindros
➢ Velocidad del émbolo

21. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.2.18 Actuadores rotativos
a) actuador de giro de cremallera
b) actuador de émbolo giratorio

22. 2.2 Componentes fundamentales de los circuitos neumáticos
2.2.19 Motores neumáticos
Funcionan de forma similar a los actuadores rotativos pero su giro no está limitado.
Elevadas velocidades de giro y rápida inversión de sentido.
Se les puede acoplar un reductor de velocidad para aumentar el par proporcionalmente.
Motor de pistones radiales
Motor de pistones axiales
Motor de paletas
Características: regulación continua de velocidad y de par, inestabilidad en condiciones
ambientales, mínimo mantenimiento, gran fiabilidad y amplio rango de velocidades.

23. 2.3 Oleohidráulica
VENTAJAS
● Eficiencia
● Movimiento de actuadores bastante
uniforme
● Control de funcionamiento
● Flexibilidad de instalación
● Reducido espacio
● Posibilidades de uso
● Auto lubricación
INCONVENIENTES
● Elementos mecánicos caros
● Sistemas más sucios
● Envejecimiento del aceite
● Problemas de cavitación y golpes
de ariete
● Posibilidad de accidentes por las
altas presiones de trabajo

24. 2.4 Componentes fundamentales de los circuitos hidráulicos
2.4.1 Depósito
Almacena el fluido de trabajo.
Refrigera o calienta el fluido dependiendo de la aplicación.
Separa las partículas contaminantes.
Separa el aire contenido en el fluido.
Separa el agua contenida en el fluido.

25. 2.4 Componentes fundamentales de los circuitos hidráulicos
2.4.2 Intercambiadores de calor
Se suelen instalar en la línea de retorno del circuito.
Su función es mantener la viscosidad apropiada para cada tipo de aplicación y transmitir el calor de
un fluido a otro.
Tipos de intercambiadores:
❖ intercambiador carcasa-tubos
❖ intercambiadores de placas.

26. 2.4 Componentes fundamentales de los circuitos hidráulicos
2.4.3 Filtros
MISIÓN: retención mediante elemento poroso de contaminantes e impurezas insolubles en el fluido.
● Filtros de aspiración: 125 micras nominales. Caudales de 5-500 litros/min. Pérdida de carga <0,02
bar
● Filtros de presión: partículas << 125 micras. Soportan presiones de 400 bar.
● Filtro de retorno:

27. 2.4 Componentes fundamentales de los circuitos hidráulicos
2.4.4 Bombas hidráulicas
Bomba de paletas Bomba de pistones
Bomba de engranajes

28. 2.4 Componentes fundamentales de los circuitos hidráulicos
2.4.5 Características de las bombas oleohidráulicas
Cavitación: la presión absoluta del líquido puede descender hasta la presión de vapor, se evapora el
aceite y se forman burbujas. Esto provoca ruidos, vibraciones y desgaste prematuro de la bomba.
Rendimiento volumétrico= caudal real / caudal teórico (se expresa en forma de porcentaje.
2.4.6 Tuberías (rígidas o flexibles)
❏ principales: (aspiración/alimentación, de presión, de retorno).
❏ secundarias: (de pilotaje, de drenaje).
Golpe de ariete: modificación brusca del régimen de circulación. Se genera una onda de presión que
circula por la tubería. Ligera expansión de la tubería.
2.4.7 Acumuladores (para amortiguar los efectos de un golpe de ariete)
TIPOS: de peso, de resorte, de pistón, de membrana y de vejiga.