Tema 4 Elementos y circuitos de neumática e hidráulica curso 2023_24.ppt

Circuitos de fluidos
UNIDAD 4: ELEMENTOS Y CIRCUITOS DE
NEUMÁTICA E HIDRÁULICA

1. Elementos de neumática
La neumática es la tecnología que transforma la energía contenida en el aire tras
comprimirlo en energía mecánica por medio de actuadores.
Tiene grandes ventajas con respecto a otras energías:
• Es abundante
• De fácil transporte por canalizaciones
• Es comprensible
• No es peligroso por fugas o manipulación
Pero también tiene ciertas desventajas:
• Hay que filtrar impurezas y humedad
• Es difícil mantener una velocidad constante en los elementos de trabajo
• En el proceso, el aire produce ruido que resulta molesto
En un circuito neumático encontramos los siguientes elementos:
Compresor, red de distribución, unidad de mantenimiento, válvulas y actuadores.

1.1 Grupo compresor
Es el corazón de cualquier circuito neumático y suele tener una presión de trabajo
entre 4 a 8 bares.
El compresor es el encargado de aspirar el aire a presión atmosférica y comprimirlo
dentro de un recipiente denominado calderín (acumulador de aire o depósito).
APLICACIONES INDUSTRIALES MAQUINARIA MÓVIL

Tipos de compresores
 Compresor de émbolo:
• De pistón: Son los más empleados y pueden disponer de uno o varios cilindros.
Durante la compresión se produce una elevación de la temperatura que al entrar
dentro del circuito disminuye y conlleva una caída de la presión. Para solucionarlo
procedemos a la refrigeración del cilindro mediante aletas, ventilador o refrigeración
líquida dependiendo del tamaño.
Los pistones pueden ser de una etapa en la que el proceso se completa en un solo
ciclo de pistón, alcanzando los 14 bares.

También existen los de dos etapas que disponen de un segundo elemento de bombeo
que envía el aire después de ser refrigerado. Alcanzan los 20 bares.
Por último encontramos los de tres etapas con valores de presión que pueden alcanzar
los 220 bares.
ENFRIADOR

Según la imagen, dibuja los elementos que encontraríamos en 1 y 2.
1 2

• Compresor de diafragma o membrana:
Empleado en industria alimenticia y farmacéutica utiliza una membrana de goma por
lo que las partículas lubricantes no pasan al circuito.

 Compresor rotativo:
• Compresor rotativo de paletas o multicelular:
Suministran menos presión pero mayor caudal que los de pistón. También son más
silenciosos y realizan un suministro de aire sin pulsaciones.

• Compresor de tornillo:
Utilizado en los compresores de aire acondicionado domésticos, en la actualidad es un
sistema utilizado de forma industrial.

• Compresor ROOT:
Muy poco utilizado. No varia el volumen de las cámaras, sólo fuerza el paso del aire de
un espacio a otro. Se utilizó en automoción en los primeros vehículos
sobrealimentados.

 Turbocompresores:
Pueden ser radial y axial.
RADIAL
AXIAL

 Depósito o acumulador de aire (calderín)
Almacena el aire comprimido generando una reserva que impide la bajada repentina
de presión en la red al tiempo que evita las pulsaciones. Las partes principales son:
• Manómetro
• Termómetro
• Válvula limitadora de presión
• Válvula de cierre
• Válvula de purgado

 Depósito o acumulador de aire (calderín)
• Sistema de regulación:
La presión del interior del acumulador debe de situarse dentro de unos parámetros
establecidos tanto en la máxima como mínima presión de trabajo.
Para motores de combustión utilizamos una válvula presostática que alcanzado el
valor deseado deriva el aire al exterior evitando así la continua parada y arrancada
del motor.
Para motores eléctricos un presostato
o interruptor de presión es el encargado
de cortar el suministro de corriente al
motor.

1.2. Red de distribución
La instalación de red que distribuye el aire debe tener una inclinación en dirección al
depósito del 2 al 3%. ¿Por qué?
También se pueden instalar pequeños depósitos de purgado y las tomas de servicio
estarán por encima de estos.
Si la instalación es grande se debe de instalar en circuito cerrado o de doble circuito, y
es recomendable la instalación de un deposito auxiliar en el lado opuesto para
conseguir una presión más estable.

 Tuberías
Según su destino (tipo de fluido y presión) el material empleado para la fabricación
suele ser plástico, cobre o acero.
Los tubos pueden construirse por extrusión en caliente (mejor calidad) o por soldado.
Las tuberías se designan por su diámetro exterior y están normalizadas según tres
normas: la métrica, la whitworth y la de gas.

 Mangueras
Las mangueras flexibles sólo se utilizan para la conexión final entre la instalación y el
equipo receptor. Suelen consistir en un conducto de goma recubierto de un trenzado
textil y una capa externa de protección. Si su destino son elevadas presiones el
trenzado es metálico o utiliza un doble trenzado.

 Elementos de conexión
Las conexiones de los elementos fijos pueden hacerse por soldadura o por roscado.
• Uniones entre los tubos
Si los conductos son grandes y el material lo permite el roscado es exterior para, por
medio de tuercas con rosca interna realizar el apriete estanco.
En las instalaciones hidráulicas, debido a las limitaciones de la presión se emplean
tuercas de unión.

• Uniones de los tubos a los actuadores y las válvulas
Estas uniones se realizan por medio de racores.
 Para tubos de plástico:
o Racores de conexión rápida

• Racores cónicos para tubos metálicos
Están compuestos de tres piezas: cuerpo, tuerca y férula.
• Enchufes rápidos
Se instalan junto a la pared en puntos estratégicos del local. También pueden ser
aéreos e ir instalados en las mangueras.

1.3. Unidad de mantenimiento
Se instala en cada salida de aire y esta constituido por un filtro, un regulador y un
engrasador.
Regulador y filtro unidos

• Filtro separador de agua

• Reductor regulador de presión
La presión ajustada debe ser ligeramente menor a la mínima de la red.
• Engrasador
Actúa por efecto Venturi y el caudal es ajustado por un tornillo de regulación
REDUCTOR REGULADOR ENGRASADOR

1.4. Simbología y válvulas o elementos de control
Son empleadas en circuitos hidráulicos o neumáticos para controlar presiones,
caudales y dirección del flujo.
• Válvulas distribuidoras: Dirigen el flujo y se designan según el número de vías
(conexiones u orificios de que disponen) y número de posiciones (combinaciones o
posturas que pueden adoptar).
En esquemas de circuitos las válvulas
están representadas de forma
normalizada por CETOP (Comité
Europeo de Transmisiones Oleohidráulicas
y Neumáticas)
VÁLVULA 3/2
TRES VÍAS Y DOS POSICIONES
Dirección del fluido
Conexión bloqueada
Sistema de accionamiento

VÁLVULA 3/2
Conexión bloqueada

 Tipos de accionamiento
• Accionamiento manual: por pulsador, palanca, pedal y pedal con enclavamiento

• Accionamiento mecánico: por leva, rodillo y rodillo escamoteable
• Accionamiento neumático:

REPOSO ACCIONADA
Ejercicio: Indica qué tipo de válvula es, sistema de accionamiento
y en qué dirección va el fluido dependiendo de si está en reposo o
accionada.

• Válvulas reguladoras de caudal: Cortan o reducen el paso de fluido en los dos
sentidos o en uno solo dejándolo libre en el contrario. Las más importantes son:
o Válvulas de cierre: abren o cierran de forma total
o Válvulas de retención o antirretorno: solo permiten el paso en un sentido

o Válvulas estranguladoras: modifican el caudal en ambos sentidos
o Válvulas estranguladoras de retención: En un sentido el fluido pasa libremente por
la válvula de retención y en el otro sentido no puede pasar y se ve obligado a circular
por la válvula estranguladora

o Válvulas de purga rápida: Permite la descarga rápida del circuito
o Válvulas selectoras de retención (Válvula ‘O’): Tienen dos conductos de entrada y
uno de salida de manera que cuando se aplica presión por una entrada se bloquea la
otra.

o Válvulas de simultaneidad (Válvula ‘Y’): Como las anteriores, tienen dos entradas y
una salida. El aire no podrá pasar por la válvula a no ser que estén conectadas bajo
presión ambas entradas.
• Válvulas reguladoras de presión: Su misión es mantener la presión dentro de unos
valores. Pueden ser de tres tipos diferentes:
 Válvula limitadora de presión: es una válvula de seguridad con un tarado fijo
 Válvula de secuencia: dan preferencia a ciertos consumidores. Ejemplo de los
calderines de camión (1º freno de mano. 2º frenos delanteros, 3º frenos traseros)
 Válvula reductora de presión: Ajusta la presión a un valor determinado en el circuito
más bajo que la red general asegurando en buen funcionamiento de los

EJEMPLO DE FUNCIONAMIENTO
VÁLVULA DISTRIBUIDORA DIRECCIÓN ASISTIDA

1.4. Simbología y válvulas o elementos de control (I)
Copiar la siguiente simbología en la libreta

1.4. Simbología y válvulas o elementos de control (II)

1.4. Simbología y válvulas o elementos de control(III)

1.4. Simbología y válvulas o elementos de control(IV)

1.4. Simbología y válvulas tratamiento de señal(V)

Designación de los conductos: se realizan por medio de letras o números
CONDUCTOS DE TRABAJO Y ALIMENTACIÓN: A, B, C, …… 1, 2, 3, ……
ALIMENTACIÓN: P ó 1
ESCAPES: R, S ó 3, 5.
LÍNEAS DE PILOTAJE: Z, Y, X
VÁLVULA 3/2
Conexión bloqueada

¿Qué tipo de válvula es la imagen superior?
¿Por dónde entran y salen los fluidos en ambas posiciones?

1.5. Elementos receptores o de trabajo
Los principales son los cilindros y los motores.
 Cilindros: pueden ser de simple efecto y doble efecto
CILINDRO DE SIMPLE EFECTO

1.5. Elementos receptores o de trabajo
Los principales son los cilindros y los motores.
 Cilindros: pueden ser de simple efecto y doble efecto
CILINDRO DE DOBLE EFECTO

En los cilindros de doble efecto cuando trabajan a altas velocidades se puede producir
un golpeteo en el final de carrera. Para evitar esta situación se instala un sistema de
cilindro amortiguador que cierra el aire residual contenido en él, obligándolo a salir
lentamente por el tarado de una válvula.

 Motores
Son los encargados de recibir la presión hidráulica del circuito para producir trabajo.
Pueden ser de paletas (los más empleados), pistones, engranajes, etc.

2. Elementos de hidráulica
Los circuitos hidráulicos se emplean para la transmisión de potencia y accionamiento
de mecanismos y ofrecen grandes ventajas con relación a los mecanismos
mecánicos:
• Transmisión de grandes fuerzas en espacios reducidos
• Es posible el almacenamiento de energía
• Fácil regulación de las fuerzas y velocidades
• Control a distancia por medio de electroválvulas
• Fiabilidad y duración de los elementos
• Protección de sobrecargas mediante limitadores de presión
Pero también tienen inconvenientes:
• Se trabaja con altas presiones que pueden provocar daños personales
• El rendimiento energético es menor que en neumática
• Es más lenta y sucia que la neumática
• En ocasiones se puede producir golpes de ariete (impactos bruscos en los cilindros
al final de la carrera)

 Componentes de un circuito hidráulico
El conjunto está formado por el denominado grupo bomba o toma de fuerza y sus
partes principales son:
• Tanque o depósito
Es el encargado de almacenar el fluido y su capacidad es de dos a tres veces la
cantidad que mueve la bomba por minuto.

• Bomba hidráulica
Es la encargada de generar la presión y recibe el movimiento de un motor eléctrico o
térmico. Las bombas se dividen en varios tipos:
 Dependiendo del caudal que bombean
o Bombas de caudal fijo: su caudal es independiente de la presión de salida por lo que
son idóneas para la transmisión de potencia. Necesitan trabajar con válvulas
limitadoras de presión. El caudal que suministra es constante para un determinado
régimen de giro. Estrangulando la salida, la presión de aceite alcanza valores muy
elevador (riesgo de rotura)
o Bombas de caudal variable: son las más empleadas en la actualidad por poder
generar mayores presiones y variaciones del mismo sin disminuir su velocidad.
 Dependiendo de su forma constructiva
o Bombas de engranajes:
son las más empleadas por su
sencillez y economía. Pueden
ser de dentado interior o
dentado exterior.

o Bomba de pistones:
- Axiales
- Radiales

• Acumulador
Absorbe un determinado volumen de fluido y lo retiene hasta el momento de
devolverlo al circuito cuando lo necesite. Con él podemos evitar efectos no deseados
dentro del circuito como vibraciones, pulsaciones producidas por la bomba, choques
hidráulicos por cierres de válvulas, etc. Se pueden encontrar de diferentes formas:

3. Estructura de circuitos hidráulicos y neumáticos básicos
En un sistema neumático o hidráulico se distinguen dos circuitos principales:
• Circuito de mando (procesa la información)
• Circuito de trabajo (transforma la energía)
3.1 Elementos de producción y distribución del fluido
Están formados por bombas, compresores y tuberías de diferentes tipos
¿Qué diferencia hay entre ambos esquemas?

3. Estructura de circuitos hidráulicos y neumáticos básicos
En un sistema neumático o hidráulico se distinguen dos circuitos principales:
• Circuito de mando (procesa la información)
• Circuito de trabajo (transforma la energía)
3.1 ELEMENTOS DE LOS CIRCUITOS HIDRAÚLICO Y NEUMÁTICOS
Están formados por bombas, compresores y tuberías de diferentes tipos
REPRESENTACIÓN
NEUMÁTICA
REPRESENTACIÓN
HIDRÁULICA

1. Elemento de trabajo:
Son los motores o cilindros que reciben la presión y efectúan el movimiento de trabajo
2. Elementos de mando
Son las válvulas distribuidoras y pueden ser de dos tipos:
• Mando indirecto (cuando la señal pilota a la válvula de gobierno)
• Mando directo (cuando actúa directamente sobre el elemento de gobierno)
3. Elementos de entrada de señales o maniobra
Son los elementos denominados finales de carrera, detectores de proximidad, etc. Su
misión es recopilar información exterior que definen la situación de la máquina en
cada momento y las convierten en señales neumáticas o hidráulicas.
4. Tratamiento de las señales
De ello se encargan componentes como válvulas limitadoras de presión, antirretorno,
selectoras, de simultaneidad, etc.
Estos elementos permiten combinar diferentes señales procedentes de los elementos
de entrada o mando para producir otras de salida.
5. Elementos de generación y tratamiento. Compresor, bomba hidráulica, unidad de
mantenimiento, etc.
ELEMENTOS DE LOS CIRCUITOS NEUMÁTICOS E HIDRAÚLICOS

3.6. Elemento de trabajo
Son los motores o cilindros que reciben la presión y efectúan el movimiento de trabajo
3.7. Sistema a accionar
Palas, cintas transportadoras, puertas, etc. Son aquellos elementos que varían su
posición por efecto de todo el sistema.

4. Tipos de mandos en circuitos neumáticos o hidráulicos
 Atendiendo a la acción de mando, este se divide en:
• Directo: cuando la acción del operador incide directamente sobre los elementos de
mando o gobierno que actúan sobre los distintos órganos de trabajo.
• Indirecto: cuando la acción del operador se aplica sobre unos órganos de mando
que gobiernan (pilotan), a su vez, a los elementos de gobierno.
 Según el grado de autonomía, el mando puede ser:
• Manual: todas las señales de entrada son actuadas por el operador por medio de
pulsadores, palancas o pedales.
• Semiautomático: el ciclo de trabajo se efectúa sin interrupción, aunque para
repetirlo necesita ser activado nuevamente por el operador.
• Automático: repetición indefinida del ciclo de trabajo hasta nueva orden.

4.1. Circuitos de mando manual
Mandos de cilindro de simple efecto
a) Mando directo
Diferentes ejemplos de circuitos básicos gobernados manualmente
Para mandos de cilindro de simple y doble efecto.
Fig. 4.71

b) Mando indirecto
 Desde un punto
Fig. 4.72

b) Mando indirecto
 Desde dos puntos
Fig. 4.74
Fig. 4.73

c) Mando con regulación de velocidad
Fig. 4.76
Fig. 4.75

Fig. 4.78
Fig. 4.77

Mando de cilindros de doble efecto
a) Mando directo
Fig. 4.82
Fig. 4.81
Fig. 4.80
Fig. 4.79

b) Mando indirecto
Fig. 4.86
Fig. 4.85
Fig. 4.84
Fig. 4.83

Fig. 4.88
Fig. 4.87

4.2. Circuitos de mando semiautomático o automático
Mando de un cilindro de doble efecto con retroceso automático
a) Por final de carrera
Fig. 4.89
VÁLVULA DE GOBIERNO

4.2. Circuitos de mando semiautomático o automático
Mando de un cilindro de doble efecto con retroceso automático

b) Por válvula de secuencia
Fig. 4.90
VÁLVULA DE SECUENCIA
(Al llegar a cierta presión se activa)

Movimiento de vaivén de un cilindro de doble efecto
Fig. 4.24

5. Diseño de circuitos hidráulicos y neumáticos secuenciales
(Secuencial cuando dispone de varios actuadores)
5.1 Representación de los circuitos (esquemas normalizados)
• Los cilindros se representan en posición horizontal, uno a continuación del otro,
siguiendo la secuencia de trabajo
• Debajo de cada cilindro se coloca su válvula de gobierno
• Los cilindros con finales de carrera , (-) replegado y (+) plegado, el accionamiento se
señala con un trazo y la numeración de la válvula asociada

Forma gráfica
5.2. Diagramas de fases de trabajo
Se entiende por fase cambio de estado de un componente (cilindro o válvulas) a la
diferencia de su posición en reposo y trabajo. La representación del cambio de estado
para componentes neumáticos o hidráulicos se realiza de forma simbólica y de forma
gráfica.
Forma simbólica
1+, 2+, 2-, 1-, 3+, 3-

 Forma simbólica 1+, 2+, 2-, 1-, 3+, 3-
1º El cilindro 1 se despliega
4º El cilindro 1 se repliega
6º El cilindro 3 se repliega FINAL DE CARRERA
DESPLEGADO
FINAL DE CARRERA
REPLEGADO

 Forma gráfica
Se representa cada cilindro en unos ejes de
coordenadas. En abscisas se muestran las
fases totales de trabajo, en ordenadas el
estado de posición.
Se dibujan los diagramas de cada cilindro uno
debajo de otro.

5.3 Obtención de esquemas
(Realización sobre el programa) EN RESUMEN

ACTIVIDADES DE REPASO DEL TEMA:
1.- Elementos de la neumática. Define que es la neumática y sus ventajas e
inconvenientes. (página 109-libro)
2.- Explica qué es un compresor y nombra los diferentes tipos de
compresor existen.(página 110-libro)
3.- Elementos de la hidráulica. Define que es la hidráulica y sus ventajas e
inconvenientes.(página 128-libro)
4.- ¿Qué es un elemento de trabajo? Explica que es un cilindro y lo diferentes
tipos de cilindros que existen. (página 124-libro)
5.- ¿Qué es una bomba hidráulica? Define lo que es una bomba y
nombra los tipos de bomba que existen según su forma constructiva.
(página 129 libro)
6.- Identifica los siguientes símbolos neumáticos:

ACTIVIDADES DE REPASO DEL TEMA(II)
7.- Describe los 5 elementos que forman parte de un circuito hidráulico o
neumático (powerpoint)
8.- ¿Qué dos tipos de mandos existen en los circuitos hidráulicos y neumáticos?
(página 133 - libro)

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