Sistemas hidráulicos y sistemas neumáticos

2. La Neumática y la Hidráulica tratan de las leyes que rigen el comportamiento y
el movimiento de los gases y de los líquidos, respectivamente, así como de los
problemas que plantea su utilización.
Las diferencias entre ambas vienen marcadas por la naturaleza de los fluidos :
INTRODUCCIÓN
• Los sistemas hidráulicos se emplean, por lo general, en aquellas
situaciones en que se requiera una fuerza elevada.
• Por el contrario, la neumática se utiliza preferentemente en la
automatización de procesos.
En la actualidad, los sistemas hidráulicos y neumáticos se
encuentran presentes en automóviles, aeronaves, máquinas-herramientas,
maquinaria de construcción, y en casi cualquier tipo de aplicaciones
industriales

3. Las diferencias entre ambas vienen marcadas por la naturaleza de los fluidos
que se consideran: aire (muy compresible) y aceite o similares (casi
incompresibles).
La Neumática se puede considerar adecuada para fuerzas no superiores a las
3 Tn., aunque su ámbito preferente de utilización se extiende hasta fuerzas
menores de 1,2 Tn., con desplazamientos rápidos. También en pequeños
motores, como es el caso de herramientas portátiles, o de motores de alta
velocidad que pueden alcanzar las 500.000 r.p.m.
Su campo de aplicación abarca procesos de control de calidad, etiquetado,
embalaje, herramientas, etc. en todo tipo de industrias.
La Hidráulica es apropiada para grandes esfuerzos tanto en actuadores
lineales como en motores de par elevado, y permite un control exacto de
velocidad y parada.
Su utilización se extiende a las industrias metalúrgicas, a las máquinas-
herramientas, prensas, maquinaria de obras públicas, industria naval y
aeronáutica, sistemas de transporte, etc..
Generalidades de los Sistemas
Neumáticos e Hidráulicos

4. 
EN TODO SISTEMA NEUMÁTICO O HIDRÁULICO DISTINGUIREMOS:
 Elementos generadores de energía. Se ha de conseguir que el fluido
transmita la energía necesaria para el sistema. En los sistemas neumáticos se
utiliza un compresor, mientras que en el caso de la hidráulica se recurre a una
bomba.
 Elemento de tratamiento de los fluidos. En el caso de los sistemas
neumáticos, debido a la humedad existente en la atmósfera, es preciso proceder
al secado del aire antes de su utilización. Los sistemas hidráulicos trabajan en
circuito cerrado, y por ese motivo necesitan disponer de un depósito de aceite y
en los dos tipos de sistemas, deberán ir provistos de elementos de filtrado y
regulación de presión.
 Elementos de mando y control. Se encargan de conducir de forma adecuada
la energía comunicada al fluido en el compresor o en la bomba hacia los
elementos actuadores.
Elementos actuadores. Son los elementos que permiten transformar la
energía del fluido en movimiento, en trabajo útil. Existen dos grandes grupos:
cilindros, en los que se producen movimientos lineales y motores, en los que
tienen lugar movimientos rotativos.

5.  Propiedades de los fluidos
Los fluidos no mantienen su forma sino que fluyen, debido a que las fuerzas de
cohesión entre sus moléculas son muy pequeñas, de manera que éstas
pueden desplazarse unas respecto a otras. Esta es la razón por la que
adoptan la forma del recipiente que los contiene.
 LOS LÍQUIDOS fluyen bajo la acción de la GRAVEDAD hasta que ocupan
las regiones más bajas posibles de los recipientes que lo contienen.
 LOS GASES se EXPANDEN hasta llenar por completo los recipientes
cualquiera que sea su forma. A diferencia de los líquidos, los gases se
pueden comprimir y expandir fácilmente.
Entonces el comportamiento de líquidos y gases es análogo en conductos
cerrados (tuberías); pero no en conductos abiertos (canales).
Conceptos básicos

6. Magnitudes y principios fundamentales
 Presión. Conceptos fundamentales.
La presión ejercida por un fluido, ya sea líquido o gaseoso, sobre la superficie
de las paredes del recipiente que lo contienen, y viceversa, es el cociente
entre la fuerza aplicada y la superficie que recibe su acción.
P = F/S
 Caudal. Conceptos fundamentales.
El caudal se define como el volumen de fluido que atraviesa por unidad de
tiempo una sección transversal de una conducción
 Leyes fundamentales en los fluidos.
Principio fundamental de la Hidrostática La presión aplicada, sobre un punto
de una masa de fluido confinado, se transmite íntegramente en todas las
direcciones y ejerce fuerzas iguales sobre áreas iguales, actuando estas
fuerzas normalmente a las paredes del recipiente.
vS
t
lS
t
V
Q 


2
2
1
1
S
F
S
F


7. Magnitudes y principios fundamentales
 Ecuación de continuidad.
Si la tubería a lo largo de la cual circula el fluido tiene dos secciones
diferentes S1 y S2 , en las cuales el fluido, con una densidad d1 y d2 , posee
las velocidades respectivas v1 y v2 , se establece que:
Si el fluido es incompresible (caso de los líquidos), d1 = d2 = d , con lo que la
expresión anterior resulta:
 Ecuación de Bernoulli.
El Principio de Bernoulli afirma que la suma de las energías cinética, potencial
y de presión, en distintos puntos de un fluido en movimiento estacionario que
recorre un tubo inclinado, debe ser constante
 Ecuación de los gases perfectos
PV = n RT
ctedvSdvS  222111
ctevSvS  2211
H
g
v
dg
P
h
g
v
dg
P
h 
22
2
22
2
2
11
1

8. Más allá de la diferencia del líquido y el gas, hay otras diferencias entre los sistemas neumático e
hidráulico. Los hidráulicos son circuitos cerrados: el líquido se envía al cilindro, mueve el pistón y
luego circula de vuelta a la bomba. Los neumáticos, en cambio, "respiran" y no hacen circular el
aire. El aire comprimido es enviado a la herramienta para hacer el trabajo y luego a través de un
orificio de escape. Se tira más aire en el compresor cuando realiza más trabajo.
* Instalaciones hidráulicas:
Los sistemas hidráulicos se instalan para hacer el trabajo pesado en una gran variedad de
vehículos y maquinaria de producción. El fluido hidráulico a presión puede soportar enormes cargas
y circuitos relativamente pequeños pueden levantar y mover muchas toneladas de material. Este
sistema se utiliza también para las máquinas de hacer trabajos de estampado, prensado y
laminado, como en una fábrica de acero o planta de fabricación. Los circuitos hidráulicos también
se utilizan en los automóviles, camiones y aviones para accionar varios sistemas, tales como
frenos, ascensores y superficies de control (flaps).
* Instalaciones neumáticas:
Los sistemas neumáticos se utilizan en todos los tipos de instalaciones de montaje y fabricación. La
fuente de acción neumática repetitiva es ideal para herramientas como taladros, martillos y
cinceles. Este sistema también se instala para mover elementos en las líneas de montaje y en las
instalaciones de mantenimiento, tales como garajes y hangares de aviones.
Diferencias entre el sistema
neumático e hidráulico

9. Es la parte de la mecánica que estudia y aplica la fuerza obtenida por
el aire a presión. Un sistema neumático aprovecha la presión y
volumen del aire comprimido por un compresor de aire y lo transforma
por medio de actuadores (cilindros y motores) en movimientos
rectilíneos y de giro, que se usan para automatizar maquinaria en casi
todas las industrias. Los actuadores se controlan por una serie de
válvulas de dirección, control de presión y control de flujo ,
principalmente entre otras. La sincronía de los actuadores se logra
controlando las válvulas por medio de controladores electrónicos ,
eléctricos y neumáticos.
La Neumática

10.  El aire se puede obtener fácilmente y es abundante en la tierra.
 No es explosivo, por lo tanto no hay riesgo de chispas.
 Los elementos del circuito neumático pueden trabajar a velocidades bastante
altas y se pueden regular bastante fácilmente.
 El trabajo con aire no daña los componentes del circuito por ejemplo por golpe
de ariete.
 Los cambios de temperaturas no afectan de forma significativa en el trabajo.
 Energía limpia.
 Se pueden hacer cambios de sentido de forma instantánea.
Ventajas de la Neumática

11. Desventajas de la Neumática
* Si el circuito es muy largo se producen pérdidas de carga considerables.
* Para poder recuperar el aire previamente utilizado se necesitan
instalaciones especiales.
* Las presiones a las que se trabaja habitualmente no permiten obtener
grandes fuerzas y cargas.
* Bastante ruido al descargar el aire utilizado a la atmósfera.

12. Componentes de los sistemas
neumáticos

13.  Producción del aire comprimido.
 Elementos de tratamiento del aire comprimido.
 Elementos de consumo en circuitos neumáticos.
 Regulación y control.
Sistemas Neumáticos

14. Para generar el aire comprimido se necesita:
 COMPRESORES
 REFRIGERADOR
 SECADOR
Producción de aire comprimido

15. Los compresores elevan la presión del aire hasta el valor adecuado
para su utilización.
Energía exterior -> energía de presión
En el funcionamiento de un compresor aparecen dos magnitudes:
 La presión que se comunicará al aire.
 El caudal que el compresor es capaz de proporcionar.
Existen dos tipos:
 Los compresores volumétricos: En ellos el aire que entra en un
recipiente hermético es reducido a un volumen inferior al que tenía,
aumentando su presión (Ley de Boyle-Mariotte).
 Los compresores dinámicos: El aire aspirado aumenta su velocidad
a medida que pasa por las distintas cámaras, transformándose su
energía cinética en energía de presión.
Producción de aire comprimido
Compresores

16. Producción de aire comprimido
Compresores
 Compresores
Volumétricos
De embolo:
a. De una etapa
b. De dos etapas
c. De varias etapas
Rotativos:
a. Paletas
b. Tornillos
Dinámicos
Centrífugos

17. Producción de aire comprimido
Refrigerador y secado
 Refrigerador: el aire comprimido
alcanza temperaturas bastante
altas, por lo que es necesario
refrigerarlo, para dejarlo a uno
25ºC.
 Secador: tiene por objeto reducir
el contenido de vapor de agua
existente en el aire.

18. Elementos de tratamiento del
aire comprimido
TIENEN COMO MISIÓN SUMINISTRAR EL AIRE COMPRIMIDO EN LAS
MEJORES CONDICIONES POSIBLES PARA SU UTILIZACIÓN POSTERIOR.
El aire comprimido debe estar libre de impurezas (partículas en suspensión,
agua, aceite), regulado a la presión deseada de utilización y adecuadamente
lubrificado en aquellos lugares donde sea preciso.
Los elementos de tratamiento del aire comprimido son:
 Filtros.
 Reguladores de presión.
 Lubricadores.

19. Elementos de tratamiento del aire comprimido
FILTROS

 LOS FILTROS TIENEN COMO MISIÓN
DEPURAR EL AIRE COMPRIMIDO.
El polvo y vapor de agua si llegan hasta los puntos
de consumo de aire comprimido, pudiendo ocasionar
serios deterioros.
Funcionamiento
El aire, entra en el filtro por la parte superior y sufre
un centrifugado por efecto del deflector de aletas, de
esta manera las partículas más gruesas y las gotas
de agua se proyectan contra la pared interna de la
cuba y se depositan en la parte inferior. Las
partículas sólidas más finas son detenidas por medio
del elemento filtrante.

20. Elementos de tratamiento del aire comprimido
REGULADORES DE PRESIÓN
LA MISIÓN DEL REGULADOR DE PRESIÓN ES
MANTENER CONSTANTE EL VALOR DE LA
MISMA.
Funcionamiento
Se basa en bloquear o dejar pasar el aire
comprimido a través de un obturador, cuya apertura
o cierre se consigue por medio de un vástago
accionado por una membrana o por un pistón en
equilibrio entre dos fuerzas. La regulación de la
presión consiste en la mayor o menor apertura de
la válvula de asiento, que dispone de un muelle que
evita oscilaciones.

21. Elementos de tratamiento del aire comprimido
LUBRICADORES
Como las automatizaciones neumáticas se
realizan por medio de componentes que
poseen órganos mecánicos móviles y que, por
tanto, están sujetos a rozamientos, resulta
necesario proceder a la lubricación de los
mismos.
Funcionamiento
La lubricación se suele llevar a cabo mediante el
aire comprimido, que es el que produce el
movimiento de los órganos mecánicos. De esta
manera, el lubricador aporta aceite a los elementos
móviles, disminuyendo así el rozamiento y
evitando la oxidación.

22. RECEPTORES
SON LOS ELEMENTOS QUE PERMITEN TRANSFORMAR LA ENERGÍA
COMUNICADA AL AIRE POR EL COMPRESOR EN ENERGÍA ÚTIL.
Se pueden dividir en dos grandes grupos:
 Elementos alternativos o cilindros.
 Elementos rotativos o motores.

23. RECEPTORES
Cilindros
De simple efecto
De doble efecto

24. RECEPTORES
Motores
 De pistones
Paletas
Turbinas

25. ELEMENTOS DE CONTROL
Se llaman válvulas a los elementos encargados de controlar la energía que se
transmite a través del fluido hacia los elementos de consumo, tanto la presión
como el caudal del aire comprimido.
EXISTEN TRES TIPOS FUNDAMENTALES:
 Válvulas de control de dirección (distribuidores).
 Válvulas de control de caudal
 Válvulas de control de presión

26. ELEMENTOS DE CONTROL
Válvulas de control de dirección (distribuidores).
Son los elementos que gobiernan la dirección y el sentido en que debe circular
el aire comprimido, según los casos, y en unas ocasiones se debe permitir el
paso libre del fluido y en otras cortarlo totalmente.
Se definen por dos características:
 Nº de vías u orificios: Representa el número de agujeros que tiene una
válvula, tanto de entrada como de salida.
 Nº de posiciones: Generalmente tienen dos posiciones, una que define el
estado de reposo y otra el estado de trabajo, aunque algunas aplicaciones
exigen el empleo de tres posiciones, que implica el empleo de una posición
neutra central.

27. ELEMENTOS DE CONTROL
Representación gráfica de las válvulas mas comunes

28. ELEMENTOS DE CONTROL
Válvulas de control de dirección (distribuidores).
Identificación de orificios
Alimentación de ENTRADA (compresor) ......... P
Circuitos de trabajo ........................................... A, B, C, .....
Escape a la atmósfera ....................................... R, S, T, .....
Conexiones de pilotaje ...................................... X, Y, Z, .....

29. Válvulas de control de dirección (distribuidores)

30. ELEMENTOS DE CONTROL
Válvulas de control de caudal
Antiretorno
Reguladora de caudal
Unidireccional
Bidireccional

31. ELEMENTOS DE CONTROL
Válvulas de control de presión
 ACTÚA SOBRE LA PRESIÓN DEL AIRE
MANTENIÉNDOLA REGULADA DESDE UN
VALOR NULO HASTA OTRO MÁXIMO QUE
CORRESPONDE AL VALOR DE LA PRESIÓN
DE ALIMENTACIÓN.
La regulación se realiza por medio del ascenso o
descenso de un elemento roscado.
Finalidades:
• Como válvula de seguridad en los equipos
generadores de aire comprimido, (válvula de
descarga).
• Para alimentar elementos que trabajan a
presiones diferentes (válvula de secuencia).
• Para mantener la presión de alimentación
estabilizada en un determinado valor.

32. S
I
M
B
O
L
O
G
Í
A

33. Líneas de fluido
Equipos de línea
Grupos de acondicionamiento
Actuadores Accesorios

34.  Martillo neumático:
Ejemplo cotidiano de sistemas
neumáticos

35.  Martillo neumático:
Ejemplo cotidiano de sistemas
neumáticos

36. Ejemplo cotidiano de sistemas
neumáticos

37. Ejemplo cotidiano de sistemas
neumáticos

38. Es la rama de la física que estudia el comportamiento de los líquidos en
función de sus propiedades específicas. Es decir, estudia las propiedades
mecánicas de los líquidos dependiendo de las fuerzas a las que son
sometidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa y
a las condiciones a las que esté sometido el fluido, relacionadas con
la viscosidad de este.
La hidráulica

39.  Los sistemas hidráulicos permiten desarrollar elevados ratios de fuerza con el
empleo de sistemas muy compactos.
 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.
Ventajas de la Hidráulica

40. Desventajas de la Hidráulica
* 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, por ejemplo los sistemas de aire
comprimido.

41. Componentes básico de un
sistema hidráulico

42. Las instalaciones hidráulicas constan de:
 Grupo de accionamiento.
 Elementos de transporte.
 Elemento de trabajo.
 Regulación y control.
Sistemas hidráulicos

43. Grupo de accionamiento
E. mecánica -> E. Hidráulica
 B. engranajes
 B. De tornillo
 B pistones
 B. Paletas

44. El TRANSPORTE del líquido se realiza por medio de
TUBERÍAS.
 Aquéllas que forman el circuito de potencia se
representan mediante una línea continua
 Los circuitos auxiliares para el control de alguna válvula
se simbolizan por medio de una línea de trazos
Elementos de transporte

45. Regulación y Control
Las válvulas son los elementos que sirven para gobernar los sistemas
hidráulicos.
VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS Rotativas, axiales, piloto,
electroválvulas, antiretorno.
VÁLVULAS REGULADORAS DE
CAUDAL
Estranguladoras, temporizadoras,
parada-marcha.
VÁLVULAS REGULADORAS DE
PRESIÓN
De seguridad, de derivación,
productoras de presión.

46. Válvulas distribuidoras
2/2 3/2
4/2
4/3
5/2
V inversión rotativa

47. Reguladoras de caudal
 V. caudal fijo.
 V. caudal variable.
Reguladora de caudal con
antiretorno

48. Reguladoras de Presión
Reguladora de Presión Limitadora de presión

49.  Cilindros
 Motores
Actuadores

50. Cilindros
C. De simple efecto C. De doble efecto

51. Motores hidráulicos
* Motor de paletas
* Motor de Engranajes
* Motor de pistones

52. Símbolos HidráulicosS
I
M
B
O
L
O
G
Í
A

53. Accionamiento de un cilindro de
simple efecto
Accionamiento de un cilindro
de doble efecto con v 4/2
Ejemplo cotidiano de sistemas
hidráulicos

54. Mando de Cilindro de doble
efecto con válvula 4/3
Regulación de velocidad de
mando de un cilindro
Ejemplo cotidiano de sistemas
hidráulicos