Automatización industrial: Neumática, Electroneumática y PLC

Contenido
Módulo 1 - Introducción a la automatización industrial: Neumática.................................................... 5
1.1 Introducción a la neumática ...................................................................................................... 5
1.1.1 Sistema neumático básico ................................................................................................. 7
1.2 Compresión y distribución del aire ............................................................................................ 7
1.2.1 Teoría del aire comprimido................................................................................................. 7
1.2.2 Tratamiento del aire.......................................................................................................... 16
1.2.3 Válvulas de control direccional......................................................................................... 21
1.2.4 Actuadores y circuitos neumáticos................................................................................... 26
1.2.5 Iniciación a la técnica de automatización con neumática ................................................ 32
1.3 Sistema de control................................................................................................................... 34
1.3.1 Principios fundamentales de control ................................................................................ 34
1.3.2 Diagrama de mando......................................................................................................... 35
1.3.2.1 Mando secuencial.......................................................................................................... 36
1.3.2.2 Método cascada y de paso a paso mínimo y máximo .................................................. 37
1.3.2.3 Manipulación de vacío................................................................................................... 54
1.4 Mantenimiento de equipo neumático ..................................................................................... 56
1.5 Técnicas de diseño para sistemas neumáticos industriales ................................................... 58
Módulo 2 - Electroneumática............................................................................................................. 60
2.1 Introducción a la electroneumática.......................................................................................... 60
2.1.1 Teoría eléctrica básica ..................................................................................................... 60
2.1.2 Electromagnetismo........................................................................................................... 62
2.2 Componentes eléctricos.......................................................................................................... 65
2.2.1 Eléctricos y electroneumáticos......................................................................................... 65
2.2.2 De control ......................................................................................................................... 70
2.2.3 Circuitos electroneumáticos ............................................................................................. 73
2.3 Diseño de sistemas con bases lógicas ................................................................................... 75
2.3.1 Desarrollo del sistema secuencial.................................................................................... 75
2.3.2 Diseño de sistemas eléctricos en cascada ...................................................................... 75
2.4 Actuadores Eléctricos.............................................................................................................. 86
2.4.1 Clasificación y aplicación.................................................................................................. 88
2.4.2 Componentes que conforman un sistema........................................................................ 89
Módulo 3 - Programación de sistemas automatizados por PLC....................................................... 91
3.1 Características Generales de los PLC .................................................................................... 91
3.2 Principios básicos de programación bajo plataforma Codesys .............................................. 98

3.3 Aplicaciones industriales del PLC ......................................................................................... 120
3.4 Realización de multitareas y multiprogramas en los PLC..................................................... 121
3.5 Diseño Asistido...................................................................................................................... 123
3.5.1 Plataforma Autosim200 .................................................................................................. 123
3.5.2 Comandos y Menús........................................................................................................ 124
3.5.3 Diseño de circuitos neumáticos y simulación................................................................. 127
3.5.4 Compuertas lógicas........................................................................................................ 134
3.5.5 Diseño de elementos propios......................................................................................... 137
3.5.6 Diseño de circuitos electroneumáticos y simulación...................................................... 143
3.5.7 Diseño de elementos 2D ................................................................................................ 147
Módulo 4 – Comunicación industrial ............................................................................................... 152
4.1 Generalidades de las comunicaciones.................................................................................. 152
4.1.1 Ethernet y protocolos TCP/IP......................................................................................... 164
4.1.2. Fibras ópticas y DeviceNet............................................................................................ 168
4.1.3. Buses de campo comerciales ....................................................................................... 172
4.2 PLCs y Redes de Comunicación........................................................................................... 172
4.2.1 Redes de comunicación ................................................................................................. 172
4.2.2 Protocolos de comunicación .......................................................................................... 183
4.2.3 Niveles de ubicación de redes ....................................................................................... 184
4.3 Configuración y programación de software de comunicación............................................... 185
4.3.1 Niveles de ubicación de redes ....................................................................................... 185
4.3.2 Configuración de interfaz serial...................................................................................... 187
4.3.3 Archivos EDS alta y mapeo............................................................................................ 189
4.3.4 Parámetros de una red DeviceNet ................................................................................. 202
4.4 Fallas ..................................................................................................................................... 202
4.4.1 Identificación de fallas .................................................................................................... 202
4.4.2 Electrónica básica .......................................................................................................... 204
4.4.3 Uso del multímetro ......................................................................................................... 205
4.4.4 Localización.................................................................................................................... 208
4.4.5 Troubleshootings ............................................................................................................ 209
4.4.6 Mantenimiento correctivo ............................................................................................... 211
Módulo 5 - Tendencias de la Automatización industrial.................................................................. 212
5.1 Robótica móvil e industrial .................................................................................................... 212
5.2 Elementos de Hardware y generalidades del Robotino ........................................................ 221
5.2.2 El entorno de programación Robotino View................................................................... 224

5.3 Robot Mitsubishi.................................................................................................................... 240
5.3.1 Elementos de Hardware y generalidades ...................................................................... 241
5.4 Análisis de casos................................................................................................................... 244
Referencias ..................................................................................................................................... 252

Módulo 1 - Introducción a la automatización industrial: Neumática
1.1 Introducción a la neumática
La neumática consiste en aprovechar la energía del aire comprimido para realizar trabajo.
Se denomina aire a la mezcla homogénea de gases que constituye la atmósfera terrestre y que
permanecen alrededor del planeta Tierra por acción de la fuerza de gravedad. El aire es esencial para la
vida en el planeta y transparente a simple vista1.
El aire es una combinación de gases en proporciones ligeramente variables, compuesto por 78.084% de
nitrógeno, 20.946% de oxígeno, 0.934% de argón, 0.036% de dióxido de carbono y pequeñas cantidades
de otros gases (ver Figura 1.1). El aire también contiene una cantidad variable de vapor de agua, en
promedio alrededor del 1% al nivel del mar y del 0.4% en toda la atmósfera1,2
Figura 1.1 Composición del aire2
El aire comprimido es una de las formas de energía más antiguas que conoce y utiliza el hombre para
reforzar sus recursos físicos. Hace más de dos mil años, el griego Ktesibios construyó una catapulta de
aire comprimido. Uno de los primeros libros acerca del empleo de este tipo de energía, procede del siglo I
de nuestra era, y describe mecanismos accionados por medio de aire caliente.
Aunque los rasgos básicos de la neumática se cuentan entre los más antiguos conocimientos de la
humanidad, no fue sino hasta el siglo pasado cuando empezaron a investigarse sistemáticamente su
comportamiento y sus reglas. A partir de 1950 podemos hablar de una verdadera aplicación industrial de
la neumática en los procesos de industriales.
En la actualidad, gran parte del desarrollo industrial está concebido con aire comprimido y, en
consecuencia, se utilizan equipos neumáticos.
1
Rapin, Pierre J.; Jacquard, J.; Jacquard, Patrick (1997). Instalaciones frigoríficas. Marcombo. ISBN 8426710913.
2
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c8/Proporción_de_gases_de_la_atmósfera.svg
Nitrógeno
78%
Oxígeno
21%
Argón
1%
OTROS
0%
COMPOSICIÓN DEL AIRE

El uso del aire comprimido presenta las siguientes ventajas, con respecto a otras fuentes de energía:
 El aire es abundante y se encuentra disponible de manera prácticamente ilimitada, en cualquier
lugar del planeta.
 Es almacenable (en tanques).
 Es fácil de transportar, ya sea en tanques de almacenamiento o bien a través de tuberías.
 Es resistente a las variaciones de temperatura, con diferencia de los aceites hidráulicos cuya
viscosidad cambia y sufren degradación.
 Es antideflagrante, es decir que uso no constituye riesgo de explosiones ni de incendios. Ésta es
una ventaja sumamente importante con respecto al uso de energía eléctrica cuando se trabaja en
ambientes explosivos y debe evitarse la presencia de chispas. De igual manera, los aceites
hidráulicos también pueden resultar inflamables.
 Es una fuente de energía limpia; el aire, después de ser utilizado, puede ser devuelto directamente
a la atmósfera, sin necesidad de tratamiento alguno. Por lo que no genera contaminación
ambiental ni suciedad en el entorno de trabajo, como sucede, por ejemplo, con el uso de equipo
hidráulico y más aún si llegan a presentarse fugas. En caso de fugas, tampoco existe el riesgo de
accidentes por chorros cortantes, como sucede en la hidráulica.
 Los elementos neumáticos son simples en cuanto a su funcionamiento y comprensión.
 Es posible alcanzar altas velocidades de trabajo (1.5 m/s3).
 La fuerza y velocidad de los actuadores neumáticos son muy fáciles de regular.
 El equipo neumático es resistente a sobrecargas. Ésta es una ventaja sumamente importante con
respecto al uso de equipo eléctrico e hidráulico, donde existe el riesgo de dañar los motores y las
bombas, respectivamente, así como de incurrir en el desperdicio de elevados consumos de
energía. En el caso de presentarse el bloqueo de algún actuador neumático, éste únicamente se
quedaría estático, sin que existiera ningún riesgo intrínseco para el equipo ni para el personal.
No obstante, el aire comprimido también tiene algunas desventajas:
 En primer lugar, no es posible utilizar el aire directamente de la atmósfera, pues requiere de una
preparación previa para limpiarlo, debido a la presencia de varios contaminantes, tales como:
humedad, polvo o partículas suspendidas y diversos microorganismos, tales como: bacterias, virus
y hongos.
 La compresibilidad del aire no permite tener velocidades constantes en los elementos de trabajo.
 La fuerza de trabajo está limitada, a un máximo de 20 a 30 kN, debido que depende de la presión
de trabajo utilizada y del área sobre la que esta presión actúe, es decir, del tamaño de los
actuadores. Debido a factores económicos, no es posible incrementar ni la presión de trabajo ni el
tamaño de los actuadores, más allá de ciertos límites.
 El escape del aire a presión es sumamente ruidoso, motivo por el cual suele obligatorio el uso de
protecciones auditivas cuando se trabaja con equipo neumático.
 Contrario a lo que mucha gente cree, la neumática es una energía cara y no propiamente por el
costo del equipo neumático en sí mismo. Si bien es cierto que podemos obtener el aire de la
atmósfera de manera gratuita, no debe perderse de vista que el aire no nos sirve, para estos fines,
en su estado natural; por lo que los costos incurridos en los procesos de preparación y compresión
son realmente significativos. No obstante, dadas las muchas ventajas y bondades de la neumática,
esos altos costos generalmente se ven compensados.
 Una de las mayores desventajas de la neumática es que puede llegar a ser sumamente ineficiente
debido a todas las pérdidas energéticas que se generan. En el peor escenario, su eficiencia puede
llegar a caer hasta el 60%.
3 http://media.utp.edu.co/tecnologia-mecanica/archivos/M%C3%93DULO%201.pdf

1.1.1 Sistema neumático básico
A continuación, se listan algunos de los elementos de un sistema neumático, de tal forma que sólo se
mencionan, pero posteriormente se irán describiendo, en este documento, más a detalle.
a) Compresor. Toma el aire a presión atmosférica y lo entrega a una presión más elevada al sistema
neumático. Se transforma así la energía mecánica en energía neumática.
b) Tanque o depósito. Almacena el aire comprimido. Su tamaño está definido por la capacidad del
compresor. Cuanto más grande sea su volumen, más largos son los intervalos de funcionamiento
del compresor.
c) Manómetro. Indica la presión del aire en el interior del tanque.
d) Secador de aire refrigerado. Enfría el aire comprimido hasta pocos grados por encima del punto de
congelación y condensa así la mayor parte de la humedad del aire, lo que evita tener agua en el
resto del sistema.
e) Unidad de acondicionamiento del aire. Prepara el aire comprimido, para suministrar aire limpio a
una presión óptima y, ocasionalmente, añade aceite para alargar la duración de los componentes
del sistema neumático que requieren lubricación.
f) Válvulas. Su función es proporcionar presión y poner a escape, alternativamente, las conexiones
de un cilindro para controlar la dirección del movimiento.
g) Actuador. Transforma la energía potencial del aire comprimido en trabajo mecánico. Puede ser un
cilindro lineal, un actuador giratorio o una herramienta neumática.
1.2 Compresión y distribución del aire
Para generar el aire comprimido se utilizan compresores que elevan su presión al valor de trabajo deseado.
Los mecanismos y mandos neumáticos se alimentan desde una estación central. El aire comprimido se
transporta del compresor a las instalaciones (demanda), a través de tuberías.
Los compresores móviles se utilizan en el ramo de la construcción o en máquinas que se desplazan
frecuentemente.
1.2.1 Teoría del aire comprimido
Para la aplicación práctica del aire comprimido a todos los instrumentos y máquinas que funcionan con
este tipo de energía, es necesario estudiar las leyes físicas que predicen el comportamiento del aire como
un gas comprimido y las medidas físicas que se utilizan normalmente.
Presión
La presión de un gas se origina por el choque de sus moléculas con las paredes del recipiente que lo
contiene. Entre más moléculas choquen, mayor será la presión y cuanto más rápido se muevan, mayor
será la presión también; por ejemplo, al incrementarse la temperatura.
Es necesario notar que la unidad de presión en el Sistema Internacional (SI) es el Pascal (Pa).
1 [Pa]= 1 [N/m3]
Esta unidad es muy pequeña, así que, para evitar trabajar con números demasiado grandes, existe un
acuerdo para utilizar el bar como una unidad que equivale a 100,000 Pa, puesto que ésta es una medida
más práctica.

Presión absoluta
Es la presión de un fluido medido con referencia al vacío perfecto o cero absoluto. La presión absoluta es
cero únicamente cuando no existe choque entre las moléculas lo que indica que la proporción de moléculas
en estado gaseoso o la velocidad molecular es muy pequeña. Este termino se creó debido a que la presión
atmosférica varía con la altitud y muchas veces los diseños se hacen en distintos países con diferentes
altitudes sobre el nivel del mar, por lo que un término absoluto unifica criterios.
Presión atmosférica
El hecho de estar rodeados por una masa gaseosa (aire), y al tener ésta un peso que actúa sobre la tierra,
implica que estamos sometidos a una presión ejercida por la atmósfera terrestre, tal como se mide
normalmente por medio del barómetro (presión barométrica). Al nivel del mar o a las alturas próximas a
éste, el valor de la presión es de 101.35 kPa (14.7 lb/plg2), por lo que resulta muy cercano a un bar, y va
disminuyendo con la altitud.
Presion relativa (presión manométrica)
La presión relativa es el valor de sobrepresión que existe sobre el valor de la presión atmosférica. En
consecuencia, el valor de la presión relativa corresponde a la diferencia entre la presión absoluta y la
presión atmosférica. La presión relativa se mide con un instrumento llamado manómetro.
Pmanométrica = Pabsoluta − Patmosférica
Cuando se utiliza equipo neumático, a la presión manométrica se le conoce más comúnmente como presión
de trabajo.
Presión barométrica
La presión barométrica es el valor de presión atmosférica medido en un punto cualquiera por encima del
nivel del mar.
Para medir los valores de la presión barométrica se emplea el barómetro. Este instrumento fue inventado
en 1643 por Evangelista Torricelli, quien utilizó un tubo abierto por uno de sus extremos para
introducir mercurio en su interior, verificando que el nivel del mercurio bajaba hasta una altura de 760 mm,
independientemente del diámetro o de la forma del tubo. De esta manera, llegó a la conclusión de que
existía una fuerza contraria que impedía que bajara el mercurio por debajo de ese nivel.
Presión vacuométrica
La presión vacuométrica es aquella que se mide por debajo de la presión atmosférica. Los dispositivos para
medir la presión vacuométrica se llaman vacuómetros. También se le conoce como presión de vacío.
Pvacío = Patmosférica − Pabsoluta

Figura 1.2. Esquema de los diferentes tipos de presiones y sus diferencias.4
Ley general de los gases
La ley general de los gases consiste en la unión de las leyes de Boyle-Mariotte, de Gay-Lussac y de
Charles. Las cuales se condensan en la siguiente fórmula que es aplicable para una misma masa de gas:
P1 · V1 / T1 = P2 · V2 / T2
Donde P es la presión, V es el volumen y T es la temperatura absoluta (en grados Kelvin)5.
El volumen de aire comprimido puede ser medido en diferentes unidades. Una de ellas es el normal metro
cúbico (Nm3), el cual se define como una medida de volumen para un gas no condensable a 0°C y a nivel
del mar (1 atm); el nombre se debe a que éstas se consideran las condiciones “normales” de un gas. Al
no disponer de agua, su humedad relativa es 0%. Como el volumen de un gas depende de su presión y
temperatura, el uso de esta unidad conlleva implícitamente la definición de estos parámetros6.
El consumo de aire comprimido usualmente se escribe en normal metro cúbico por hora, o bien en litro
normal por minuto (Nl/min), por lo cual se requiere una conversión7 y se puede realizar con los siguientes
parámetros:
Nl/min x 60 / 1000 = Nm3/h
El método exacto, utilizando la ley del gas ideal8: P V = n R T, dado que la cantidad de moléculas (n)
permanece igual, se puede decir que:
V2 = (P1 / P2 * T2 / T1) * V1.
V1 = litros normales por minuto
4
https://es.slideshare.net/luisdan20/presin-manomtrica-de-vaco-y-absoluta
5
https://www.quimicas.net/2015/05/ley-general-de-los-gases.html
6
https://www.mundocompresor.com/diccionario-tecnico/normal-metro-cubico
7
https://knowledge.silvent.com/uk/how-to-convert-compressed-air-consumption-from-nl/minute-to-nm3/hour
8
http://www.air-compressor-guide.com/question/converting-nlmin-to-lmin/

V2 = litros por minuto
P1 = presión en condiciones normales
P2 = presión real
T1 = temperatura en condiciones normales
T2 = temperatura real del aire
La parte P1 / P2 compensa la diferencia de presión.
La parte T2 / T1 compensa la diferencia de temperatura.
La temperatura debe manejarse en valor absoluto, utilizando la unidad Kelvin (K). Donde: 0ºC = 273.15 K.
Tipos de compresores:
Según las exigencias referentes a la presión de trabajo y al caudal de suministro, existen diversos tipos de
construcción para compresores.
Se distinguen dos tipos básicos de compresores:
• El primero trabaja según el principio de desplazamiento: la compresión se obtiene por la admisión del aire
en un recinto hermético, donde luego se reduce el volumen. Este principio se utiliza en el compresor de
émbolo oscilante o rotativo.
• El otro trabaja según el principio de la dinámica de los fluidos: el aire es aspirado por un lado y comprimido
como consecuencia de la aceleración de la masa de aire en una turbina.
Figura 1.3. Clasificación de los principales tipos de compresores9.
9
Manual 021 introducción a la neumática pp.21

Compresores alternativos
Son aquellos que vinculan movimientos lineales, en la trayectoria de un pistón o de una membrana. Los
compresores de pistón son de los más comunes, se les conoce también como compresores reciprocantes.
En ellos, la compresión se efectúa por el movimiento alternativo de un pistón. En la carrera descendente
se abre la válvula de admisión automática y el cilindro se llena de aire. Luego, en la carrera ascendente
se comprime y sale por una válvula de descarga.
Figura 1.4. Compresores alternativos de pistón10.
Compresores de membrana
Consisten en una membrana accionada por una biela montada sobre un eje motor excéntrico; de este modo
se obtendrá un movimiento de vaivén de la membrana con la consiguiente variación del volumen de la
cámara de compresión, en donde se encuentran alojadas las válvulas de admisión y de descarga, que son
accionadas automáticamente por efecto del aire. Estos compresores permiten la producción de aire
comprimido absolutamente exento de aceite, puesto que el lubricante no entra en contacto con el
mecanismo de accionamiento, y en consecuencia el aire presenta gran pureza. Se utilizan en medicina y
en ciertos procesos químicos donde se requiera aire sin vestigios de aceite y de gran limpieza. En general,
no son utilizados por el rubro industrial. (MiCRO).
Figura 1.5. Compresor de membrana11
10
https://www.monografias.com/trabajos63/compresores-embolo-piston/compresores-embolo-piston2.shtml
11
https://comunidad.leroymerlin.es

Compresores rotativos
También son llamados multialetas o de émbolos rotativos. Constan de una carcasa cilíndrica en cuyo
interior hay un rotor montado excéntricamente, de modo de rozar casi, por un lado, la pared de la carcasa,
formando así, del lado opuesto, una cámara de trabajo en forma de medialuna (ver Figura 1.6).
Dicha cámara queda dividida, en secciones, por un conjunto de paletas deslizantes alojadas en ranuras
radiales del rotor. Al girar este último, el volumen de las secciones varía desde un tamaño máximo a un
mínimo, produciéndose la aspiración, compresión y expulsión del aire sin necesidad de ninguna válvula.
Este tipo de compresor es muy adecuado para los casos en que no es problema la presencia de aceite en
el aire comprimido.
Se fabrican unidades de aire de hasta 6,000 Nm3/h de capacidad con una presión de 8 bar en una sola
etapa o de 30 bar en dos etapas con refrigeración intermedia (MiCRO).
Figura 1.6. Compresor rotativo 12.
Compresores a tornillo
La compresión en estas máquinas es efectuada por dos rotores helicoidales, uno macho y el otro hembra,
que son prácticamente dos tornillos engranados entre sí y contenidos en una carcasa dentro de la cual
giran. En su rotación, las hélices del macho se introducen en los huecos de la hembra, desplazando el aire
axialmente, disminuyendo su volumen y, por consiguiente, aumentando su presión. Los tornillos se llenan
de aire por un lado y se descargan por el otro en sentido axial. Los dos rotores no entran en contacto entre
sí, de modo tal que tanto el desgaste como la lubricación resultan mínimos.
Esto se logra a través de un juego de engranes que mantiene el sincronismo de giro de los rotores y evita
que éstos se presionen uno contra otro, asegurándose la estanqueidad necesaria por la estrecha tolerancia
de los juegos que existen entre ellos y la de éstos con la carcasa.
12
https://docplayer.es/12043077-Tema-10-automatismos-neumaticos-e-hidraulicos.html

Figura 1.7. Compresor de tornillo13 .
Compresores de lóbulos o Roots
Son también conocidos con el nombre soplantes lobulares. Transportan solamente el volumen de aire
aspirado del lado de aspiración al de compresión, sin comprimirlo en este recorrido. No hay reducción de
volumen y por lo tanto tampoco aumento de presión.
El volumen que llega a la boca de descarga, todavía con la presión de aspiración, se mezcla con el aire ya
comprimido de la tubería de descarga y se introduce en la cámara, llegando ésta a la presión máxima
siendo luego expulsado. Un juego de engranajes acciona los rotores en forma sincrónica y evita que se
rocen entre sí. Resultan apropiados cuando se requiere aire comprimido a bajas presiones completamente
libre de rastros de lubricante. Sólo se alcanzan presiones bajas, no muy superiores a los 1.5 bar y por tal
razón su uso es restringido en aplicaciones neumáticas. (MiCRO)
Figura 1.8. Compresores de lóbulos 14.
13
https://compresores.org/como-funciona-compresor-tornillo/
14
http://www.fullmecanica.com/definiciones/c/996-compresor-de-lobulos

Compresores de paleta
El aire penetra en la carcasa del compresor, a través de un deflector acústico y accede al compresor
mediante un filtro de aire. El aire es mezclado con aceite de lubricación antes de entrar en el estator. Dentro
de éste, un rotor rasurado simple con seis paletas gira rozando éstas por el interior del estator, atrapando
sucesivas cámaras de aire, las cuales son progresivamente comprimidas durante el giro debido a la
excentricidad entre el rotor y el estator. Luego, el aire pasa a través de un deflector mecánico que separa
el aceite. Este aceite es recogido y enfriado en un intercambiador de calor a una temperatura controlada y
luego será filtrado antes de su reinyección dentro del estator para lubricar el rotor, las paletas y los
rodamientos (MiCRO).
Figura 1.9. Compresor de paletas 15.
Turbocompresores
Funcionan según el principio de la dinámica de los fluidos, en donde el aumento de presión no se obtiene
a través del desplazamiento y reducción de volumen, sino por efectos dinámicos del aire. El aire se pone
en circulación por medio de una o varias ruedas de turbina. Esta energía cinética se convierte en una
energía elástica de compresión. Son muy apropiados para grandes caudales. Se fabrican de tipo radial y
axial.
Turbocompresores radiales.
Funcionan bajo el principio de la compresión del aire por fuerza centrífuga y constan de un rotor centrífugo
que gira dentro de una cámara espiral, tomando el aire en sentido axial y arrojándolo a gran velocidad en
sentido radial. La fuerza centrífuga que actúa sobre el aire lo comprime contra la cámara de compresión.
Pueden ser de una o de varias etapas de compresión consecutivas, alcanzándose presiones de 8 bar y
caudales entre 10,000 y 200,000 Nm3/h. Son máquinas de alta velocidad, siendo ésta un factor fundamental
en el funcionamiento, ya que está basado en principios dinámicos y la velocidad de rotación es del orden
de las 15,000 a 20,000 r.p.m. y aún más. (MiCRO)
15
http://www.dacarsa.net/basic/divulgacion/sistemaVisual.php?id=42&parrafo=2177

Figura 1.10. Compresor radial 16.
Turbocompresores axiales
Se basan en el principio de la compresión axial y consisten en una serie de rodetes consecutivos con
alabes que comprimen el aire. Se construyen hasta de 20 etapas de compresión (20 rodetes). Este tipo de
compresor alcanza caudales desde los 20,000 a 50,000 Nm3/h y presiones de 5 bar, raramente utilizados
en neumática industrial. (MiCRO)
Figura 1.11. Compresor axial17.
16
https://hidroneumaticaaplicada.blogspot.com/2014/01/turbocompresores.html
17
https://hidroneumaticaaplicada.blogspot.com/2014/01/turbocompresores.html

1.2.2 Tratamiento del aire
Depósito de aire comprimido
El acumulador o depósito tiene la función de estabilizar el suministro de aire comprimido. Compensa las
oscilaciones de presión en la red de tuberías, a medida que se consume aire comprimido. Gracias a la gran
superficie del acumulador, el aire se refrigera adicionalmente. Por este motivo, en el acumulador se
desprende directamente una parte de la humedad del aire en forma de agua. (MiCRO)
Figura 1.12. Depósito de aire comprimido 18
Funciones principales del depósito o acumulador.
• Obtener una considerable acumulación de energía, para afrontar picos de consumo que superen
la capacidad del compresor.
• Contribuir al enfriamiento del aire comprimido y la disminución de su velocidad, actuando, así
como separador de condensado y aceite proveniente del compresor.
• Amortiguar las pulsaciones originadas en los compresores, sobre todo en los alternativos.
• Permitir la regulación del compresor, compensando las diferencias entre el caudal generado y el
consumido, los cuales normalmente son diferentes.
Disposición de tuberías en instalaciones neumáticas.
Están compuestas de tuberías de un material adecuado para obtener un aire limpio y de calidad, así como
una conexión segura. La pérdida de carga es mínima en estas tuberías, siendo esto un factor de
importancia que sumado a la ausencia de fugas de la instalación suponen una disminución de costos
importantes, desde el punto de vista de la generación del aire comprimido. (MiCRO). La importancia de la
bajante en las tuberías es para reducir la posibilidad de que llegue agua o polvo a las máquinas neumáticas.
18
http://tecnologia2g5bachillerato.blogspot.com/2018/01/automatizacion-neumatica-ii.html

Figura 1.13. Tuberías en instalaciones neumáticas19.
Tratamiento del aire comprimido
Humo, polvo, suciedad, sedimentos, humedad, y aún emanaciones de gases químicos pueden estar en el
aire introducido en el compresor. Además, los sistemas de lubricación de la mayoría de los compresores
permiten que el aire capte parte del aceite. Este aceite generalmente contiene algunos aditivos para mejorar
sus cualidades lubricantes y para hacer que dure más tiempo. Cuando estos aditivos se combinan con la
suciedad y la humedad, obstruyen los filtros y pasajes pequeños, reduciendo su eficiencia y haciéndolos
inoperantes. La humedad también causa oxidación y corrosión. Cuando la humedad se mezcla con el aceite
a altas temperaturas, el aceite se deteriora muy rápidamente y forma ácidos corrosivos. La humedad, el
aceite y contaminantes sólidos se acumulan en el equipo y en los conductos de aire comprimido y forman
cienos corrosivos. (MiCRO)
Métodos de tratamiento del aire comprimido
Post enfriadores Aire - Aire y Aire – Agua
Refrigeración por aire:
Consisten en una serie de conductos por los cuales fluye el aire comprimido y sobre los que se hace pasar
una corriente de aire frío por medio de un ventilador.
19
http://www.termo-watt.com/servicios-industriales/aire-comprimido-neumatica

Figura 1.14. Postenfriador de aire20.
Refrigeración por agua:
Consiste en una serie de conductos por los cuales fluye el aire comprimido por un lado y el agua por el
otro, normalmente en sentidos contrarios.
Figura 1.15. Postenfriador por agua.
Tratamiento del aire a la salida del depósito.
Secadores por absorción
Normalmente este tipo de secador utiliza pastillas desecantes de composición química y granulado sólido
altamente higroscópico, que se funden y licuan al ir reteniendo el vapor de agua contenido en el flujo a
secar. Son de costo inferior a los secadores frigoríficos, pero la calidad del aire obtenido es inferior a éstos.
Debe reponerse periódicamente la carga del producto químico empleado.
20
http://et4113neumatica.blogspot.com/2017/03/la-presencia-de-esta-agua-condensada-en.html

a b
Figura 1.16. a) Secador por absorción (secador coalescente), b) Secado por absorción (desecante)21
Secadores frigoríficos
El aire comprimido que entra al secador se preenfría en el intercambiador aire/aire y seguidamente se
introduce en el evaporador, donde se enfría hasta alcanzar la temperatura del punto de rocío deseado.
Posteriormente, entra en el evaporador, donde el agua condensada es separada y evacuada por la purga
automática. Antes de salir del secador, el aire comprimido vuelve a entrar al intercambiador aire/aire, donde
es recalentado por el aire comprimido caliente de entrada. El compresor frigorífico aspira vapor de agua
refrigerante a baja presión procedente del evaporador situado en el acumulador de energía. Seguidamente
el gas es bombeado por el compresor hacia el condensador, donde se enfría mediante el aire ambiente
impulsado por el motor al ventilador (MiCRO).
21

Figura 1.17. Secado por refrigeración 22
La unidad de mantenimiento (FRL)
Adicionalmente a todos los equipos vistos hasta el momento, para el tratamiento del aire comprimido a lo
largo de la tubería desde su generación en el compresor, es indispensable que toda máquina que utilice
alguna pieza de equipo neumático incorpore, como primer elemento una unidad de mantenimiento, que
será la última etapa para la eliminación de los contaminantes que hubieran podido llegar hasta este punto.
Algunos fabricantes de equipo neumático se refieren también a la unidad de mantenimiento con el nombre
de FRL, que son las iniciales de sus componentes principales: filtro, regulador y lubricador.
El filtro tiene la función de eliminar todas las impurezas, principalmente: polvo, agua y aceite. El regulador
permite ajustar la presión de trabajo al valor requerido.
El lubrificador utiliza el efecto Venturi para añadirle al aire partículas muy finas de aceite, con la intención
de reducir la fricción y el desgaste en el equipo neumático. No obstante, no siempre se utiliza el lubrificador
debido a que ese aceite podría llegar a tener contacto con los productos y contaminarlos.
22

Figura 1.18 Distintas representaciones de una unidad de mantenimiento neumática.23
1.2.3 Válvulas de control direccional
Válvulas neumáticas
En neumática, la válvula es el elemento de mando que determina el funcionamiento del circuito. Las
válvulas neumáticas son los dispositivos que dirigen y regulan el aire comprimido; regulan la salida y la
entrada, el cierre o habilitación, la dirección, la presión y el caudal de aire comprimido.
Según sus propiedades y la función que realizan dentro del sistema, las válvulas neumáticas se clasifican
en los siguientes grupos:
• Válvulas de control de dirección
• Válvulas de control de caudal
• Válvulas de control de presión
Características de las válvulas neumáticas
• Número de vías: Indica la cantidad de orificios controlados en la válvula, por donde habrá de circular el
fluido de trabajo, no se incluye a los de pilotaje, cuya función es hacer que la válvula cambie de posición.
Así, el número de vías de una válvula siempre es mayor o igual a dos. Las vías reciben distintos nombres,
de acuerdo con su función. La vía de alimentación es por donde se le suministra la entrada de aire a la
válvula. Las vías de utilización son las que permiten la salida del aire, para dirigirlo hacia los actuadores,
o bien, hacia otras válvulas. Los escapes son las vías por donde finalmente se devuelve a la atmósfera el
aire utilizado.
En la tabla 1.1 se muestran dos nomenclaturas que sirven para identificar las vías de las válvulas, así como
la función de cada una de ellas. La primera nomenclatura utiliza números, mientras que la segunda ocupa
letras mayúsculas.
23
https://nptel.ac.in/courses/112106175/Module%204/Lecture%2036.pdf

Tabla 1.1. Nomenclaturas para identificar la función de las distintas vías24.
• Número de posiciones: Indica la cantidad de estados distintos que puede tener la válvula. En cada estado
cambian las conexiones entre las vías de las válvulas. Una válvula no puede tener dos estados iguales ni
menos de dos posiciones.
• Caudal: Es el volumen de fluido que pasa por determinado elemento en la unidad de tiempo.
Configuración del símbolo de una válvula
El símbolo de una válvula indica tanto su funcionamiento como su forma de accionamiento. El símbolo se
compone de un rectángulo central, el cual se subdivide en secciones que indican las diferentes posiciones
o estados que puede tener. Para ello, cada sección representa un estado diferente de la válvula, y habrá
tantas secciones adyacentes como posiciones de distribución tenga la válvula:
Las líneas de distribución (tubería o mangueras) se conectan a las vías de la válvula y se representan por
trazos unidos al cuadrado correspondiente, siempre en la posición inicial de la válvula.
En el interior de cada cuadrado se indican las conexiones internas de la válvula, que permiten unir las
líneas de distribución entre sí, para cada uno de sus estados. Estas conexiones se representan mediante
flechas que indican el sentido convencional de circulación del fluido25. Las conexiones cerradas (sin
entrada ni salida de aire) se indican con trazos en forma de “T” o de “T” invertida (ver Figura 1.19).
Las válvulas direccionales se designan de acuerdo con su número de vías y de posiciones de la siguiente
manera: N° de vías / N° de posiciones, por ejemplo: “2/2”, se lee dos-dos, y significa 2 vías y 2 posiciones.
24
Apuntes de la asignatura Automatización industrial. Gabriel Hurtado Chong
25
Se habla del sentido convencional de circulación debido a que no existe ningún elemento, en el interior de la válvula, que impida
que el fluido circule en contraflujo, en caso de una conexión errónea por parte del usuario.

Figura 1.19. Diferentes tipos de válvulas neumáticas.26
En válvulas de dos posiciones, la posición de reposo normalmente es la situada a la derecha, mientras que
la posición de trabajo, normalmente es la situada a la izquierda. Cuando se tienen tres posiciones, la
posición de reposo es la posición central, mientras que las laterales son las de trabajo.
El símbolo de las válvulas se completa con los esquemas correspondientes a los accionamientos, que son
los elementos que les permiten cambiar de posición. Los accionamientos pueden ser de tipo muscular
(botones, palancas pedales, etc.), de tipo mecánico (rodillo, leva, resorte, etc.), de tipo neumático, de tipo
eléctrico o de tipo hidráulico (Figura 1.20).
26
http://infmk2013astephanystorrestorres179.blogspot.com/2014/09/valvulas-neumaticas-este-informe-tiene.html

Figura 1.20 Algunos de los principales accionamientos para válvulas neumáticas.27
A continuación, se muestra una posible clasificación para los distintos tipos de accionamientos, junto con
algunos ejemplos.
Cuando las válvulas son de retorno por resorte, se les denomina válvulas monoestables, ya que únicamente
responden a un solo accionamiento y, al ser desactivado, vuelven inmediatamente a su posición de reposo.
Por su parte, las válvulas que cuentan con dos accionamientos que les permiten cambiar de una posición
a otra y de regreso, se conocen como válvulas biestables.
Por lo tanto, para que una válvula monoestable pueda mantenerse en su posición de reposo, es
indispensable mantener activado su accionamiento, para ejercer fueza en contra del resorte. En cambio,
las válvulas biestables no requieren que se mantengan activados sus accionamientos, ya que una vez que
han cambiado de posición son capaces de mantenerse en ese nuevo estado hasta que sea activado el
accionamiento opuesto. No obstante, debe cuidado de que no estén activados simultáneamente ambos
accionamientos de una válvula biestable, ya que, en el mejor de los casos, se quedaría bloqueada, y no
podría moverse hasta que el primero en activarse haya sido desactivado. Esto sucedería, por ejemplo, en
el caso de una válvula biestable de accionamientos neumáticos, ya que hay resistencia a sobrecarga. Pero,
en el peor escenario posible, la válvula podría llegar a dañarse; por ejemplo, en caso de tener
accionamientos eléctricos, ya que éstos comenzarían a calentarse por el esfuerzo, y su temperatura
aumentaría mientras el bloqueo persista.
27
http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4917/html/1_elementos_de_control_mando_y_regulacin.html

La figura 1.21 es la representación de una válvula 5/2 biestable de accionamientos neumáticos.
Figura 1.21. Nomenclatura de las vías aplicada en una válvula 5/228.
A continuación, se presenta una descripción general de los tipos de válvulas direccionales, comúnmente
utilizados en neumática.
Válvulas 2/2
Pertenecen a este grupo todas las válvulas de cierre que poseen un orificio de entrada y otro de salida (2
vías) y dos posiciones. Únicamente se utilizan en aquellas partes de los circuitos neumáticos donde no es
preciso efectuar, por la misma válvula, la descarga del sistema alimentado. Sólo actúan como válvulas de
paso.
Válvulas 2/2 Normalmente Cerradas (NC)
Son aquellas válvulas que en su posición normal o de reposo no permiten la circulación de fluido. Conducen
al ser accionado su mando (muscular, neumático, mecánico, eléctrico, etc.).
Válvulas 2/2 Normalmente Abiertas
En su posición normal de reposo permiten la circulación de aire, interrumpiéndolo al ser accionado su
mando.
Válvulas 3/2
Pertenecen a este grupo de válvulas aquellas que poseen un orificio de alimentación, uno de utilización y
otro de escape (3 vías) y dos posiciones de mando. Sus funciones dentro de un circuito neumático pueden
ser muy variadas y van desde el manejo de señales hasta el comando de cilindros de simple efecto. Con
diferencia de las anteriores, éstas posibilitan la descarga del sistema que alimentan.
Válvulas 3/2 NC
Son aquellas que en la posición normal o de reposo no permiten la circulación desde el orificio de
alimentación al de utilización, el cual queda conectado a escape. Esta condición es invertida al operar su
mando, pasando el fluido a la utilización en tanto el escape es bloqueado. (MiCRO)
28

Válvulas 3/2 NA
En su posición normal o de reposo permiten el paso de fluido de la alimentación hacia la utilización, el
escape es bloqueado. Al operar el mando, se interrumpe el paso y el sistema alimentado es puesto a
descarga.
Válvulas 4/2
Poseen cuatro orificios de conexión (4 vías) de los cuales corresponden: uno a la alimentación, dos a las
utilizaciones y el restante al escape, éste es común a ambas utilizaciones. Poseen dos posiciones, para
cada una de las cuales sólo una utilización es alimentada, en tanto la otra se encuentra conectada a escape.
Esta condición se invierte al conmutar la válvula. Dado que para cada posición existe un paso abierto y uno
cerrado, carece de sentido hablar de una válvula 4/2 normalmente abierta o normalmente cerrada.
Válvulas 5/2
Estas válvulas poseen cinco orificios de conexión y dos posiciones. Su funcionamiento es análogo al de
las 4/2, salvo que éstas poseen dos escapes, de los cuales corresponde uno a cada utilización.
Válvulas 5/3
Las válvulas de dos posiciones sólo permiten la detención de los actuadores gobernados cuando éstos se
encuentran en las posiciones extremas de su desplazamiento, por lo que no permiten obtener paradas
intermedias. Para esto último es necesario contar con una tercera posición intermedia, surgiendo así las
válvulas de tres posiciones (3/3, 4/3 y 5/3).
1.2.4 Actuadores y circuitos neumáticos
Cilindros neumáticos
Los cilindros neumáticos son las unidades encargadas de transformar la energía potencial del aire
comprimido en energía cinética o en fuerzas prensoras. Básicamente, consisten en un recipiente cilíndrico
provisto de un émbolo o pistón. Al introducir un determinado caudal de aire comrimido, éste se expande
dentro de la cámara y provoca un desplazamiento lineal. Si se acopla al émbolo un vástago rígido, este
mecanismo es capaz de empujar algún elemento, o simplemente sujetarlo. Normalmente son actuadores
de acción lineal, los cuales transforman la energía del aire comprimido en trabajo mecánico y la fuerza de
empuje es proporcional a la presión del aire y a la superficie del pistón (MiCRO).
Tipos de cilindros neumáticos
Cilindros con vástago
Cilindro de simple efecto
Uno de sus movimientos está gobernado por el aire comprimido, mientras que el otro se da por una acción
antagonista, generalmente un resorte colocado en el interior del cilindro. Este resorte podrá situarse
opcionalmente entre el pistón y la tapa delantera (con resorte delantero) o entre el pistón y su tapa trasera
(con resorte trasero) Realiza trabajo aprovechable, sólo en uno de los dos sentidos, y la fuerza obtenida es
algo menor a la que da la expresión F = P ∙ A, pues hay que descontar la fuerza de oposición que ejerce el
resorte.
Los cilindros de simple efecto son utilizados, entre muchas otras aplicaciones, para:
• Dispositivos de corte y prensado en la fabricación de piezas de plástico.
• Dispositivos de sujeción, de corte, de plegado, de prensado y accionamiento de prensas de recortes, en
las industrias papeleras.
• Dispositivos de corte en las industrias de confección y en la industria de calzado.
• Expulsión de piezas en la industria alimentaria y en la industria farmacéutica.

Figura 1.22. Pistón (cilindro) de simple efecto29
Cilindro de doble efecto
En este modelo de cilindro, las carreras de avance y retroceso se consiguen por medio de la presión del
aire comprimido en cualquier lado del émbolo; es decir, el aire comprimido ejerce su acción en las dos
cámaras de cilindro.
Se emplean especialmente en los casos en que el émbolo tiene que realizar una misión también al retornar
a su posición inicial.
Los actuadores o cilindros de doble efecto son utilizados, entre muchas otras aplicaciones, para:
• Cierre de compuertas en centrales nucleares, dispositivos de cierre y apertura de compuertas de
silos en la industria cerealera.
• Dispositivos de elevación y descenso para baños, en la industria química.
• Compactadores de chatarra.
• Desplazamiento de rodillos en sierras alternativas, accionamientos en sierras tronzadoras y
prensas de bastidor en la industria de la madera.
• Dispositivos para prensas de moldeo y sujeción en la industria de muebles.
• Accionamiento de puertas en vehículos de transporte.
Cilindro de doble vástago
Este tipo de cilindros tiene un vástago que corre hacia ambos lados. La guía del vástago es mejor, porque
dispone de dos cojinetes y la distancia entre éstos permanece constante. Por eso, este cilindro puede
absorber también cargas laterales.
29
http://industrial-automatica.blogspot.com/2010/09/elementos-de-fuerza-cilindros-y-motores.html

Figura 1.23. Pistón (cilindro) de doble efecto30.
Cilindro de doble pistón o en tándem
Consisten en dos cilindros de doble efecto acoplados en serie con un vástago en común, formando una
unidad compacta. Aplicando simultáneamente presión sobre los dos émbolos, se obtiene una fuerza de
casi el doble de la de un cilindro convencional del mismo diámetro. Se utiliza cuando se necesitan fuerzas
considerables y se dispone de un espacio determinado, no siendo posible utilizar cilindros de un diámetro
mayor.
Figura 1.24. Cilindro de doble pistón 31
Cilindro sin vástago
El pistón transmite el movimiento a la carga, a través de un carro acoplado mecánicamente al pistón. Un
sistema de cintas garantiza un doble sellado y evita el ingreso de impurezas al interior del cilindro.
Dependiendo de la aplicación, estos cilindros pueden utilizarse en su forma más sencilla, siempre que los
momentos flexores generados por las fuerzas de aplicación no superen la propia resistencia del cilindro.
30
http://industrial-automatica.blogspot.com/2010/09/elementos-de-fuerza-cilindros-y-motores.html
31
http://www.sapiensman.com/neumatica/neumatica7.htm

Figura 1.25. Cilindro sin vástago 32
Actuadores rotantes neumáticos
La función de este tipo de actuador es la de obtener movimientos de rotación alternativos. Con este fin, los
fabricantes han recurrido a diferentes mecanismos y principios, por ejemplo, uno está basado en el principio
de piñón y cremallera, puede ser simple o doble. Cada cremallera engrana con un piñón, a modo de
transformar el movimiento lineal del conjunto en un movimiento de rotación.
Figura 1.26. Actuadores de giro neumáticos tipo piñon-cremallera 33,34.
Manipuladores y elementos de sujeción de piezas
Los manipuladores son sistemas que, mediante accesorios e interfases disponibles, permiten realizar las
más complejas estructuras de manipulación. Las componentes de manipulación pueden ser:
 Pinzas neumáticas. Son órganos de sujeción aptos para la manipulación de cargas.
32
https://www.aignep.com/esl/Actuadores-Neumaticos/Serie-R/CILINDRO-NEUMATICO-SIN-VASTAGO
33
https://sites.google.com/site/neumaticaparatodos/actuadores-neumaticos/actuadores-de-giro-y-motores
34
http://fpeingenieriaelectrica.blogspot.com/2016/10/actuadores-neumaticos.html

Figura 1.27. Tenazas (grippers) neumáticos 35.
 Ventosas. Son elementos capaces de sostener una pieza, generando un vacío entre la ventosa y
el objeto.
Figura 1.28. Ventosas 36.
 Elementos de sujeción no convencionales. Pueden ser manos antropomórficas o actuadores
blandos37.
35
http://www.directindustry.es/prod/mindman-industrial/product-16430-1977542.html
36 http://www.diprax.es/vacio-industrial/ventosas/
37 https://e-archivo.uc3m.es/handle/10016/23343

Figura 1.29. Otros elementos de sujeción38.
Elementos para conexiones
El conexionado de los diversos constituyentes de un circuito neumático sea este simple o complejo, reviste
una particular importancia debido a que incide directamente sobre el costo global de la instalación. El costo
global incluye: el costo de los componentes, el de mano de obra para el armado del equipo, el
mantenimiento, la durabilidad y la seguridad operativa.
La elección más rentable no será entonces la más económica en el momento de la compra, sino aquella
que también contemple el resto de los costos involucrados durante toda la vida útil de la instalación.
Racores o Conectores:
Son los elementos que permiten vincular los tubos de conducción entre sí y con otros componentes
neumáticos. Un gran avance en el campo del conexionado lo constituyen los denominados conectores
rápidos o instantáneos, en los cuales la sujeción y el cierre se obtienen simplemente introduciendo y
empujando con la mano el tubo dentro del conector.
Son aptos para presiones de hasta 18 bar (dependiendo del diámetro del tubo y la temperatura) y se
suministran para diámetros de hasta 14mm.
En lo que a roscas de conexión se refiere, en el ámbito mundial coexisten en la actualidad varias
tendencias: las roscas cónicas en los tipos BSPT (Withworth) o NPT (americana), las cilíndricas BSPP Gas
y métricas (ISO 261 e ISO 6149), estas últimas poco difundidas en los diámetros mayores.
38 https://www.ennomotive.com/robot-grippers-industrial-applications/

a b c
Figura 1.30. Conectores: a) en “T” 39, b) con rosca en codo40, c) reductor 41.
Tubos de conexión
Los tubos de conexión, como su nombre lo indica, se usan para comunicar los elementos neumáticos y
generar los circuitos de control. Para una elección correcta de las conducciones del aire comprimido en
sistemas neumáticos, es importante considerar los siguientes factores:
• Presión de trabajo.
• Temperatura, tanto del aire como del ambiente.
• Pulsaciones de la presión.
• Pérdidas de carga.
• Esfuerzos mecánicos y movilidad.
• Características de agresividad química del ambiente.
• Facilidad de montaje y recambio.
• Compatibilidad con los conectores.
• Costo comparativo.
Figura 1.31. Tubos de conexión o manguera neumática (tubing) 42.
1.2.5 Iniciación a la técnica de automatización con neumática43
Todo circuito neumático requiere, como mínimo, de un actuador neumático, y para controlar un actuador
neumático, siempre es necesario contar con al menos una válvula.
39
https://www.festo-didactic.com/mx-es/learning-systems/equipos-de-practicas/accesorios/neumatica/conector-en-t-racor-rapido-
quick-star.htm?fbid=bXguZXMuNTY0LjE0LjE4LjU5MC4zODc2
40
https://www.viaindustrial.com/producto.asp?codigo=275412
41
https://www.viaindustrial.com/producto.asp?codigo=275453
42
http://www.abina.com/CatalogoExterno.aspx
43
www.tecnologia-tecnica.com.ar/index_archivos/Page4769.htm

Las válvulas que se conectan directamente a los actuadores, para darles movimiento, se denominan
válvulas de potencia. Cuando las válvulas de potencia cuentan con al menos un accionamiento neumático
(o pilotaje neumático), será necesario contar cuando menos con otra válvula adicional, a fin de poder activar
y desactivar las válvulas.
Las válvulas que se conectan hacia otras válvulas, ya sea para alimentarlas o accionarlas, a través de sus
pilotajes, reciben el nombre de válvulas de control.
Finalmente, el resto de los elementos, tales como la unidad de mantenimiento, la válvula general para el
suministro de aire y el piloto neumático, que es un simple indicador visual de que existe presión en el
sistema (ver Figura 1.31), constituyen el sistema de alimentación de aire.
Figura 1.31 Indicador de presión (piloto neumático).44
La construcción de los diagramas neumáticos siempre inicia de abajo hacia arriba. En la parte inferior se
colocan los componentes del sistema de alimentación de aire y se termina con los actuadores, en la parte
superior del diagrama.
Existen distintas nomenclaturas para identicar cada uno de los elementos dentro de un diagrama
neumático. A continuación, se explicará y utilizará una de las nomenclaturas más sencillas.
Los actuadores neumáticos se identifican utilizan letras mayúsculas, en orden alfabético, siguiendo el orden
de activación de la secuencia de trabajo. En el diagrama neumático deberán dibujarse los actuadores de
izquierda a derecha, iniciando por el primero en moverse (A) y terminando por el actuador que se desplace
al último (ver Figura 1.32).
Los pilotajes de la válvula de potencia de cada pistón se identifican con la misma letra mayúscula del pistón
al que van conectadas, seguida del signo +, cuando accionan el movimiento de salida del pistón el signo -
, para el movimiento de entrada del pistón. Así, por ejemplo, A+ será la señal que provoca que pistón A se
extienda, mientras que A- hará que el mismo pistón se retraiga. De igual manera, puede utilizarse la
expresión A+ para referirse al movimiento de salida del piston A, y A- para hacer referencia a su
desplazamiento de regreso.
Finalmente, los sensores de final de carrera se identifican nuevamente con la misma letra del pistón al que
están asociados, pero esta vez en minúscula, y se le agregará el signo + o el número 1, cuando se trate
del sensor que detecta que el pistón está extendido; y el signo – o el número 0, para el indicador de que el
pistón está retraído. Así, el símbolo a0 (o a-) corresponde al sensor de inicio de carrera del pistón A,
mientras que a1 (o a+) se utiliza para señalar propiamente el final de carrera de ese mismo actuador.
44
https://media.rs-online.com/t_large/R8224033-01.jpg

Figura 1.32 Nomenclatura para los elementos neumáticos.
1.3 Sistema de control
Como se explicó anteriormente, el sistema de control de un circuito neumático está integrado por todas
aquellas válvulas cuya función es alimentar los pilotajes de las válvulas de potencia (A+, A-, B+, B-, etc.),
a fin de producir el desplazamiento de los actuadores.
Dentro de este conjunto entrarían entonces, por ejemplo:
 Válvulas acciones directamente por el operador mediante botones, palancas o pedales.
Típicamente corresponden a las señales de arranque y paro.
 Válvulas con accionamiento de rodillo, utilizadas normalmente como finales de carrera, para
detectar la posición de los actuadores.
 Válvulas lógicas, que pueden ser de simultaneidad (AND) o selectoras (OR). Estas válvulas se
verán con mayor detalle en la sección 3.5.4.
 Válvulas de memoria. Son válvulas biestables de dos posiciones cuya función es mantener un
estado durante el tiempo necesario, a la vez que también permiten desactivar estados anteriores.
Estas válvulas juegan un papel clave en el desarrollo de los métodos estructurados para el diseño
de circuitos neumáticos, que serán abordados en la sección 1.3.2.2.
 Temporizadores neumáticos, para introducir pausas o tiempos de espera dentro de una secuencia
neumática.
 Contadores neumáticos, para el registro de eventos, como puede ser, por ejemplo, el número de
ciclos de trabajo que realiza un actuador; ya sea para propósitos de control de la producción o bien
con fines de darle mantenimiento oportuno al equipo.
1.3.1 Principios fundamentales de control
En los circuitos puramente neumáticos, el control de los movimientos de los actuadores puede darse
fundamentalmente de dos maneras:
1. Manual. Cuando los movimientos son ordenados directamente por el operador mediante válvulas
de accionamiento muscular.

2. Automático. Mediante el uso de válvulas de final de carrera, generalmente con accionamiento de
rodillo, que estén conectadas de tal modo que vayan activando secuencialmente los pilotajes de
las válvulas de potencia, en el orden requerido.
Para poder determinar la secuencia de trabajo adecuado para llevar a cabo determinado proceso, es
fundamental tener en cuenta los siguientes aspectos:
a) Posición inicial de cada uno de los actuadores (retraída o extendida).
b) Orientación de cada actuador (horizontal, vertical, inclinada), para determinar si la gravedad
actuará en su favor o en su contra cuando esté trabajando.
c) Función o propósito de cada uno de los actuadores.
d) Secuencia de accionamiento necesaria, cuidando que no existan colisiones, interferencias ni algún
otro tipo de afectaciones mutuas entre los actuadores.
Un plano de situación es de gran utilidad para poder visualizar el funcionamiento del sistema y así
determinar cada uno de los incisos anteriores. Dicho plano consiste en un simple dibujo o croquis que
ilustre el funcionamiento del sistema (ver Figura 1.33).
Figura 1.33 Plano de situación: sistema para llenado de cajas45.
A partir del plano de situación, y tomando en cuenta los puntos ya señalados, se debe elaborar un diagrama
de movimientos (o diagrama de mando) donde se indicará la secuencia de trabajo (entrada y salida) de
cada uno de los actuadores, con lo cual será posible determinar qué señal será la encargada de activar
cada uno de los movimientos. Este proceso se explicará en la sección 1.3.2.
1.3.2 Diagrama de mando
Un diagrama de mando o diagrama de movimientos muestra la secuencia de desplazamiento de cada uno
de los actuadores que intervienen en determinado proceso productivo. Existen dos tipos de diagramas de
movimientos.
1. Diagrama espacio fase. Se parte de una retícula donde se irán dibujando los movimientos de cada
actuador según en el orden de sucesión requerido por el proceso (ver Figura 1.34). A cada
actuador le corresponde un renglón de la retícula. El eje horizontal representará las fases o etapas
del proceso, mientras que el eje vertical representará el espacio, que es el desplazamiento de los
actuadores. El movimiento de salida de un pistón se representa mediante una línea diagonal
ascendente que une dos puntos de la retícula. El movimiento de regreso de un pistón se representa
45 https://es.slideshare.net/EulerSheridanDezaFig/introduccion-a-la-electroneumatica-y-electrohidraulica-deza

mediante una línea diagonal descendente que une también dos puntos de la retícula. Si un pistón
permanece estático mientras otro(s) se desplaza(n) se trazará una línea horizontal para indicarlo.
Figura 1.34. Diagrama espacio-fase46.
2. Diagrama espacio-tiempo. La única diferencia entre este tipo de diagrama y el anterior es que en
éste el eje horizontal representa también el tiempo; por lo tanto, en él podrán leerse tanto la
duración de cada movimiento individual, como la duración del ciclo de trabajo completo. En
consecuencia, las fases no se dibujarán del mismo tamaño, como en el caso previo, sino de un
tamaño proporcional a su duración (ver Figura 1.35).
Figura 1.35. Diagrama espacio-tiempo47.
1.3.2.1 Mando secuencial
El mando secuencial se produce cuando se tienen actuadores provistos de sensores de inicio y de final de
carrera y su secuencia de trabajo es tal, que es posible implementarla generando cada uno de los
movimientos individuales de los pistones, directamente a partir de las señales de dichos sensores.
Así, por ejemplo, para la secuencia mostrada en la Figura 1.36, al darse la señal de arranque, se inicia el
ciclo de trabajo con el movimiento A+, al término del cual será accionado el sensor a1. Entonces a1 se
utilizaría para activar el siguiente movimiento, B+, que concluye con la activación de b1. Luego b1 deberá
disparar la salida del pistón C, es decir C+, dando como resultado la activación de c1. A continuación,
comenzaría la secuencia de regreso de los actuadores, accionando A- a partir de c1, B- con la señal de a0
y C- cuando se active b0. Finalmente, la señal del último sensor, c0, nos indica el final del ciclo, por lo que
46
47
https://neumaticahidraulica.files.wordpress.com/2011/04/sesion-7.pdf

debería utilizarse, en conjunto con la señal de arranque, para poder comenzar cada ciclo sin el riesgo de
que pudiera quedarse bloqueada alguna válvula.
Figura 1.36 Diagrama de mando secuencial.48
Ahora bien, no siempre resulta suficiente con el uso del mando secuencial de esta manera “intuitiva”, debido
a que, por ejemplo, si un actuador realiza varios movimientos dentro de un mismo ciclo, pueden generarse
fácilmente estados que darían lugar al movimiento anticipado de otro(s) actuador(es) o el bloqueo de
alguna(s) válvula(s). Para evitar tales situaciones, se han desarrollado distintos métodos generales que
permiten obtener cualquier secuencia neumática de una manera estructurada, con base en el uso de
válvulas de memoria. Estos métodos se estudiarán en la sección 1.3.2.2.
1.3.2.2 Método cascada y de paso a paso mínimo y máximo
Existen distintas formas de diseñar un circuito neumático pero, para garantizar su funcionamiento correcto,
se recomienda aplicar algún método general, con el fin de evitar errores que podrían surgir de aplicar
únicamente la intuición del diseñador, por lo que se describirán a continuación los métodos más comunes.
Cabe mencionar que para cada uno de estos métodos existen algunas variantes.
Método cascada
A continuación, se describen, uno a uno, los pasos del método cascada.49.
1. Elaborar el plano de situación; es decir, plantear el problema con una imagen representativa del
sistema.
48
http://www.mescorza.com/neumatica/neumaejer/neumatica/introcascada/senalesperm.htm
49
Apuntes de la asignatura Automatización industrial. Gabriel Hurtado Chong.

Figura 1.37. Plano de situación.
2. Establecer el diagrama de movimientos.
Figura 1.38. Diagrama de movimientos.

3. Establecer la ecuación de movimientos, que es simplemente la secuencia de desplazamiento de
los actuadores.
Figura 1.39. Diagrama y ecuación de movimientos.
4. Descomponer la secuencia en grupos de trabajo, de tal forma que ningún pistón se mueva más de
una vez en un mismo grupo. Éste es un paso clave para evitar la posibilidad del bloqueo de
válvulas, como se verá posteriormente.
Figura 1.40 Secuencia dividida en grupos de trabajo.
5. Identificar las señales que originan cada movimiento y los cambios de grupo a partir del diagrama
de movimientos. Bastará con seguir el proceso explicado para el mando secuencial (ver sección
1.3.2.1), donde la señal de arranque suele representarse con la letra S de start (arranque en inglés).

Figura 1.41 Señales que originan movimiento y cambios de grupo.
6. Dibujar cilindros y válvulas de mando biestables, para cilindros de doble efecto serán válvulas 5/2
(o 4/2).
Figura 1.42 Cilindros y válvulas de mando (o de potencia).
7. Dibujar los finales de carrera de los cilindros.

Figura 1.43 Se añaden los sensores (a0, a1, b0 y b1).
8. Dibujar tantas líneas de presión como grupos existan (NG). En el paso 4 se obtuvieron tres grupos,
por lo que deberán dibujarse tres líneas debajo de las válvulas de mando. Cada línea de presión
servirá para alimentar al grupo de trabajo correspondiente.
Figura 1.44 Se añaden las líneas de presión (I, II, III).
9. Dibujar, debajo de las líneas de presión, tantas válvulas de memoria 5/2 (o 4/2) como grupos haya
menos uno (NG-1), una debajo de otra. En este caso se ocuparán solamente dos válvulas.

Figura 1.45 Se añaden las válvulas de memoria 5/2 biestables.
10. Conectar la válvula de memoria inferior a la unidad de mantenimiento y las demás en serie. El
último grupo deberá tener presión al inicio del ciclo.
Figura 1.46 Conexión en serie de las válvulas de memoria desde la unidad de mantenimiento.

11. Conectar las utilizaciones libres de las válvulas de memoria, comenzando por el Grupo I y
terminando en el penúltimo grupo (NG-1). Estas conexiones serán las que sirvan para alimentar
cada uno de los grupos de trabajo desde las válvulas de memoria.
Figura 1.47 Alimentación de los grupos de trabajo desde las válvulas de memoria.
12. Conectar el pilotaje 12 de cada válvula de memoria al grupo siguiente al que alimenta (en su
posición de trabajo), excepto la válvula inferior. El pilotaje 12 es el de la derecha, y regresa la
válvula a su posición de reposo. El propósito de esta conexión es ir desactivando el grupo previo,
en cada ocasión, de modo que nunca exista más de un grupo alimentado a la vez. Es así como
se evitan el bloqueo de válvulas y la activación anticipada de los actuadores.

Figura 1.48 Conexión de pilotajes de las válvulas de memoria para desactivar un grupo de trabajo previo.
13. Elaborar el diagrama neumático con la información obtenida, en el paso 5, considerando que:
a) Las válvulas de control se alimentan del grupo correspondiente.
b) Las válvulas que originan cambios de grupo se dibujan por debajo de las líneas de
presión.
c) Las válvulas que originan movimiento se dibujan por arriba de las líneas de presión.

Figura 1.49 Solución por el método cascada.
Método paso a paso mínimo.
Los métodos paso a paso reciben su nombre porque cada grupo es activado por el grupo anterior y
desactivado por el siguiente50. En el método paso a paso mínimo lo que se busca es utilizar la menor
cantidad de grupos y, en consecuencia, también la menor cantidad de elementos neumáticos, resulta así
más económico que el método paso a paso máximo, que se verá posteriormente.
Los primeros 8 pasos del método paso a paso mínimo son exactamente los mismos que los utilizados para
el método cascada.
A continuación, se ilustran, uno a uno, los pasos del método paso a paso mínimo.51.
1. Elaborar el plano de situación.
50
https://www.slideshare.net/antoniohuescar18/005-diseo-de-circuitos-neumaticos-metodo-paso-a-paso-80567167
51
Apuntes de la asignatura Automatización industrial. Gabriel Hurtado Chong.

Figura 1.50 Plano de la situación.
2. Establecer el diagrama de movimientos.
Figura 1.51 Diagrama de movimientos.

3. Establecer la ecuación de movimientos.
Figura 1.52 Ecuacion de movimientos.
4. Descomponer la secuencia en grupos, de tal forma que ningún pistón se mueva más de una vez
en un mismo grupo.
Figura 1.53 División de la ecuación de movimiento en grupos.
5. Identificar las señales que originan cada movimiento y los cambios de grupo a partir del diagrama
de movimientos.

Figura 1.54 Señales de control que desencadenan el cambio de grupos y el movimiento de pistones.
6. Dibujar cilindros y válvulas de mando biestables
Figura 1.55 Cilindros y sus válvulas de potencia.

7. Dibujar los finales de carrera de los cilindros.
Figura 1.56 Sensores de presencia (a0, a1, b0, b1).
8. Dibujar tantas líneas de presión como grupos existan (NG).
Figura 1.57 Líneas de presión para alimentar los grupos de trabajo (I, II, III).
9. Dibujar, horizontalmente, bajo las líneas de presión, tantas válvulas de memoria 3/2 como grupos
haya (NG). Nota: La última válvula deberá ser normalmente abierta (NA), el resto normalmente
cerradas (NC). Esto es con la finalidad de que el último grupo esté alimentado al inicio del ciclo, al
igual que se hizo con el método cascada.

Figura 1.58 Válvulas de memoria 3/2 biestables, sólo la última es NA.
10. Colocar válvulas AND en los pilotajes que abren las válvulas de memoria.
Figura 1.59 Conexión de válvulas AND en los pilotajes que abren las válvulas de memoria.
11. Alimentar consecutivamente las líneas de presión desde las válvulas de memoria. Nota: El último
grupo debe quedar alimentado al inicio. Como ya se explicó, esto se logra fácilmente gracias a la
última válvula normalmente abierta.

Figura 1.60 Alimentación de las líneas de presión para los grupos de trabajo.
12. Conectar el pilotaje que cierra cada válvula de memoria al grupo siguiente al que alimenta. De
esta forma, cada vez que se alimenta un grupo se desactivará el grupo previo, garantizando así
que no pueda existir más de un grupo alimentado al mismo tiempo. Con ello se evita el bloqueo
de válvulas y el accionamiento anticipado de actuadores.
Figura 1.61 Conexión, a los grupos de trabajo, de los pilotajes que cierran las válvulas de memoria, para
desactivar el grupo previo.
13. Conectar una entrada de cada válvula AND al grupo previo al que alimenta su válvula de memoria.
Con esto se asegura que ningun grupo de trabajo pueda ser alimentado antes de tiempo, ya que
se vuelve indispensable que esté alimentado el grupo que le antecede. En otras palabras, esta
conexión sirve para preparar el cambio al grupo siguiente.

Figura 1.62 Conexión de los pilotajes de las válvulas AND para preparar los cambios al grupo siguiente.
14. Alimentar todas las válvulas de memoria desde la unidad de mantenimiento.
Figura 1.63 Alimentación de las válvulas de memoria.
15. Elaborar el diagrama neumático con la información obtenida, en el paso 5, considerando que:
a) Las válvulas que originan cambios de grupo se dibujan por debajo de las líneas de presión
y se alimentan de la unidad de mantenimiento.
b) Las válvulas que originan movimiento se dibujan por arriba de las líneas de presión y se
alimentan del grupo correspondiente.
Esto es con la finalidad de evitar que se crucen las líneas de conexión y mejorar así la legibilidad y
la claridad del diagrama.

Figura 1.64 Solución por el método paso a paso mínimo.
PRECAUCIÓN: La cantidad mínima de grupos para poder aplicar un método paso a paso es de tres. Esto
se debe a que con dos grupos surge una paradoja debido a que el grupo anterior sería el mismo que el
grupo previo, lo que produciría así un bloqueo de las válvulas de memoria. Una solución sencilla a esta
situación es implementar un tercer grupo auxiliar.
Por ejemplo: Si la secuencia a resolver es: A+ B+ A- B-, no podría resolverse únicamente con dos grupos:
A+ B+ / A- B-.
Pero podría resolverse fácilmente, con tres grupos, de alguna de las siguientes formas:
 A+ / B+ A- / B-
 A+ / B+ / A- B-
 A+ B+ / A- / B-.
Como se observa, bastará únicamente con respetar la regla del paso 4 y no tener ningún pistón repetido
dentro de ninguno de los grupos de trabajo.
Método paso a paso máximo.
La diferencia principal entre este método y el método paso a paso mínimo se encuentra en el paso 4, para
la formación de los grupos, ya que, en esta versión del método, cada etapa (o fase) del diagrama de
movimientos deberá pertenecer a un grupo diferente.
Siguiendo con el mismo ejercicio utilizado para explicar los métodos anteriores, en la Figura 1.65 se
muestra cómo quedaría la ecuación de movimientos divida en grupos, conforme al método paso a paso
máximo.

Figura 1.65 Ecuación de movimientos dividida en grupos conforme el método paso a paso máximo (cada
fase del diagrama de movimientos pertenece a un grupo distinto).
Se deja como ejercicio para el lector obtener la solución completa correspondiente a este método, aplicando
sucesivamente el resto de los pasos del método paso a paso mínimo, a partir de la Figura 1.65.
1.3.2.3 Manipulación de vacío
El término vacío se refiere a un espacio lleno con gases a una presión menor a la atmosférica. Se clasifican
diferentes grados de vacío de acuerdo al valor de la presión del gas. A menor presión, mayor es el grado
de vacío.
Figura 1.66 Representación de los diferentes rangos de vacío y su clasificación.

Bajo y mediano vacío. El intervalo de presión atmosférica se manifiesta desde un poco menos de 760 Torr
hasta 10 -2 Torr52. Con las técnicas usuales para hacer vacío, los gases que componen el aire se evacuan
a diferentes velocidades y esto altera la composición de gases del aire residual.
Alto vacío. El intervalo de presión se extiende desde cerca de 10 -3 hasta 10 -7 Torr. La composición de
gases residuales presenta un alto contenido de vapor de agua (H2O).
Ultra alto vacío. El intervalo de presión va desde 10 -7 hasta 10 -12 Torr. Las superficies internas del
recipiente se mantienen limpias de gas. En este intervalo el componente dominante de los gases residuales
es el hidrógeno.
Aplicaciones
Las aplicaciones de las técnicas de vacío son muy numerosas. Son ampliamente utilizadas en diversos
sectores industriales (química, metalúrgica, electrónica, óptica, etc.). Algunas propiedades de los sistemas
a bajas presiones que son de gran utilidad en la actividad científica son las siguientes:
 Disminución de la transferencia de energía. Con base en ello se pueden desarrollar sistemas de
aislamiento térmico y aislamiento eléctrico.
 Tiempo largo de formación de monocapa. Esto significa que se pueden mantener superficies
“limpias” por largos períodos de tiempo, lo cual resulta útil en el estudio de la fricción, adhesión y
corrosión de las superficies.
 Gran recorrido libre medio. En los sistemas con baja presión, la baja densidad de moléculas
disminuye la cantidad de colisiones. Esto es utilizado en tubos de rayos catódicos, aceleradores
de partículas, etc.
Figura 1.67 Manipulación de material por medio de ventosas53.
52
1 Torr originalmente se definió como la presión equivalente de un milímetro de mercurio (mmHg)
53
http://www.insemac.com/ventosas-p15.html

1.4 Mantenimiento de equipo neumático 54
Los problemas más comunes en un sistema neumático están relacionados con el sistema de tubería, por
ejemplo: el compresor, conectores, filtros. También puede causar problemas un diseño defectuoso de las
instalaciones o del circuito neumático o bien, que un componente haya sido inadecuado o mal
seleccionado. Finalmente, están los problemas relacionados con un sistema mecánico defectuoso que se
está controlando.
MANTENIMIENTO DE SISTEMA NEUMATICO Y DETECCION DE FALLAS
Acciones sugeridas para mantenimiento de tuberías y conexiones en las tuberías.
a) Las mangueras o los tubos están bloqueados o doblados:
 Límpiense y quítese la suciedad.
 Cámbiense.
b) Las mangueras están conectadas en forma incorrecta:
 Conéctense adecuadamente.
c) Las vías de conexión no están taladradas de un lado a otro:
 Cámbiense o taládrense.
d) El silenciador deja de trabajar:
 Límpiese o cámbiese.
En caso de necesitar realizar detección de fugas, se debe tener en cuenta la magnitud de la fuga. Por
ejemplo, si la magnitud de la fuga del aire comprimido es significativa, el aire se escapa produciendo ruido
y, como consecuencia, la identificación es relativamente rápida y se puede atender oportunamente.
En el caso de fugas menores o diminutas tiene que aplicarse agua jabonosa en las conexiones, la cual
indicará la presencia de la fuga ya que, en ese caso, el aire producirá burbujas suficientes al escapar.
A las siguientes partes del sistema se les debe dar más importancia sobre las otras, ya que éstas
constituyen áreas con más propensión a presentar problemas
En caso de existir resistencia al flujo de aire, tener en cuenta las siguientes consideraciones.
 Consérvense los tubos de conexión de las válvulas de diámetro pequeño, pero la línea principal de
presión puede tener un diámetro mayor.
 Háganse los tubos tan cortos y rectos como se pueda.
 Procúrese un número mínimo de accesorios en la línea y manténgase siempre la misma dirección
del flujo.
 Deben conectarse válvulas de estrangulación en el paso del aire saliente y cerca del cilindro.
 Se deben usar silenciadores.
 Las líneas deben ser cortas, sin tensiones ni curvas.
 Las mangueras de plástico se deben conectar de modo que no queden demasiado dobladas y
bloqueen el paso del aire.
 Cada unidad debe recibir la conexión de presión desde una válvula principal, para poder dejar
escapar la presión de la línea cuando se detenga la unidad de aire comprimido.
54
https://prezi.com/jcat8cof1sft/mantenimiento-de-sistema-neumatico-y-deteccion-de-fallas-del-mismo/

UNIDAD DE MANTENIMIENTO
En las líneas neumáticas, se usa la unidad de mantenimiento para proteger el sistema contra las partículas
extrañas indeseables, para mantener una presión estable de la alimentación de aire comprimido y para
garantizar la existencia de una neblina de aceite lubricante en ese aire con el fin de proteger el sistema
contra fallas debidas a la fricción.
Para mantener el buen estado global del sistema y de otros de sus componentes, se le debe prestar una
atención adecuada a la unidad de mantenimiento en el programa de mantenimiento preventivo. Además,
se recomienda que se realicen inspecciones de rutina de manera regular, para lograr una larga duración
sin problemas del sistema.
Si la unidad de mantenimiento no es del tipo apropiado, pueden surgir los siguientes los problemas:
1. Corrosión de los tubos y de válvulas debido a la presencia de agua.
2. Desgaste indeseable de los elementos debido a partículas abrasivas.
3. Bloqueo de las puntas de las válvulas y otros pasos.
4. Formación de ácidos que causan corrosión galvánica debida a los vapores y al mezclado con el agua.
DETECCIÓN DE FALLAS
La búsqueda sistemática de las fallas o defectos puede ahorrar costos y tiempo.
1. En el lado de la presión.
 No hay presión
- Verifíquese el manómetro.
2. Unidad de mantenimiento.
 Filtro atascado.
- Límpiese.
 Nivel de condensación demasiado alto.
- Descárguese.
 El regulador de presión da una lectura diferente.
- Calibrar
- Ajustar.
 Manómetro defectuoso.
- Cámbiese.
 Ausencia de gotas de aceite en la cúpula de alimentación visible:
- Llénese el recipiente del aceite.
- Ajústese el tornillo correspondiente.
- Límpiese el chorro.
MANTENIMIENTO DEL COMPRESOR DE AIRE
El funcionamiento apropiado de un compresor de aire depende del criterio de diseño que se haya seguido
en su ingeniería. Por cuanto a lo que toca a su seguridad de operación, cuidado y mejor rendimiento, se
les debe dar importancia a los siguientes puntos básicos:
a) Chorros de aire. El aire comprimido que se libera a través de una boquilla se mueve a alta
velocidad. El aire se expande hasta casi ocho veces su volumen estando comprimido al liberarse
a la atmósfera.

b) Tanque de compresión. Debe cumplir con la norma prescrita por la ISO.
c) Válvulas de seguridad. Si no se usa el aire comprimido y se deja que el compresor continúe
operando a plena carga, el tanque se expande y muy pronto cede, actuando con una fuerza casi
explosiva. Todos los auxiliares deben de equiparse con válvulas de seguridad. Éstos se deben
conservar en servicio y probarse a intervalos regulares.
PROGRAMA DE MANTENIMIENTO DE UN SISTEMA NEUMATICO
En general, cuando se haga una revisión del sistema neumático, realizar las siguientes acciones:
1. Límpiese el cartucho filtrante con queroseno, tricloroetileno. Pero no se deben usar productos
químicos como acetona, para limpiar las partes de plástico.
2. Drénense el agua acumulada y otras partículas extrañas del tazón del filtro.
3. Verifíquese si el suministro de la presión es estable o no.
4. Obsérvese si no existen daños externos en el regulador.
5. Verifíquese si se ven gotas de aceite en la cúpula de alimentación visible del lubricador.
6. Inspecciónese el color del aceite en el tazón y, si ese color se torna grisáceo, reemplácese el aceite.
7. Manténgase el nivel del aceite si baja más allá del nivel permisible.
8. Úsese sólo el aceite especificado en las recomendaciones.
9. A todos los elementos se les debe dar una numeración apropiada de identificación proveniente del
diagrama de circuito.
A continuación, se despliega una tabla donde se recomienda el tiempo en el que deben realizarse algunas
inspecciones o limpiezas.
Nombre del trabajo Periodicidad
Detección y supresión de las fugas de aire Mensualmente
Inspección completa de todo el sistema de líneas Una vez al año
Inspección de uniones, curvas, tes, codos, acoplamientos. Una vez cada tres meses
Determinación de la presión en puntos estratégicos Una vez cada tres meses
Revisar trampas de condensado Diariamente
Drenaje automático del condensado Una vez cada tres meses
Líneas de aire, choques, cortes en las líneas Semanalmente
Los eslabones mecánicos hacia la fuente de potencia para
comprobar si están flojos, etc.
Mensualmente.
Inspeccionar los silenciadores
Cada seis meses
Verificar las guías respecto al movimiento mecánico
Realizar el alineamiento mecánico
Tabla 1.2. Tiempo en que deben realizarse mantenimientos.
1.5 Técnicas de diseño para sistemas neumáticos industriales
El diseño de circuitos neumáticos requiere de métodos que faciliten su implementación. Las sugerencias
generales para el diseño son:
1. Definir las funciones necesarias y requisitos a cumplir
2. Analizar los componentes requeridos para realizar las funciones.
3. Sistema de control de los actuadores (válvulas distribuidoras, reguladoras de caudal, de bloqueo y
reguladoras de presión y elementos de control).

4. Forma de conexión entre los cilindros y las válvulas (racores, tubos flexibles y rígidos,
silenciadores, transmisión de energía, roscas, etc.).
5. Generación de aire comprimido / Presión hidráulica y las unidades de mantenimiento, filtros,
secadores, lubricadores, reguladores de presión, etc.
6. Secuencias de los movimientos y transmisión de las señales.
Al diseñar un sistema neumático se debe tener en cuenta lo siguiente.
 Debe ser fácil de operar, confiable, de poco peso, sencillo y con facilidad para darle servicio.
 Para cada sistema, debe contarse con el diagrama de circuito y el diagrama de funcionamiento.
 Las válvulas de impulsos se deben proteger contra la suciedad, el agua de enfriamiento y los
choques mecánicos.
 Antes de montar la unidad se debe tener cuidado de que no tenga suciedad.
 No deben abrirse las vías de los elementos antes de que se dé la conexión con la línea.
 Los elementos deben ser fácilmente visibles.
 Líneas principales del aire, líneas en general y accesorios

Módulo 2 - Electroneumática
2.1 Introducción a la electroneumática
La electroneumática es un área de la física que estudia el comportamiento de los dos tipos de energía más
utilizados en el área de automatización, la energía eléctrica y la energía neumática.
Las ventajas de la electroneumática sobre la neumática pura se concentran en la capacidad que tienen la
electricidad y la electrónica para emitir, combinar, transportar y crear una secuencia específica de señales,
que la hacen idónea para cumplir tales fines. En este capítulo se iniciará con la teoría básica que compone
a la electroneumática, como ley de ohm, potencias, etc., para poder entenderla y, posteriormente, aplicar
los conocimientos adquiridos en distintas aplicaciones industriales.
2.1.1 Teoría eléctrica básica
Para poder entender la electroneumática, es necesario conocer primero algunos conceptos de la
electricidad y de las leyes físicas que explican sus principios de funcionamiento.
Corriente eléctrica
La corriente eléctrica es el flujo de carga eléctrica que recorre un material. Se debe al movimiento de
cargas, normalmente electrones, en el interior del material, al caudal de corriente (cantidad de electrones
por unidad de tiempo) generalmente se le conoce como intensidad eléctrica. Su unidad es el ampere [A]
1A =
1C
1s
Donde C es la carga medida en coulomb y s los segundos.
Existen dos tipos de corriente, la corriente directa y la corriente alterna, cada una tiene diferentes
características que las distinguen una de la otra, y por tal motivo son utilizadas para diferentes aplicaciones.
Corriente directa
La corriente directa se refiere al flujo continuo de carga eléctrica, a través de un conductor, entre dos puntos
de distinto potencial, que no cambia de sentido con el tiempo; a diferencia de la corriente alterna. Aunque
comúnmente se identifica la corriente continua como una corriente constante, es continua toda corriente
que mantenga siempre la misma polaridad, así disminuya su intensidad conforme se va consumiendo la
carga (por ejemplo cuando se descarga una batería eléctrica). Este tipo de corriente es el que nos genera,
por ejemplo, la batería de una linterna de mano, la batería de un automóvil o la corriente de salida que nos
proporciona un cargador de celular.
Corriente alterna
La corriente alterna fue desarrollada e impulsada por el inventor y físico Nikola Tesla. La forma de oscilación
de la corriente alterna más comúnmente utilizada es la senoidal. Esta corriente, con diferencia de la
corriente directa, si cambia su polaridad a lo largo del tiempo. La principal aplicación de este tipo de
corriente es la de transmisión, desde las plantas generadoras de energía eléctrica, hacia todos las casas y
fábricas que requieran de energía eléctrica. Esto es posible gracias a que, al tener un cambio de polaridad
en la corriente, se puede hacer uso de los transformadores eléctricos para elevar el voltaje a unos cientos
o miles de volts, para reducir las pérdidas en las líneas de transmisión y hacer este proceso más eficiente.
Se puede encontrar este tipo de corriente eléctrica en los enchufes de tomacorriente de cualquier casa,

con la única diferencia que el voltaje y la frecuencia varían de país en país. En la Figura 2.1 se puede
observar la forma de la corriente alterna y su diferencia con la corriente directa
Figura 2.1. Diferencias, en cuanto a forma, entre la corriente alterna y la corriente directa. 55
Voltaje
El voltaje (también llamado tensión) es la energía potencial eléctrica por unidad de carga, medida en joules
por coulomb (volts). Al igual que con la energía potencial mecánica, el cero de potencial se puede asignar
a cualquier punto del circuito, de modo que la diferencia de voltaje, es la cantidad físicamente significativa.
La diferencia de voltaje medida al desplazarse del punto A al punto B, es igual al trabajo que debe realizarse
por unidad de carga contra el campo eléctrico, para mover la carga desde A hasta B. En palabras más
sencillas el voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos de un circuito eléctrico y sus
unidades son los volts [V].
1V =
W
A
=
C
F
=
J
C
=
N ∗ m
A ∗ s
=
Kg ∗ m2
A ∗ s2
Resistencia
La resistencia es una propiedad que tiene un material conductor para oponerse al flujo de electrones a
través de él. La unidad que se utiliza es el ohm y se expresa con la letra griega omega (Ω).
Para un cable conductor, la resistencia se puede obtener con la siguiente fórmula:
R = ρ
l
S
Donde ρ es el coeficiente de resistividad del material, l es la longitud del cable y S es el área de la sección
transversal del mismo.
Ley de Ohm
Esta ley tal vez es la más importante y elemental en la electricidad, explica con una fórmula, muy sencilla,
el comportamiento de la electricidad al aplicarle una carga o resistencia de la siguiente forma:
V = RI
Donde V representa el voltaje, medido en volts [V]; R representa la resistencia, medida en ohms [Ω]; e I la
corriente que circula en el circuito eléctrico, medida en amperes [A]. 56
55
Imagen tomada de: https://teslabem.com/blog/corriente-alterna-corriente-directa/
56
https://www.pardell.es/ley-ohm.html

Figura 2.2 Ejemplo de una representación gráfica de la ley de Ohm.
Potencia eléctrica
Otro concepto muy importante ya sea en electricidad o en electrónica es el de potencia. Entenderlo es de
vital importancia para no poner en riesgo equipos eléctricos o electrónicos y saber cuál es la potencia
máxima que se puede suministrar o extraer de un sistema. Simplemente, la potencia de un circuito eléctrico
es la cantidad de energía eléctrica que transfiere por unidad de tiempo. Es decir, la cantidad de energía
eléctrica entregada o absorbida por un elemento en un momento determinado. La unidad en el sistema
internacional de unidades (SI) es el watt [W]. Cuando se trata de una potencia en corriente continua es el
producto de la diferencia de potencial entre sus terminales del elemento y la intensidad de corriente que
pasa a través del dispositivo. Por esta razón la potencia es proporcional a la corriente y a la tensión, esto
es:
P =
dw
dt
=
dw
dq
∗
dq
dt
= VI
Donde I es el valor de la intensidad de corriente y V es el valor instantáneo del voltaje
2.1.2 Electromagnetismo
El término electromagnetismo proviene del hecho de que no se pueden estudiar los campos eléctricos y
magnéticos por separado.
Un campo magnético variable produce un campo eléctrico (como ocurre en el fenómeno de inducción
electromagnética, el cual es la base para el funcionamiento de generadores eléctricos, motores de
inducción eléctrica y transformadores). Similarmente, un campo eléctrico variable genera un campo
magnético. Debido a esta dependencia mutua de los campos eléctricos y magnéticos, se considera lógico
considerarlos como uno solo: el campo electromagnético.
Esta unificación, la cual fue completada por Maxwell, es uno de los triunfos para los físicos del siglo XIX.
Estos estudios trajeron consecuencias sumamente importantes, siendo una de ellas la explicación de la
naturaleza de la luz.
Como se ha ido descubriendo, lo que percibimos como "luz visible" es realmente una propagación
oscilatoria en el campo electromagnético, es decir, una onda electromagnética.

Diferentes frecuencias de oscilación dan a lugar a las cinco diferentes formas de radiación
electromagnética, desde las ondas de radio, de frecuencias bajas, la luz visible, de frecuencias intermedias,
hasta los rayos gamma, de frecuencias más altas.
Las implicaciones teóricas del electromagnetismo llevaron a Albert Einstein a la publicación de la teoría de
la relatividad especial, en 1905.
Para este el caso de automatización lo más básico que se necesita saber es cómo funciona un electroimán,
ya que existen válvulas electroneumáticas que contienen una bobina interna la cuál conmuta las diferentes
posiciones de la válvula; es así como funcionan los accionamientos o pilotajes eléctricos. Así mismo, los
relevadores funcionan gracias al electromagnetismo, con el mismo principio de un electroimán.
Ley de Lenz
La ley de Lenz, también llamada ley de Lenz-Faraday, es utilizada en el ámbito del electromagnetismo y
permite determinar el sentido de la corriente inducida. Heinrich Friedrich Lenz, físico de origen alemán,
con la finalidad de crear una ley por la cual se trate la conservación de la energía eléctrica, propone, en el
año 1834, esta ley que lleva su nombre.
La Ley de Lenz plantea que los voltajes inducidos serán de un sentido tal que se opongan a la variación
del flujo magnético que las produjo. Esta ley es una consecuencia del principio de conservación de la
energía.
La polaridad de un voltaje inducido es tal, que tiende a producir una corriente, cuyo campo magnético se
opone siempre a las variaciones del campo existente, producido por la corriente original. El flujo de un
campo magnético uniforme a través de un circuito plano está dado por la siguiente expresión:
ϕ = B ∙ S ∙ cos(α)
Donde:
ϕ es el flujo magnético. La unidad en el SI es el weber (Wb).57
B es la inducción magnética. La unidad en el SI es el tesla (T).58
S es la superficie del conductor
α es el ángulo que forman el conductor y la dirección del campo
Si el conductor está en movimiento el valor del flujo será:
𝑑ϕ = dB ∙ S ∙ cos(α)
En este caso la ley de Faraday afirma que el voltaje inducido (ℰ) en cada instante tiene por valor:
ℰ = −N
𝑑ϕ
dt
Donde ℰ es el voltaje inducido, dΦ/dt es la tasa de variación temporal del flujo magnético Φ y N el número
de espiras del conductor. La dirección del voltaje inducido, dada por el signo negativo en la fórmula, se
57
El weber (Wb) es la unidad de flujo magnético o flujo de inducción magnética, en el Sistema Internacional de Unidades (SI),
equivalente al flujo magnético que al atravesar un circuito de una sola espira produce en ella una fuerza electromotriz de 1 V si se
anula dicho flujo en 1 segundo por decrecimiento uniforme. 1 Wb = 1 V·s
58
El tesla (T) es la unidad de inducción magnética (o densidad de flujo magnético) del Sistema Internacional de Unidades. Fue
nombrada así en 1960 en honor al ingeniero e inventor Nikola Tesla. 1 T = 1 Wb/m2

debe precisamente a la oposición a la variación del flujo magnético que lo produce, tal como lo señala la
ley de Lenz.
Figura 2.3 Ilustración de la ley de Lenz.59
Experimento de Oersted
En 1820, Hans Christian Oersted, un científico danés, realizó un experimento crucial en la historia de la
Física, ya que con él se demostró la unión entre electricidad y magnetismo. El experimento de Oersted fue
muy sencillo: colocó una aguja imantada próxima a un conductor por el cual circulaba una corriente
eléctrica. Increíblemente la aguja se desvió, evidenciando la presencia de un campo magnético. La
conclusión era bastante sencilla: las corrientes eléctricas generan campos magnéticos, demostrándose así
la relación entre corrientes eléctricas y campos magnéticos.60
Como puede verse en la Figura 2.4, las líneas del campo magnético son circunferencias concéntricas al
hilo conductor por el cuál circula la corriente y situadas en un plano perpendicular al mismo. El sentido del
vector de campo magnético (B) es el de un sacacorchos que avanza en el sentido de la corriente o el que
marcan los dedos de la mano derecha al cerrarse sobre la palma con el pulgar orientado en el sentido de
la corriente.
Figura 2.4 Determinación del sentido del campo magnético (regla de la mano derecha o del
sacacorchos).61
59
Imagen tomada de http://cidecame.uaeh.edu.mx/lcc/mapa/PROYECTO/libro16/36_ley_de_lenz.html
60
https://fisquiweb.es/Videos/Electromagnetismo/Oersted.htm
61
https://fisquiweb.es/Videos/Electromagnetismo/Oersted.htm

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