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Circuitos Neumáticos e
Hidráulicos
¿Qué es la neumática y la hidráulica?
 Componentes de los circuito neumático e hidráulica
 Diseño de circuitos neumáticos e hidráulica
J. Chipana L Clase 15, 16

Unidades fundamentales
 Las magnitudes que rigen esta técnica son la presión y el caudal:
 La presión es la fuerza ejercida perpendicularmente por un fluido por unidad
de superficie.
P= F / S.
 El caudal es la cantidad de fluido que atraviesa una sección por unidad de
tiempo.
Q = V/ t.
SI ST Equivalencias
Fuerza Newton Kp
Superficie m2 m2
Presión N/m2 Kp/m2 1bar=1,02Kp/cm2=1At=105Pa
Volumen m3 m3
Caudal M3/s M3/s

¿Qué es la neumática y la hidráulica?
 La neumática es la técnica que tiene como objetivo el estudio y
aplicación del aire comprimido para producir efectos mecánicos
deseados.
 En la hidráulica se emplea en lugar de un gas un fluido para conseguir
los efectos mecánicos.
Neumática Hidráulica
Ventajas Inconvenientes Ventajas Inconvenientes
Se emplea aire que es barato Se emplea un fluido
especial
El aire es compresible El fluido utilizado es
incompresible
Se puede verter a la
atmósfera
Hay que recoger el fluido
Los procesos son rápidos Los procesos son lentos
Se puede almacenar Hay que usarla en el
momento
La fuerza desarrollada es
limitada
Se puede desarrollar gran
fuerza

Elementos de los circuitos neumáticos
 Compresor
 Deposito (Calderín)
 Filtro
 Elementos de medida (manómetro)
 Válvula de seguridad
 Unidad de mantenimiento (Filtros y lubrificador)
 Conductos
 Válvulas reguladoras y de control
 Elementos actuadores

Compresor
 Son los encargados de comprimir el aire que se toma
de la atmósfera.
 Existen diferentes tipos de compresores en función
de la forma de comprimir el aire:
 De pistón (monofásico o bifásico)
 De tornillo

Depósito o calderín
 Es donde se almacenará el aire antes de ser usado
 En muchas ocasiones antes de almacenar el aire pasa por
elementos refrigeradores para bajar la temperatura del aire que
en el proceso de compresión se ha calentado.

Válvula de seguridad y unidad de
medida
 La válvula de seguridad se encuentra en el calderín y es la
encargada de que no se supere la presión máxima para la cual
esta tarado o preparado el calderín.
 En el calderín también existe un manómetro que nos indica la
presión del mismo.

Filtro regulador de presión y
lubrificador
 Filtro: Tiene por objetivo eliminar las impurezas que pueda tener el aire
 Regulador de presión: Su función es mantener la presión del aire a la
salida sin que le afecten las variaciones en el calderín.
 Lubirficador. Se encarga de mezclar el aire con aceite antes de ser
usado y conseguir asi un mejor funcionamiento de la instalación
 En ocasiones estos tres componentes se agrupan en uno llamado
unidad de mantenimiento.

Válvulas reguladoras de control
 Son los elementos encargados de distribuir el aire por los
diferentes circuitos.
 Son los órganos de control del circuito neumático.
 Se nombran en función del numero de posiciones que tienen y
del los conductos por los que puede pasar el aire.
 Su accionamiento puede ser manual, mecánico, eléctrico o por
aire.

Cómo se nombran las válvulas
1º· Número de Vías, es decir de orificios que presenta la válvula
1
3
2
En este ejemplo 3 VÍAS
2º· Número de Posiciones
En este caso 2 POSICIONES
3º· Accionamiento
En este caso por BOTÓN
4º· Retroceso
En este caso por MUELLE
5º· Nombre: Válvula 3/2 Botón/Muelle
6º· En ocasiones también se indica la posición normal, es
decir aquella en la que se encuentra la válvula cuando no la
hemos accionado.
En la de arriba, cuando está sin accionar, el aire no pasa, por
lo que se llama Normalmente Cerrada, N/C. En la de abajo
pasa lo contrario, por tanto es Normalmente Abierta, N/A.

Accionamiento de las válvulas

Válvulas lógicas
 Con las válvulas también se pueden realizar funciones
lógicas.
 Función AND. Tiene que tener aire en las dos entradas
para que haya en la salida
 Función OR. Tiene que haber aire en una entrada o en
la otra para que haya a la salida.

Otras válvulas
 Existen válvulas para funciones especiales como:
 Válvulas direccionales
 Válvulas reguladoras de flujo o caudal
 Válvulas reguladoras unidireccionales
 Válvulas reguladoras de presión

Elementos actuadores
 Los elementos actuadores en los circuitos neumáticos pueden ser:
 Cilindros:
 Simple efecto
 Doble efecto
 Motores
 Unidireccionales
 Bidireccionales

Elementos actuadores
 Teniendo en cuenta que P=F/s la fuerza que podrá realizar un pistón
de simple efecto al salir será la sección del émbolo por la presión del
circuito menos la fuerza de oposición del muelle. En el retroceso lo que
actúa es el muelle.
 En el caso de los cilindros de doble efecto la fuerza se calculará igual
F=P*s. Pero habrá que tener en cuenta que la sección del émbolo no
es la misma en el lado del vástago que en el otro, por lo tanto la fuerza
será diferente. En el lado que no hay vástago al tener más sección
sobre la que se efectúa el empuje se podrá realizar mas fuerza.

Calculo del volumen de aire
consumido por una instalación
 Teniendo en cuenta el volumen del cilindro podremos calcula el aire
que cabe dentro de él a presión atmosférica (Pat=1At).
 Si el aire entra después a una determinada presión caberá mucho más
aire. El aire que quepa será proporcional a la presión.
Pabs·Vcil=Pat·Vaire
 Tener en cuenta que la Pabs=Pat+Pmanómetro
 Ejemplo:
 Pistón doble efecto:
carrera=80mm; diámetro Embolo=50mm; diámetro Vástago 10mm
Presión de trabajo 5At
 Vsalir=π·2,52·8=157cm3 ; Ventrar= π·(2,5-0,5)2·8=100,53cm3
 Volumen de aire consumido en cada ciclo sera:
V=(5+1)·257,53/1=1545,18cm3

Circuitos neumáticos
 Accionamiento directo de un cilindro de
simple efecto.

 Accionamiento directo de un cilindro de doble
efecto.

 Accionamiento indirecto de un cilindro de
simple efecto.

 Accionamiento indirecto de un cilindro de doble
efecto, pulsamos A y sale y pulsamos B para recoger
el cilindro.

 Accionamiento eléctrico de un cilindro de
simple efecto

 Accionamiento eléctrico de un cilindro de doble
efecto. Pulsamos A1 y sale y pulsamos B1 y se
recoge.

 Accionamiento de un cilindro de simple
efecto con dos pulsadores simultáneos

 Accionamiento de un cilindro de simple
efecto desde dos pulsadores alternativos

Diseño de circuitos neumáticos
 Para el diseño de circuitos neumáticos se emplea el diagrama fase-tiempo. En
el se representa la evolución de los cilindros y los actuadores en cada uno de
sus tiempos.
 Ejemplo: pulsamos el botón de marcha y sale el cilindro y cuando llega fuera
se recoge: a0 y a1 son finales de carrera neumáticos que indican el estado de
pistón.

Diseño de circuitos neumáticos
 Accionamiento eléctrico

Diseño secuencia A+ B+ A- B-
 Para el diseño de este tipo de circuitos emplearemos el diagramas
de fases y estados, apoyado por una tabla de verdad que nos indica
la evolución de los finales de carrera.
a0 a1 b0 b1
A+ 1 0 1 0
B+ 0 1 1 0
A- 0 1 0 1
B- 1 0 0 1

 Mando neumático

 Si deseamos un funcionamiento continuo del sistema tendremos que cambiar la
válvula 3/2 de puesta en marcar por un marcha paro neumático.

 Mando eléctrico

 Si deseamos un funcionamiento continuo del sistema tendremos que cambiar el
pulsado de marcha por un contacto accionado por un marcha-paro de un relé.

Diseño secuencia A+ B+ B- A-
a0 a1 b0 b1
A+ 1 0 1 0
B+ 0 1 1 0
B- 0 1 0 1
A- 0 1 1 0
 Para el diseño de este tipo de circuitos emplearemos el diagramas de fases y
estados, apoyado por ana tabla de verdad que nos indica la evolución de los
finales de carrera.

 En este caso nos encontramos que el diseño no es tan fácil, ya que se
va dar el caso de que cuando intentemos activar la válvula por un lado
existirá presión en el otro. Esto ocurre cuando intentamos hacer (B-) y
vemos que tenemos el aire de control de (B+). Eso se puede ver
mirando la gráfica de fases y estados y/o la tabla de adjunta. Cuando
existen dos filas iguales significa que se va a dar ese caso.
a0 a1 b0 b1
A+ 1 0 1 0
B+ 0 1 1 0
B- 0 1 0 1
A- 0 1 1 0

 Esto se soluciona creando dos líneas de presión
independientes. Una de ellas funciona para un parte
de la secuencia (hasta B+) y cuando hay que
eliminar el aire permanente de la tubería se cambia
de grupo de presión (cuando B-) y con esa se
alimenta el resto de la secuencia.
 Si existieran mas repeticiones significaría que harían
falta mas grupos de presión y tendríamos que ir
creándolos según las necesidades.

 Mando neumático

 En el caso del mando eléctrico lo que se hace es
crear con uno o varios reles diferentes circuitos de
alimentación para las diferentes electroválvulas.
a0 a1 b0 b1
A+ 1 0 1 0
B+ 0 1 1 0
B- 0 1 0 1
A- 0 1 1 0
k
0
0
1
1
Puesta a 1 de k: activar K
Puesta a 0 de k: desactivar K
a0
b1

 Mando eléctrico

Circuitos Hidráulicos
 En los circuitos hidráulicos en lugar de
emplear aire para conseguir un trabajo
se emplea un fluido especial (Aceite
hidráulico). Este fluido no es
compresible y al tiempo que lubrifica
transmite la potencia.
 El concepto del circuito hidráulico
cambia un poco con respecto al
neumático, ya que el elemento que
mueve el fluido es una bomba y no el
compresor y además cuando acaba
todo el ciclo hay que recoger el fluido
en un depósito.
Bomba
Filtros
Distribuidores
Actuadores

Fuerza hidráulica
 Por el principio de Pascal: La presión en cualquier punto
de un líquido cerrado es igual en todos sus puntos.
Como la presión es la misma en todo el líquido
2
2
1
1
S
F
S
F

La fuerza solo depende de la superficie

Caudal y potencia hidráulica
 El caudal de las bombas es el que hacer que se
muevan los actuadores.
 Q=V/t ; Q=superficie x velocidad
 La potencia hidráulica será la fuerza que es capaz de
desarrollar por la velocidad a la que se mueve.
 P=F·v ; P=presión x caudal
 Resistencia hidráulica es aquella que oponen la
tuberías y los elementos hidráulicos al paso del
aceite.
 R=0,062·μ·l/d4 Μ=Viscosidad
L=Longitud
d=diámetro tubería

Bombas hidráulicas
Bomba bolas o rodillos Bomba lódulos dobles
Bomba engranajes Bomba lódulos tripbles

Válvulas hidráulicas y actuadores
 El funcionamiento de las válvulas, los distribuidores y
los actuadores son como los de neumática, pero
preparados para soportar la presión ejercida por los
fluidos hidráulicos, y con acceso a los escapes que
serán retorno a tanque para recoger el aceite.

Ejemplos circuitos hidráulicos

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