Hidráulica y neumática fundamentos

Reglas del juego
• Puntualidad a la hora de ingreso a clases.
• Asistencia de 75%.
Profesor: Julio Caballeria A. 2010 2

Deberes formales
- Está prohibido traer cualquier alimento o
bebestible al laboratorio.
- Cuidado de material de laboratorio.
- No se acepta el uso de gorro al interior del
laboratorio.
- Todo alumno que desee entrar al laboratorio
deberá antes dejar su bolso en los casilleros.

Objetivos de la asignatura
• Definir términos y simbologías empleadas en equipos de neumática e
hidráulica.
• Reconocer sistemas y componentes neumáticos e hidráulicos.
• Aplicar procedimientos de armado y desarme de componentes
neumáticos e hidráulicos.
• Detectar y reparar anomalías en sistemas neumáticos e hidráulicos.
• Determinar las características, funcionamiento y simbología de los
elementos electroneumáticos y electrohidráulicos que componen un
sistema de control.
• Montar circuitos con mandos eléctricos para sistemas neumático y
oleohidráulicos.

Programa asignatura
 Unidad 1 “ Propiedades de los fluidos”
– Densidad absoluta.
– Densidad relativa.
– Peso específico.
– Volumen específico.
– Viscosidad cinemática.
– Viscosidad dinámica.
Unidad 2 “ Principios de la neumática”
– Unidades de medida utilizadas en neumática e hidráulica: Caudal, presión, humedad y temperatura.
– Leyes que rigen los fenómenos relacionados con el comportamiento de los gases.
– Descripción de las unidades preparadoras de aire.
– Compresores de aire:
– Pistón.
– Paleta.
– Tornillo.

 Unidad 3 “ Componentes de un circuito neumático”
 Unidad 4 “ análisis de circuitos neumáticos”
 Montaje de circuitos semiautomáticos y automáticos, según la secuencia entregada.
 Montaje de circuitos lógicos neumáticos, según la secuencia entregada.
 Montaje de circuitos avanzados utilizando electroválvulas, según la secuencia
entregada.
• Unidad 5 “Principios de la hidráulica”
– Hidrostática:
– Ecuación fundamental de la hidrostática para un fluido incompresible.
– Descripción de la ley de Pascal.
– Hidrodinámica:
– Ecuación fundamental de la hidrodinámica o ecuación de Bernoulli.
– Ecuación de continuidad.
– Instrumentos para medir la presión.
– Instrumentos para medir el flujo.

• Unidad 6 “Generadores de energía hidráulica”
– Definición y clasificación de las bombas.
– Elementos constitutivos:
– Rodete.
– Difusor.
– Cebado de una bomba.
– Instalación de una bomba.
– Altura útil o efectiva de una bomba.
– Características de funcionamiento y aplicaciones de bombas de:
– Engranajes.
– Paletas.
– Pistones.
• Unidad 7 “ componentes de un circuito hidráulico”
– Líquidos oleohidráulicos.
– Elementos de distribución, mando y trabajo oleohidráulico:
– Válvulas distribuidoras.
– Válvulas de caudal.
– Válvulas de presión.
– Válvulas secuenciadoras.
– Válvulas proporcionales.

– Servo válvulas.
– Válvulas de frenado.
– Cilindros.
– Motores.
– Actuadores rotativos.
– Filtros.
– Sensores.
– Relés.
– Temporizadores.
• Unidad 8 “ Análisis de circuitos oleo hidráulicos”
– Pérdidas primarias y secundarias en tuberías.
– Cálculo del coeficiente de pérdida primaria, ¦
– Diagrama de Moody.
– Cálculo del coeficiente de pérdida secundario, K.
– Análisis de pérdidas en accesorios.
– Montaje de circuitos neumáticos e hidráulicos con mando eléctrico según la secuencia dada.
– Diagrama estado fase.
– Diagrama de señales.
– Plano eléctrico.

Evaluaciones
• 4 Certámenes escritos 20% c/u
• N Quiz 10%
• Nota Disertación 10%
Fechas certámenes

BIBLIOGRAFÍA GENERAL
• Manuales DEGEM del laboratorio de Neutrónica
• Manuales DEGEM del laboratorio de Hidrónica
• W. Deppert y K. Stoll, "Dispositivos Neumáticos", Marcombo
• Anthony Esposito, "Fluid Power with Applications", Prentice
Hall
• E.Carnicer Royo y C. Mainar Hasta, "Oleohidráulica",
Paraninfo
• Folletos y manuales de componentes hidráulicos
• Cursos en línea.

• Hoy, al término
"hidráulica", se le atribuye
el significado de
transmisión y control de
fuerzas y movimientos por
medio de líquidos.
• Es decir, se utilizan
líquidos para la
transmisión de energía.
En la mayoría de los casos
se trata de aceite mineral
pero también puede
pueden ser líquidos
sintéticos, agua o una
emulsión aceite agua.

• DEFINICION DE FLUIDO
• Los fluidos son sustancias capaces de “fluir” y que se adaptan a
la forma de los recipientes que los contienen. Todos los fluidos
son compresibles en cierto grado y ofrecen poca resistencia a
los cambios de forma.
• Los fluidos pueden dividirse en líquidos y gaseosos. Las
diferencias esenciales entre líquidos y gases son:
• (a) los líquidos son prácticamente incompresibles y los gases
son compresibles
• (b) los líquidos ocupan un volumen definido y tienen
superficies libres mientras que una masa dada de gas se
expande hasta ocupar todas las partes del recipiente que lo
contenga.

• Es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado
volumen.
• Ejemplo: un objeto pequeño y pesado, como una piedra de granito o un trozo de
plomo, es más denso que un objeto grande y liviano hecho de corcho o de espuma
de poliuretano.
 La densidad es la masa por unidad de volumen. Se acostumbra a designarla con la
letra griega ρ (ro).
Densidad = Masa / Volumen
 ρ = m / V
• kilogramo por metro cúbico (kg/m³).
• gramo por centímetro cúbico (g/cm³).
• kilogramo por litro (kg/L)

Densidad o densidad absoluta.

Densidad relativa
• Es la relación existente entre su densidad y la de otra sustancia de
referencia; en consecuencia, es una magnitud adimensional (sin
unidades).
• donde ρr es la densidad relativa, ρ es la densidad de la sustancia, y ρ0 es la
densidad de referencia o absoluta.
• Para los líquidos y los sólidos, la densidad de referencia habitual es la del
agua líquida a la presión de 1 (atm) y la temperatura de 4 (°C). En esas
condiciones, la densidad absoluta del agua destilada es de 1000 (kg/m3)
, es
decir, 1 (kg/L).
• Para los gases, la densidad de referencia habitual es la del aire a la presión
de 1 (atm) y la temperatura de 0 (°C).

• Cuando aumenta la presión, la densidad de
cualquier material estable también aumenta.
• Como regla general, al aumentar la
temperatura, la densidad disminuye (si la
presión permanece constante)

• PESO ESPECÍFICO.
• Se define como la relación entre el peso de un volumen determinado de
una sustancia con el de un volumen igual de agua; en los aceites lubricantes
esta relación es inferior a la unidad, lo cual indica que son menos pesados
que el agua, razón por la que flotan en ella. Se acostumbra a designar el
peso específico por la letra griega γ (gama).
γ = W / V
W = Peso de la sustancia
V = Volumen
Se acostumbra a dar el peso específico en (Kg/m³) ; (Gr/dm³)
El peso específico de una sustancia cambia con la temperatura. El mercurio,
por ejemplo, posee un peso específico de 13,376 (Kg/m³) a -10(°C) y
12,745,5 (Kg/m³) a 70(°C).

Viscosidad
• Se define como viscosidad, al rozamiento interno
en un fluido.
• A causa de la viscosidad, es necesaria una fuerza
para que una capa del líquido se deslice sobre la
otra, cuando hay una capa de líquido entre ambas.
• La viscosidad de un líquido decrece con la
temperatura y presión.
• Una definición clásica de viscosidad es la de
resistencia del fluido a fluir.

• Viscosidad Dinámica Absoluta
• Representa la viscosidad real de un líquido y se
obtiene mediante un sistema de depresión de
precisión, se mide el tiempo necesario para
llenar de abajo hacia arriba una cavidad unida a
un tubo capilar, pero situada por encima de él,
de forma que el fluido analizado pase primero
por el tubo (por aspiración), para entrar a
continuación en la cavidad.

Viscosidad Cinemática Absoluta
• Se define como el tiempo que demora en
pasar el líquido de arriba abajo (por su propia
masa).
• Esta viscosidad se obtiene por derramamiento
: después de haber llenado por aspiración la
cavidad (continuación del ensayo de viscosidad
dinámica), se mide el tiempo necesario para el
paso del fluido a través del tubo capilar.

SAYBOLT

Índice de Viscosidad
• Se define como un coeficiente que permite juzgar el
comportamiento de la viscosidad de un fluido, está en
función de la elevación o disminución de la
temperatura a que esta sometido el fluido.
• En el lenguaje común la denominación S.A.E. (Society
of Automovile Engines ), seguida de un número se
utiliza corrientemente para designar el índice de
viscosidad de un aceite . Cuanto mayor sea el índice de
viscosidad, tanto menor será la variación de la
viscosidad de éste con las variaciones de temperatura.

• Determinación del índice
• Para poder determinar el índice de viscosidad de los aceites se dijo lo sgte:
• - El coeficiente 0 a un aceite de naturaleza asfáltica (de viscosidad muy inestable bajo
la influencia de la temperatura) ;
• - El coeficiente 100 a un aceite de naturaleza parafínica (de viscosidad bastante estable
bajo la influencia de la temperatura) ;
• Se ha de destacar que estos dos fluidos "patrón" tienen una viscosidad idéntica a 98,8
°C .Por el contrario a 37,8 °C la viscosidad de estos aceites es completamente
diferente, como se puede observar en la figura.

• Teorema de Bernoulli
• Dice que la energía total de un fluido permanece constante en
cualquier punto del circuito hidráulico.
• La energía total del aceite en un punto de la instalación es la suma
de tres energías:
• Eh = m *g* h
• donde,
• Eh = Energía potencial.
• m = Masa.
• g = Gravedad.
• h = Altura.
• No es tenida en cuenta en hidráulica, salvo en máquinas o
instalaciones de más de 10 m de altura (alguna prensa).

• Energía de presión (Ep)
• Es la energía que contiene un cuerpo cuando está comprimido
a una presión y que es capaz de entregar cuando se libera:
Ep = P (presión) * V (volumen)
• Energía cinética (Ec)
Ec = 1/2 m (masa) * V2
(velocidad)
• En los circuitos hidráulicos la velocidad del aceite no debe
pasar de 7 m/seg.

• 1 Formulación de la ecuación
• La ecuación de Bernoulli describe el comportamiento de un fluído bajo condiciones variantes y tiene la forma
siguiente:
•
• 2 Parámetros
• : Es la presión estática a la que está sometido el fluído, debida a las moléculas que lo rodean
• : Densidad del fluído.
• : Velocidad de flujo del fluído.
• : Valor de la aceleración de la gravedad ( en la superficie de la Tierra).
• : Altura sobre un nivel de referencia.
• 3 Aplicabilidad
• Un fluído se caracteriza por carecer de elasticidad de forma, es decir, adopta la forma del recipiente que la
contiene, esto se debe a que las moléculas de los fluídos no están rígidamente unidas, como en el caso de los
sólidos. Fluídos son tanto gases como líquidos.
• Para llegar a la ecuación de Bernoulli se han de hacer ciertas suposiciones que nos limitan el nivel de aplicabilidad:
• El fluído se mueve en un régimen estacionario, o sea, la velocidad del flujo en un punto no varía con el tiempo.
• Se desprecia la viscosidad del fluído (que es una fuerza de rozamiento interna).
• Se considera que el líquido está bajo la acción del campo gravitatorio únicamente.

• 4 Efecto Bernoulli
• El efecto Bernoulli es una consecuencia directa que surge a partir de la ecuación de Bernoulli: en
el caso de que el fluído fluja en horizontal un aumento de la velocidad del flujo implica que la
presión estática decrecerá.
• Un ejemplo práctico es el caso de las alas de un avión, que están diseñadas para que el aire que
pasa por encima del ala fluya más velozmente que el aire que pasa por debajo del ala, por lo que
la presión estática es mayor en la parte inferior y el avión se levanta.

PASCAL
•
Una característica de cualquier fluido en reposo es que la fuerza ejercida sobre
cualquier partícula del fluido es la misma en todas las direcciones. Si las fuerzas fueran
desiguales, la partícula se desplazaría en la dirección de la fuerza resultante. De esto se
deduce que la fuerza por unidad de superficie que el fluido ejerce sobre las paredes del
recipiente que lo contiene es perpendicular a la pared en cada punto sea cual sea su
forma. Si la presión no fuese perpendicular el fluido se movería a lo largo de la pared.
•
El principio de Pascal afirma que la presión aplicada sobre el fluido contenido en un
recipiente se transmite por igual en todas las direcciones y a todas partes del recipiente,
siempre que se puedan despreciar las diferencias del peso debidas al peso del fluido.
P= F/A

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTOBÁSICO DE UN CIRCUITO HIDRÁULICO
Fase 1: En la fase 1 o ciclo de admisión la válvula antirretorno de
salida está cerrada por la presión debida a la carga y la válvula de
entrada se abre para permitir que el líquido (aceite hidráulico) del
tanque llene la cámara de bombeo

Fase 2: En la fase 2, el pistón dela bomba es empujado hacia abajo. La
válvula antirretorno de entrada está cerrada por la presión y la válvula de
salida se abre. Se bombea un poco de líquido hacia el pistón mayor para
elevarlo
Para hacer descender la carga se abre una tercera válvula de aguja, que abre un
pasaje debajo del pistón mayor hacia el tanque . La carga empuja entonces al
pistón hacia abajo y obliga al líquido a entrar en el tanque

• La densidad de los cuerpos cambia con la presión y la temperatura. Los gases
son más sensibles a los cambios de densidad que los sólidos y líquidos.
Al no existir un cambio de masa y si lo puede hacer el volumen ocupado por
dicha masa, acontecerá que al haber un aumento de volumen hay una
disminución de la densidad, al haber una disminución del volumen existirá un
aumento de la densidad. Este volumen puede cambiar con la presión y la
temperatura.

PRESIÓN COMO CONCEPTO
• Se entiende por presión a la fuerza aplicada por
unidad de área en la cual se aplica esa fuerza
(matemáticamente). También podemos decir
que la presión es la resistencia a comprimir por
una fuerza externa. Su fórmula es:
P = F
A

Presión en un sólido
 Si un cuerpo sólido de peso W se encuentra apoyado sobre una
superficie horizontal y A es su área de contacto, la presión del
cuerpo sobre la superficie A está dada por:
P = W
A
La fuerza es considerada normal
(perpendicular) a la superficie de área A. De
esta forma si el sólido pesa 400 Kg y el área
de apoyo es de 100 cm2
se obtendrá que la
presión que el sólido ejerce sobre el área es
de:
P = 400
      100
P = 4 Kg
         cm2
A
EJEMPLO

Presión en un líquido
• La presión en un líquido es la debida al peso de este líquido encerrado en un estanque.
• Apliquemos el concepto de presión en un sólido al siguiente ejemplo:
• Un estanque, como el de la figura, contiene un fluido de densidad conocido. ¿Cuál es la
presión que el líquido ejerce sobre el fondo del estanque?
A

 Para dar respuesta, considérese un cilindro de líquido de área A y alto h, se tendrá
entonces que:
 P = W (peso)
A (área)
 Donde, W = Volumen del cilindro * peso específico
 P = Volumen del cilindro * peso específico
Área
 Pero, peso específico = densidad * Fuerza de gravedad (9,8 m/seg2
)
 P = Volumen del cilindro * densidad * Fuerza de gravedad
Área
 Y, por último, volumen del cilindro = Área * altura
 P = Área * altura * densidad * Fuerza de gravedad
Área
 La ecuación es finalmente:
 P = altura * densidad * Fuerza de gravedad
 P = h * ρ * g
 O bien:
 P = altura * peso específico
 P = h * γ
A

• De este resultado se desprende que la presión depende
de la altura del líquido medida hasta la superficie libre.
El ejemplo de la figura muestra dos manómetros a
diferentes alturas por ser la altura directamente
proporcional a la presión podemos afirmar que la
presión medida en el primero será mayor a la medida
en el segundo.

Presión en un gas
• "La presión que ejerce un gas sobre las paredes
de un recipiente que lo contiene se distribuye
sobre toda la superficie en forma igual" (ley de
Pascal).
GAS

Presión en un gas
• Las moléculas de los gases están chocando continuamente sobre
las paredes del recipiente, ejerciendo sobre ellas una fuerza por
unidad de área producto del movimiento cinético molecular.
• Si se calienta el gas, las moléculas de aire adquieren mayor
movimiento (más energía cinética de las moléculas) aumentando
así la presión. Más cantidad de moléculas y con mayor intensidad
chocan sobre la misma área.
GAS

Presión en un gas
• Si reducimos el volumen del recipiente y pensamos que
la temperatura no variará, la energía cinética de las
moléculas se mantendrá al igual que la fuerza con que
golpean sobre la superficie, pero el área al ser menos
provocará un aumento de la presión (según la fórmula).
P = F
A
GAS

PRESIÓN ATMOSFÉRICA O
BAROMÉTRICA

PRESIÓN ATMOSFÉRICA O BAROMÉTRICA
• Definición:
• La masa de aire que rodea a la tierra es atraída a ésta por la
fuerza de gravedad lo que hace que sobre todos los cuerpos y
superficies terrestre pese una columna de aire. El peso de esta
columna de aire que actúa en cierta área es llamada presión
atmosférica.
• Se ha determinado que la presión atmosférica
es igual al valor de una columna de mercurio de
760 mm (760 mm Hg), experimento realizado a
nivel del mar.

• El tubo con mercurio de la
FIGURA no se vacía gracias a la
presión que ejerce el peso del
aire sobre el recipiente de
mercurio. O sea, que la presión
que ejerce el aire es igual al peso
del mercurio que permanece en
el tubo.
• Por ser iguales y contrarias la
fuerza producida por el mercurio
y la presión atmosférica se
anulan produciendo el equilibrio
de fuerzas y el movimiento de
bajada de la columna de
mercurio cesa.

• Como la presión atmosférica
depende de la fuerza de gravedad
podemos decir que al ir subiendo
sobre el nivel del mar, esta presión
disminuye hasta anularse en la
estratosfera, donde no hay aire.

En la siguiente tabla se indica la presión
atmosférica a diferentes alturas en kg/cm²
Altitud en
metros
Presión en
kg/cm²
Altitud en
metros
Presión en
kg/cm²
0 1,033 1000 0,915
100 1,021 2000 0,810
200 1,008 3000 0,715
300 0,996 4000 0,629
400 0,985 5000 0,552
500 0,973 6000 0,481
600 0,960 7000 0,419
700 0,948 8000 0,363
800 0,936 9000 0,313
900 0,925 10000 0,270

PRESIÓN MANOMÉTRICA Y
ABSOLUTA

• La presión manométrica es aquella que toma como cero la presión
atmosférica
• Los valores superiores a cero son considerados como presión y los
bajo a cero son llamados valores negativos o de vacío.
• Cuando se obtiene una lectura de cero es la presión atmosférica la
leída.
La presión absoluta, en cambio, no tiene valores negativos o de vacío. El cero es el
mismo que el cero de la presión atmosférica, o sea, el cero absoluto.

• Al observar la escala de la FIGURA podemos decir que:
• Presión absoluta = presión atmosférica + presión manométrica
• El signo negativo nos dirá si se trata de vacío (según la presión
manométrica.)
• O sea,
• Presión absoluta = 760 + 100 (mm Hg)
= 860 (mm Hg)

PRESIONES EN FLUIDOS EN
MOVIMIENTO

• Cuando los fluidos se encuentran en
movimiento surgen los conceptos de presión
estática y presión dinámica.
• En la FIGURA 1 no tenemos circulación de aire.
Los manómetros se equilibran gracias a la
presión atmosférica.

Si tenemos un tubo de ventilación abiertos en ambos
extremos y hacemos circular aire a través de este, por medio
de un ventilador, obtendremos cierto comportamiento de los
dos tubos en U (manómetros) conectados al flujo de aire.
En la FIGURA 2 circula aire a baja velocidad lo que provoca
el desnivel de los manómetros, pero mientras A indica
vacío, B indica presión.

• Si aumentamos la velocidad del aire (ver
FIGURA 3) los desniveles aumentan más.
De esto podemos concluir que la presión varía entre un fluido en reposo (caso 1)De esto podemos concluir que la presión varía entre un fluido en reposo (caso 1)
y uno en movimiento (caso 2 o 3) y que, además, esta variación depende de lay uno en movimiento (caso 2 o 3) y que, además, esta variación depende de la
velocidad del fluido.velocidad del fluido.
La presión en A se llama presión estática y la medida en B es llamada
presión dinámica.

• La velocidad que adquiere el fluido dentro del tubo no es igual en cualquier
punto. Junto a las paredes del tubo la velocidad del fluido es prácticamente
0 (cero) en cambio en el centro del tubo es máximo.
• En la FIGURA 4 podemos observar la diferencia de velocidades, producto
de las turbulencias producidas en el flujo.
• Por lo dicho anteriormente podemos concluir que la presión estática y
dinámica, medidas en el centro es mayor a la presión estática y dinámicas
medidas más cerca del tubo.
ESTATICA DINAMICA

• Flujo es la forma de circulación que tienen los
fluidos.
• Puede ser:
• Flujo laminar.
• Flujo de transición.
• Flujo turbulento.

Flujo laminar
• Una circulación es laminar cuando el trayecto recorrido
por el fluido no se ve perturbado por ninguna
turbulencia importante. En una circulación de este tipo,
las partículas que constituyen el fluido circulan
paralelamente entre sí.

Flujo turbulento
• Una circulación es turbulenta cuando el
fluido tiende a separarse. En una
circulación de este tipo el fluido se agita.

Flujo de transición:
• Es una circulación intermedia (entre
laminar y turbulenta)

• La neumática es la tecnología que emplea el
aire comprimido como modo de transmisión
de la energía necesaria para mover y hacer
funcionar mecanismos. El aire es un material
elástico y por tanto, al aplicarle una fuerza, se
comprime, mantiene esta compresión y
devolverá la energía acumulada cuando se le
permita expandirse, según la ley de los gases
ideales.
• Energía neumática: diferencial de presión de
aire utilizada para provocar movimiento en
diferentes sistemas.

Humedad
• La humedad absoluta es la cantidad de vapor de agua presente en el aire.
Se expresa en gramos de agua por unidad de volumen (g/m³). A mayor
temperatura, mayor es la cantidad de vapor de agua.
• La humedad específica es la cantidad de vapor de agua contenido en el
aire medido en gramos de vapor por kilogramo de aire húmedo (g/kg).

Ecuación de estado de gases ideales
• Las hipótesis básicas para modelar el
comportamiento del gas ideal son:
• El gas está compuesto por una cantidad muy
grande de moléculas, que además tienen energía
cinética.
• No existen fuerzas de atracción entre las
moléculas, esto por que se encuentran
relativamente alejados entre sí.
• Los choques entre moléculas y las paredes del
recipiente son perfectamente elásticos.

• De lo recién señalado, la más elemental de las hipótesis es
que no existen fuerzas intermoleculares; por lo tanto, se está
en presencia de una sustancia simple y pura. La forma
normal de la ecuación de estado de un gas ideal es:
p * v = R * T Con R= 8,314 [J/ mol ºK]
Donde:
• P= Presión (Pascal = 1 N/m2
)
• V=Volumen específico (m3
/mol)
• R=Constante universal de los gases ideales
• T=Temperatura (ºK)

• La misma ecuación se puede expresar en forma alternativa
como:
• p * V = n * R * T
• Donde:
• V=Volumen total del sistema (m3
).
• n=Número de moles en el sistema.

Ley de boyle mariote
• Afirma que, a temperatura y cantidad de gas
constante, el volumen de un gas es
inversamente proporcional a su presión:
• P1*V1=P2*V2
• Proceso a Tº constante
P1 P2
F
1
F2
P3
F2
V1
V2
V3

Ley de Charles
• Relaciona el volumen y la temperatura de una cierta cantidad de gas ideal,
mantenido a una presión constante, mediante una constante de
proporcionalidad directa. En esta ley, Charles dice que a una presión
constante, al aumentar la temperatura, el volumen del gas aumenta y al
disminuir la temperatura el volumen del gas disminuye. Esto se debe a
que "temperatura" significa movimiento de las partículas. Así que, a
mayor movimiento de las partículas (temperatura), mayor volumen del
gas.

Gay- lussac
• La presión del gas, que se mantiene a volumen
constante, es directamente proporcional a la
temperatura:

ejercicios
1- Un recipiente tiene un volumen de 0.3 (m3) de aire a un presión de 22 (bar).
Calcule la presión si el volumen se reduce a la cuarta parte.
P1*V1=P2*V2
2- Un recipiente de volumen 0.92 (m3) se encuentra a una temperatura de 32
(ºC) y una presión de 3 (atm). Calcule el volumen cuando la temperatura es de
40 (ºC), sabiendo que su presión sigue siendo de 3 (atm).
V1 = V2
T1 T2

• Las pérdidas de presiones traen como consecuencias una
pérdida de energía lo que se traduce en un bajo rendimiento de
la red de aire comprimido.
• La mayor parte de los equipos y herramientas neumáticas están
construidos para obtener su máximo rendimiento a una presión
de trabajo comprendida entre 6 y 7 bar.
• La presión desarrollada por el compresor es normalmente de 7
bar, pero esta no es la presión que recibirán las herramientas y
equipos neumáticos en los lugares de aplicación o puntos de
consumo, ya que entre el compresor y los lugares de consumo
existen por lo menos un depósito de aire, unidades de
depuración, tuberías y sus curvas, filtros, etc. que impiden el
aprovechamiento total de la energía contenida en el aire a la
salida del compresor.

 Los fabricantes de elementos neumáticos deben procurar que la
pérdida de presión se mantenga dentro de un límite. Se
recomienda que la caída de presión total de una instalación (red
de aire comprimido) se establezca en un máximo de 0,6 bar Esto
significa si del compresor obtenemos una presión de 7 bar,
debemos sensar en los lugares de consumo una presión de 6,4
bar. Tabla de referencia
Refrigerador  posterior de agua 0.09 bar
Refrigerador  posterior de aire 0.09 bar
Secador  Frigorífico 0.20 bar
Secador por absorción 0.30 bar
Separador cerámico 0.10 bar
Red de tuberías 0.14 bar
Filtros en general 0.14 bar

• Es un instrumento que se utiliza para medir valores, ya
sea, de presión (+) o de vacío (-) teniendo en cuenta que
el cero de su escala coincide con la presión atmosférica.
Las unidades más utilizadas son el Kg./ cm2
; lb /pulg2
o
PSI. Además existen otras unidades como pulgadas o
milímetro de columna de agua (H2
O), es decir, la altura
de una columna de agua que da la misma presión o
fuerza por unidad de aire; pulgada o milímetro de
mercurio ("Hg o mm Hg); presión de vacío en pulgadas o
milímetros de vacío con respecto al dato de presión
atmosférica; el kilopondio por centímetro cuadadro
(Kg/cm2
)

• Tipos de manómetros:
• Manómetros de tipo húmedo.
Manómetro de Bourdon.
Manómetro de diafragma

MANÓMETRO DE TIPO HÚMEDO
• Tubo en "U"
• Para efectuar la medición se constata que las dos columnas de
fluido se encuentren coincidiendo con el cero de la escala. En la
FIGURA 1 (caso b) podemos apreciar una diferencia de altura en
la escala provocada por la presión que desplaza el líquido. La
lectura obtenida será la altura de la columna expresada en
milímetros (mm) o en pulgadas (") dependiendo de la graduación
de la escala.
PUEDE CONTENER AGUA O
MERCURIO, EL MERCURIO SE UTILIZA
PARA MAYORES PRESIONES.

• El manómetro de cubeta es muy similar al
de tubo en U, se usa generalmente con
mercurio, para presiones altas.

• El tubo de Bourdon de la FIGURA es uno de los primeros
manómetros mecánicos y el de mejor resultado. Puede medir
desde 0,35 Kg/cm2
hasta 700 Kg/cm2
con una precisión de hasta +
2,5 % de la desviación total. Son sensibles ante los golpes y a las
pulsaciones de presión. Una forma de impedir pulsaciones es a
través de válvulas de estrangulamiento.
• La presión se encarga de extender el muelle tubular.(rojo) el
cual transmite el movimiento por medios mecánicos a la aguja.

El tubo de Bourdon
• En la FIGURA podemos observar la forma que tiene el
tubo de actuar cuando recibe una presión. En caso que
esta señal sea de depresión el tubo se contrae
entonces el movimiento será contrario al indicado por
la figura.
•

MANÓMETRO DE DIAFRAGMA
• Son adecuados para presiones bajas de
máx. 1 Kg/cm2
. Además, son bastantes
sensibles.

• El aire aspirado por un compresor, contiene una
cantidad de agua en función a la temperatura
ambiente y de la humedad relativa.
• También puede contener vapores químicos, que
pueden ser ácidos, que dañan al compresor y equipos
purificadores de aire (contaminantes).
• La calidad del aire se clasifica de acuerdo a normas.
Para deshumificar el aire podemos elegir diferentes
formas de secado. Conseguir la esterilización del
aire es muy difícil pero necesaria, por ejemplo, en
hospitales o en la industria alimenticia.

TRATAMIENTO DEL AIRE A LA SALIDA
DEL COMPRESOR
• Una de los principales problemas en instalaciones neumáticas es
el de obtener un aire de buena calidad. Se entiende como aire
de buena calidad a aquel, que aparte de estar libre de
impurezas, que este libre de vapores de agua o que no produzca
condensación de esta en las cañerías. Los medios para
disminuir la cantidad de agua presente en el aire a la salida del
compresor son:
• Refrigerador posterior.
Secador.
• La correcta disposición de los equipos de secaje mencionados
es importante para lograr la mayor eficiencia de ellos.

REFRIGERADOR POSTERIOR
• Son intercambiadores de calor que están
ubicados a la salida del compresor. No existe
ningún elemento entre ellos. Tienen como
función disminuir el contenido de humedad
en el aire comprimido. Puede condensar ente
el 50 y 80 % de toda la humedad que aspira
el compresor. Al bajar la temperatura del aire
comprimido se obtiene la condensación de los
vapores de agua presente en éste.

SECADORES
• Los secadores se pueden dividir en dos tipos:
• Frigorífico.
De adsorción.
• Se pueden ubicar antes o después del depósito.
• Tienen como función disminuir el porcentaje de vapor de agua
que contiene el aire comprimido, de manera que a través de un
proceso de enfriamiento logre alcanzar una determinada
temperatura límite (punto de rocío) en donde no se presenta
condensación alguna.
• No siempre se utiliza un secador en una instalación neumática.
Se utiliza en instalaciones en donde sea indispensable un aire
totalmente seco, como por ejemplo, en donde exista gran
cantidad de instrumentos, industrias químicas y petroquímicas.

Descripción de las unidades
preparadoras de aire.

COMPRESORES NEUMATICOS
• El compresor es el elemento que se encarga de
abastecer la demanda de aire existente en el
circuito neumático, a la presión deseada y al
caudal necesario para el buen funcionamiento
del elemento neumático. La entrega de aire se
debe ajustar a los requerimientos exigidos en
ese momento, con lo cual la entrega de aire
comprimido debe regularse, esto se realiza a
través de sistemas de regulación de capacidad.

REGULACIÓN DE LA CAPACIDAD
• Es necesario que cada compresor posea un sistema
de regulación de manera de ajustar el suministro de aire
producido por los compresores a los requerimientos
solicitados por los consumos. El tipo de control a
elegir va a depender de las características del
compresor, de la unidad de accionamiento y del sistema
o red de distribución. El control puede ser manual o
automático.
• TIPOS DE REGULACIONES:
• Regulación en compresores alternativos.
Regulación en compresores dinámicos.

• Los compresores son máquinas que aspiran
aire ambiente (a presión atmosférica) y lo
comprimen hasta lograr una presión
superior.
• Existen dos tipos básicos de compresores:
• Compresores de desplazamiento positivo.
Compresores dinámicos.

• En la FIGURA se muestra un esquema en el cual se aprecia
los variados tipos de compresores existentes.

• Cada compresor posee un sistema de
refrigeración que permita un mayor
rendimiento, en algunos casos la refrigeración
es por etapas (refrigeración intermedia)
siempre y cuando el compresor sea de dos o
más etapas, lo que permite reducir aún más
las pérdidas de potencia y además
incrementa la densidad del aire.

• Otro factor a considerar en un compresor es
la lubricación, ya que una lubricación
adecuada permitirá un rendimiento mayor de
la máquina y también una mayor fiabilidad y
una disminución en los costos de mantención.

• Cada compresor posee distintas
características que se tienen que tomar en
cuenta a la hora de elegir un compresor, en la
elección de un compresor se tomará en
cuenta la capacidad de aire que necesitará el
interesado y además una serie de otros
factores, ya sea técnicos y económicos.

COMPRESORES DE
DESPLAZAMIENTO POSITIVO

• En los compresores de desplazamiento
positivo, el aumento de presión se produce,
cuando el volumen ocupado por el aire (o un
gas) se reduce. Las máquinas de este tipo
pueden, por otra parte subdividirse en
alternativas y rotativas. Dependiendo de su
diseño aparecen otros tipos.

COMPRESORES ROTATIVOS
Paletas.
Anillo líquido.
Roots.
Tornillo.

COMPRESORES DE PALETAS
• Este tipo de compresor lleva un rotor
cilíndrico dentro de una carcasa cilíndrica
o estator. El rotor lleva un número de
paletas radiales metidas en unas ranuras
dispuestas para tal efecto. Cuando el rotor
gira accionado por el motor, las paletas se
desplazan contra las paredes del estator,
debido a la fuerza centrífuga. El volumen
del aire aspirado por el compresor va
entrando en la cámara comprendida entre
dos paletas consecutivas, zona de mayor
excentricidad al girar el rotor, el volumen
entre las paletas va disminuyendo y el aire
se comprime hasta llegar a la lumbrera de
descarga.
• Una de las principales desventajas de los
compresores de paletas, las impone la
fricción en la punta de las paletas, los
esfuerzos de flexión y los límites en la
longitud de ellas.

COMPRESOR DE ANILLO LÍQUIDO
• Estos tipos de compresores no son muy
utilizados, ya que generan presiones muy bajas,
pero debido a su hermeticidad son aplicados
como bombas de vacío. Además se caracterizan
por trabajar libres de aceite.
• En la FIGURA se muestra este tipo de compresor
con todos sus elementos que lo componen. Esta
compuesto por un rotor, en el que se montan una
serie de álabes fijos y una carcasa o cilindro, de
tal forma que la cámara entre álabes y cilindro,
varía cíclicamente por cada revolución del rotor.
El cilindro está parcialmente lleno de líquido.
Durante su funcionamiento, el líquido sale
proyectado contra el cilindro, merced a la acción
ejercida por los álabes. La fuerza centrífuga, hace
que el líquido forme un anillo sólido sobre el
cilindro, cuya pared interior varía en su distancia
desde el rotor, en la misma medida en que lo
hace la pared del cilindro. De esta manera, el
volumen entre álabes, varía cíclicamente, de
forma similar a como ocurre en un compresor de
paletas.

COMPRESOR ROOTS
• Estos compresores tienen su
aplicación para bajas presiones.
• Esta formado por un estator dentro
del cual giran dos rotores de perfiles
idénticos en forma de 8 a velocidad
angular constante, en sentido inverso
el uno del otro. La rotación de los
rotores esta sincronizada por un
juego de engranajes exteriores,
lubricados por baño de aceite.
• Cabe destacar, que los rotores no
rozan entre sí, ni con el estator.
Estos compresores transportan del
lado de aspiración al de compresión el
volumen de aire aspirado, sin
comprimirlo en este recorrido.
• Este tipo de compresores son exentos
de aceite, debido a que no existe
fricción entre los rotores.Profesor: Julio Caballeria A.
2010
99

COMPRESOR DE TORNILLO
• Este tipo de compresores puede
funcionar a velocidades elevadas, ya
que no existen válvulas de
aspiración/impulsión ni fuerzas
mecánicas que puedan generar
desequilibrios. El compresor de
tornillo consta de un rotor macho y
de un rotor hembra. El rotor macho
posee 4 lóbulos y gira a un 50 % más
rápido que el rotor hembra que
tiene seis acanaladuras.
• La compresión del aire ocurre entre
los lóbulos y las acanaladuras. La
entrada y salida del aire, hace abrir
y cerrar automáticamente por los
extremos de los rotores al girar
éstos.

COMPRESORES ALTERNATIVOS
Pistón (simple y doble efecto).
Diafragma.

COMPRESOR DE PISTÓN
• Este tipo de compresores son uno de los más utilizados en la actualidad.
• Para lograr el ingreso y evacuación del aire en el momento adecuado se
utilizan válvulas de aspiración y válvulas de impulsión.
• La válvulas de aspiración, permiten el paso del aire atmosférico al interior
del cilindro ya que en el movimiento de descenso del pistón se crea una
depresión o vacío.

COMPRESORES DE DIAFRAGMA
• Son del tipo exentos de aceite
que utilizan una membrana
flexible o diafragma, en lugar de
pistón.
• El diafragma puede activarse
mecánica o hidráulicamente. En
la FIGURA se observa un
compresor de este tipo, en
donde el accionamiento es
mecánico, esto se realiza a
través de una excéntrica
enchavetada al eje de
accionamiento del compresor y
por medio de una biela se
transmite movimiento
alternativo al diafragma.

COMPRESORES DINÁMICOS
•
LOS COMPRESORES DINÁMICOS MÁS
UTILIZADOS SON:
• Compresor centrífugo.
Compresor axial.

COMPRESOR CENTRÍFUGO
• En los compresores centrífugos el desplazamiento del fluido es
esencialmente radial. El compresor consta de uno o más impulsores y de un
número de difusores, en los que el fluido se desacelera. El fluido aspirado
por el centro de una rueda giratoria, ojo del impulsor, es impulsado por los
alabes de ésta y debido a la fuerza centrífuga, hacia los canales del difusor.
Después de que la energía cinética se ha convertido en presión, el fluido es
conducido hacia el centro del próximo impulsor y así sucesivamente.

IMPULSORES DE UN COMPRESOR CENTRÍFUGO
• Los impulsores se clasifican según la dirección de curvatura de sus álabes.
Las aletas o álabes están curvados hacia delante , en sentido radial o hacia
atrás

COMPRESOR CENTRÍFUGO
• En los compresores de eje múltiple con refrigeración
intermedia, las turbinas están en forma independiente, pero
interconectadas entre sí de acuerdo con el progreso de la
compresión. Esta disposición permite dimensionar la la etapa de
acuerdo con su función, además de permitir la refrigeración
entre cada una y la siguiente mejorando de esta manera su
rendimiento.

Compresores de eje múltiple
• Las velocidades de funcionamiento de este
tipo de compresor, están comprendidas entre
20.000-100.000 r.p.m. , debido a las elevadas
velocidades con que se construyen los
compresores dinámicos de tamaño medio, se
utilizan cojinetes amortiguadores, en lugar de
los rodillos, que son los que incorporan los
compresores de desplazamiento.

COMPRESOR AXIAL
• Este tipo de compresor se caracteriza por entregar un caudal muy grande
(500.000 m³/h ), pero como contrapartida su presión máxima llega a los 4
bar. Como su nombre lo indica, posee un flujo axial en la dirección del eje. El
gas pasa axialmente a lo largo del compresor, a través de hileras alternadas
de paletas, estacionarias y rotativas, que comunican cierta velocidad al gas o
energía, que después se transforma en presión. La capacidad mínima en este
tipo de compresores, viene a ser del orden de los 15 m³/s.
Los compresores axiales son más
adecuados, para aquellas plantas que
precisen grandes y constantes caudales
de aire. Una aplicación muy frecuente es
el soplado de los altos hornos.
Normalmente se utilizan para
capacidades alrededor de los 65 m³/s, y
para presiones efectivas.

Las funciones que desempeña el depósito son las siguientes:
• Amortiguar las pulsaciones del caudal de aire que provienen del compresor.
• Actuar de distanciador de los períodos de regulación.
• Satisfacer las demandas de caudal sin provocar caídas de presión.
• Adoptar el caudal de salida del compresor al consumo de aire en la red.
• Como intercambiador de calor.
• Los accesorios que se incorporan al depósito son:
• La válvula de seguridad que permite la evacuación total del caudal del
compresor con sobrecarga que no excede del 10 %.
• Manómetro que indica la presión del depósito.
• Purga por evacuar la condensación producido en el depósito.
• Racor de toma del sistema de regulación del compresor.
• Agujero de limpieza.

Simbología

• El compresor al aspirar aire atmosférico esta introduciendo a la red de
aire comprimido gran parte de las impurezas mencionadas, ya que su
filtro es capaz de retener partículas de hasta 5 micrones. Hay que tener en
cuenta que los compresores desprenden aceite y partículas abrasivas
debidas al desgaste que se suma a contaminar la red de aire comprimido.
•   El 99 % del aceite en suspensión dentro del aire comprimido tiene forma
de emulsión con partículas de 0,01 a 0,8 micrones las cuales no se pueden
separar por filtros cerámicos o sintetizados de 3 micrones ni por
centrifugación.
•   La elección de los filtros se hace en función de la calidad del aire a filtrar,
del caudal, la presión y la pérdida de carga admisible.

• Deben eliminarse todas las impurezas del
aire, ya se antes de su introducción en la red
distribuidora o antes de su utilización. Las
impurezas que contiene el aire pueden ser:
• Sólidas. Polvo atmosférico y partículas del
interior de las instalaciones
• Líquidas. Agua y niebla de aceite
• Gaseosas. Vapor de agua y aceite

FILTRO ESTANDAR
• Está compuesto de tal manera que es
capaz de imprimir al aire un
movimiento de rotación eliminando de
esta forma los contaminantes como
polvo y gotas de agua por fuerza
centrífuga, filtrando luego las
partículas más pequeñas mediante un
elemento filtrante. Un deflector
ubicado debajo del elemento evita la
turbulencia que podría arrastra los
contaminantes extraídos.
•   El nivel de filtrado de los elementos
filtrantes cubre desde 2 hasta 100
micrones, generalmente se usan los de
5 micrones.

FILTRO SUBMICRÓNICO COALESCENTE FINO
• capaz de retener partículas de los
3 micrones y niebla de aceite.
•   Al pasar el aire por este
elemento, los líquidos atrapados
se asocian en gotas y descargan
hacia una zona central ; la
corriente arrastra las gotas hacia
un elemento de separación que
recolecta el líquido que a su vez
cae al recipiente. El líquido debe
drenarse periódicamente.

FILTRO SUBMICRÓNICO COALESCENTE EXTRA FINO
• Este filtro puede retener sólidos de
0,01 micrón en un 95% y aerosoles
de aceite de 99,9999% (0,08ppm).
• Su elemento filtrante es también
descartable, se elabora
combinando distintos tipos de
materiales entre los que se
encuentran : papel especial, fieltro
(espuma de uretano) y filtro de
vidrio, todos especialmente
tratados.
•   La circulación del aire es desde el
centro hacia afuera.

Tuberías flexibles
• Las mangueras son elementos que permiten la conducción de un fluido,
además deben poseer ciertas características que aseguren una fiablidad en el
transporte del fluido.
• Para la selección de una manguera es conveniente considerar los siguientes puntos:
• PRESIÓN DE TRABAJO: Por lo general, la presión de trabajo en la cuarta parte de la presión
mínima a reventar para cada manguera, o sea, con un factor de seguridad de 4 por 1
recomendado por la SAE.
• ALTA PRESIÓN: Las líneas deben ser protegidas contra choques externos y contra daños
mecánicos o químicos.
•   TEMPERATURAS DE TRABAJO: Siempre debe evitarse el uso continuo a la temperatura máxima
conjuntamente con la presión máxima.
• TEMPERATURAS AMBIENTALES: Pueden alterar a los materiales de la cubierta y del refuerzo.
• VIBRACIONES Y FLEXIÓN: Resistir máxima vibración y flexión.
• RESISTENCIA QUÍMICA: Se debe tomar en cuenta la resistencia química, tanto de la cubierta de
la manguera como su parte interior.



Sellos
• La selección de un sello se basa en los siguientes factores:
Temperatura y rango de presión.
Compatibilidad con el fluido a sellar.
Resistencia a influencias externas.
Propiedades mecánicas.
Propiedades eléctricas.
Adhesión alrededor del material.
• Los sellos de dividen en:
estáticos
dinámicos

• El término "sello estático" implica el sello entre componentes, los cuales
no están en movimiento en relación uno al otro. El sello estático se
caracteriza por evitar la filtración de un fluido bajo presión entre la unión
de dos componentes.    Para lograr esta característica se utilizan 2
métodos:
• Selladores.
Empaquetadura.
•   Los selladores se presentan en forma de pastosa mientras que las
empaquetaduras son sólidas y adoptan la forma de la superficie.    La
aplicación de los sellos estáticos se puede apreciar en las guarniciones de
tapas para válvulas y depósitos, de tapas de cilindro y para accesorios de
la línea.
• Se denomina sello dinámico, debido a que el sello actúa en componentes
que están en movimiento.  Profesor: Julio Caballeria A. 2010 131

Válvulas
• Las válvulas son dispositivos para controlar o regular el arranque, parada
y sentido, así como la presión o el flujo del medio de presión, impulsado
por un compresor, una bomba de vacío o acumulado en un depósito.
•   Para poder controlar se necesita una energía de control que viene
determinada por la forma de accionamiento de una válvula y puede
conseguirse manualmente o por medios mecánicos, eléctricos, hidráulicos
o neumáticos.



Válvulas distribuidoras
1) Este cuadro indica las posiciones de las válvulas
2) La cantidad de cuadros yuxtapuestos indica el número de
posiciones.
3) El funcionamiento se representa esquemáticamente en el
interior de los cuadros.
4) Las flechas indican el sentido de circulación del fluido
5) Las posiciones de cierres dentro de las casillas se
representan a través de líneas transversales.
6) La unión de conductos o tuberías se representa mediante
un punto.
7) Las conexiones (entradas y salidas) se representan por
medio de trazos unidos a la casilla (posición inicial)
8) El otro cuadrado indica la otra posición de la válvula
9) A las posiciones se les asigna letras minúsculas a, b, c... y
o
Válvulas de 3 posiciones, la posición intermedia es igual a
la posición de reposo.
10) Conducto de escape sin empalme de tubo (aire hacia la
atmósfera)
11) Conducto de escape con empalme de tubo.
Símbolo

Válvulas de presión
Válvula limitadora de presión: Se utiliza como
elemento de seguridad. Al reducir la presión el resorte
se encarga de cerrar el paso de aire a la atmósfera.
Esta fuerza del resorte es regulable, con lo cual
también lo es la presión máxima.
Válvula de secuencia: La presión afecta el área
del diafragma limitado por el orificio de la boquilla.
Cuando la fuerza generada supera la del resorte,
la membrana comienza a levantarse, garantizando
su apertura aún en el caso de una disminución de
la presión.

Válvulas de caudal
• Este grupo de válvula tiene como función general controlar el caudal que
circula por la tubería.
La velocidad de funcionamiento de un cilindro neumático se puede
regular por restricción de: la admisión, el escape o de ambos. El grado de
control proporcionado por estos métodos es adecuado para una amplia
gama de aplicaciones, pero el tiempo de respuesta ser variable si la carga
lo es, debido a que la compresibilidad del aire también varía con la carga.
Válvula estranguladora de caudal
bidireccional

Válvula estranguladora de caudal
unidireccional

Válvulas de bloqueo
• Tienen como función permitir el paso del fluido siempre que se respete ciertas
condiciones. Estas condiciones pueden ser: sentido de circulación del aire, presencia
de presión, etc.
Simples (válvulas check)
Pilotadas (válvulas de purga rápida)

¿Que es un cilindro?
• El cilindro es el elemento productor del
trabajo. Se encarga de transformar la
energía estática del aire comprimido, en
trabajo mecánico, producido por su carrera
de avance y retroceso, mediante la
inducción de la sobre presión. El aire a
presión tiende a expandirse para
equilibrarse con la atmósfera.

¿Qué deberíamos esperar de un buen cilindro?
1. - Que exista en el tamaño que se necesita.
2. - Que su rozamiento interno sea lo más bajo posible.
3. - Que su montaje o instalación sea simple y rápido.
4. - Que su vida útil sea lo más larga posible.
5. - Que exista una variedad importante de diseño para poder
adaptarlo a nuestra necesidad.
6. - Que pueda resistir los esfuerzo de tracción y compresión, así como la
temperatura, sin deformarse.

• Los cilindros se pueden clasificar en:
• Cilindros de Simple efecto.
• Cilindros de Doble efecto.
• Cilindros de Construcción especial.

CILINDROS DE SIMPLE EFECTO
• El cilindro de simple efecto sólo puede producir trabajo
en una sola dirección del movimiento.
• Normalmente la carrera de retorno se efectúa por
medio de un muelle helicoidal o una fuerza externa.
• Cuando se utilicen cilindros de simple efecto, debe
tenerse en cuenta la limitación de la fuerza disponible
del cilindro durante la carrera de retorno producida por
el muelle, ya que la misma disminuye a lo largo de dicha
carrera.
• Se clasifican en:
• Cilindro de émbolo.
Cilindro de membrana.

• El cilindro de simple efecto sólo
puede producir trabajo en una sola
dirección del movimiento.
•   Normalmente la carrera de
retorno se efectúa por medio de un
muelle helicoidal o una fuerza
externa.
•   Cuando se utilicen cilindros de
simple efecto, debe tenerse en
cuenta la limitación de la fuerza
disponible del cilindro durante la
carrera de retorno producida por el
muelle, ya que la misma disminuye
a lo largo de dicha carrera.

• Los cilindros son de acción rápida si ésta no se limita por
estrangulamiento.
• El pistón tenderá a acelerar durante la carrera disipando toda su energía
(pistón y carga) en la tapa (extremo) al chocar con ésta. Para evitarlo, se
debe provocar el frenado hacia el final de la carrera; lo que generalmente
se denomina amortiguación.

Con este tipo de cilindros se puede
obtener carreras cortas, que van desde
algunos milímetros hasta un máximo de
50 mm. aprox. La carrera de retorno es
realizada por un resorte llamado
antagonista o en casos en que la carrera
del cilindro sea muy corta es la misma
membrana la encargada del retroceso del
vástago

Cilindro de doble efecto
• Siempre lo encontramos en forma de cilindro de émbolo y posee dos
tomas para el aire comprimido situadas a ambos lados del émbolo. El
cilindro de doble efecto puede producir trabajo en los dos sentidos del
movimiento.

Resumen
P =
F
A
Ley de Pascal
1 bar = 105
Pa
1 bar
= 14,5 lb/pulg2
1 bar
= 1,02 Kg/cm2
Presión atmosférica = 1,013 bar = 1,033 Kg/cm2
= 14,7 PSI = 1 atm = 760 mm Hg
P  =  h * ρ * g
Presión hidrostática
γ = W
V
Peso especifico γ  =  ρ *  g W = Peso (p = m * g)
Q  = V
     t
Caudal

1s
1s
1s
Q1, A1
Q2, A2
Q3, A3
Q = A xV
A1 x v1 = A2 x v2 = A3 x v3 = Constante
Ley de continuidad
(π x r1
2
) x v1  =  (π x r2
2
) x v2
p * v = R * T     (Con R= 8,314 [J/ mol ºK]) Ecuación de estado de gases ideales
P1
* V1
  =  P2
* V2
   (Ley de boyle y Mariotte)

Ejercicios
• ¿Qué fuerza F1 se requiere para mover una carga K, que se encuentra sobre el área de mayor diametro, la
cual es de 10.000 kgf?
• Datos:
• F1= ?
• A1 = 5 cm²
• A2 = 10 cm²
•
Como:                                                    p =  F
•                                                                     A
• A2 = 10 cm²                                 p2 = 10.000   kgf     =>     p2 = 1.000  kgf/cm²
• K  = 10.000 kgf                                        10     cm²
•
• p1 = p2
•                              F1 = 1.000  kgf/cm²  x 5 cm²    =>  F1 = 5.000 kgf
• F = p x A

Si se tiene que una bomba de una hidrolavadora entrega a una manguera de 5 cm de
diámetro un caudal tal que la velocidad del flujo es de 76,3 lt/min, al llegar a la boquilla
de salida sufre una reducción brusca a 1 mm de diámetro.
¿Cuál es la velocidad de salida del agua?
(π x r1
2
) x v1  =  (π x r2
2
) x v2
V2 = (π x r1
2
) x V1 / (π x r2
2
)
                                                                       V2 = 190.750,0 lt/min
Un recipiente tiene un volumen V1
= 1,3 m3
de aire a una presión de P1
=8,8 bar.
Calcule la presión, suponiendo que el volumen se reduce a la cuarta parte.
8.8 bar * 1.3 m3
= P2
* 1,3 m3
4
P2
= 8.8 bar * 1,3 m3
* 4
1,3 m3
P1
* V1
  =  P2
* V2
= 35.2 bar
Se tiene una bomba de pistones cuyos cilindros tiene un diámetro de 12 mm y una carrera
de 50 mm, la bomba gira a 1450 rpm y entrega un caudal de 68 lt/min. Determine la cilindrada,
el caudal teórico, el rendimiento volumétrico y el largo de la carrera, si disminuye el caudal
teórico en un 10%; la bomba la conforman 9 cilindros.
Cil= A x L π x r1
2

Evaluaciones
• Certámenes
– 23/abril.
– 25/mayo.
– 5/julio.
Presentación maquetas.
22/junio en adelante.

Temas de disertaciones
• Secadores y purificadores de aire, Ubicación, función, funcionamiento, tipos, características o
diferencias, aplicaciones, fallas.
Lezaeta – Galleguillos – Fuentes Rodrigo.( 7/mayo)
• Tipos  y refrigeración de Compresores, Regulación de compresores y dinámicos y alternativos,
Ubicación, función, funcionamiento características o diferencias, aplicaciones, fallas.,
mantenimiento., lubricación.
Fuentealba – Ruiz  - Zúñiga (7/ mayo)
• Cilindros neumáticos, Ubicación, función, funcionamiento características o diferencias,
aplicaciones, fallas., mantenimiento., lubricación.
• Amortiguadores mecánicos y neumáticos, tipos, Ubicación, función, funcionamiento
características o diferencias, aplicaciones, fallas., mantenimiento.
• Liberona – Fernández  (11/mayo)
• Filtros neumáticos e hidráulicos  tipos, Ubicación, función, funcionamiento características o
diferencias, aplicaciones, fallas., mantenimiento.
• Pizarro – Flores – Núñez  - Hayden (11/mayo)

• Sellos neumáticos e hidráulicos (oring) tipos, Ubicación, función, funcionamiento
características o diferencias, aplicaciones, fallas., mantenimiento.
Neira – Fuentes – Escobar (14/mayo)
• Aceites para uso hidráulico, tipos, función,  características técnicas, aplicaciones, fallas.
Durabilidad.
Zedan – Jarpa – Cisternas  (14/mayo)
• Válvulas neumáticas: tipos, Ubicación, función, funcionamiento, características o diferencias,
aplicaciones, fallas., mantenimiento.
Muñoz –Arias – Robles  (18/mayo)

NORMAS DE LAS DISERTACIONES Y LOS
INFORMES.
• Se debe entregar un archivo en Word, una impresión del trabajo, una
presentación en power point y un archivo computacional en CD que contenga el
Word y el ppt.
• En la disertación del grupo deben presentarse todos los integrantes si llegase a
faltar uno de ellos este será evaluado con nota 1.0.
• La duración de la presentación del grupo será de 30 minutos como máximo, la
defensa del tema la realizara solo una persona del grupo, siendo elegida en ese
momento por el profesor.
• Se promediaran las notas de la presentación y el informe escrito las que arrojaran
una nota que tendrá un valor del 15% de la nota final.( no olvidar que las notas
son grupales y todos deben estar preparados para contestar las preguntas
realizadas el día de la exposición).
• Las disertaciones serán evaluadas en los certámenes y quises venideros.

NORMAS PARA EL WORD.
• Portada.
• Introducción.
• Contenido
• Conclusión
• Bibliografía o pagina web.
• Letra times arial n° 10 para el desarrollo del contenido.
• Interlineado 1.5.
• De no cumplir alguna de estas normas se descontara un punto por c/u
en la nota final.

ASPECTOS A EVALUAR EN LA PRESENTACION.
• Vocabulario técnico.
• Presentación personal.
• Apoyo visual (fotos, videos, ppt, etc.)
contenido.
• Defensa del tema.

Próxima semana
• Martes 4 de mayo, todos los grupos deben
presentar al curso su propuesta para la
realización de la maqueta hidráulica o
neumática.
– Presentación en ppt.
– Esquema de la maqueta.
– Elementos a utilizar.
– Desarrollo del proyecto.
– Finalidad del cual.(desarrollar 3 movimientos
independientes entre si)Profesor: Julio Caballeria A. 2010 157

• El racor es el elemento encargado de unir dos o más tubos, esta
unión debe ser hermética y segura de manera que no halla fuga
del fluido, existen racores para tuberías flexibles (mangueras) y
tuberías rígidas.
  Cada empresa dedicada al comercio de elementos neumáticos
poseen sus propios tipos de racores, sólo incluiremos a un tipo
de fabricante de racor.
•    Racores marca FESTO.

•   También existen otras clases de racores que permiten unir en
forma rápida y segura  dos o más tubos. Estos racores  son
llamado acoplamientos rápidos.
159

RACORES PARA TUBERÍAS RÍGIDAS
• En la FIGURA siguiente se puede observar dos tipos de racores, uno del
tipo anillo cortante (el más usado) y el otro del tipo anillo opresor. El anillo
cortante atrapa la tubería al roscar la tuerca (plomo oscuro), incrustándose
el anillo (rojo) en la tubería gracias a la inclinación que posee el cuerpo. En
el anillo opresor al apretar la tuerca se produce una disminución de su
diámetro por efecto de la compresión. Esta disminución de diámetro
permite sujetar la tubería.
160

• Además existe otro tipo de racor utilizado en las cañerías de
cobre, como lo es: del tipo de anillo opresor, este se
caracteriza por poseer una conexión y desconexión rápida,
sin desplazamiento axial
• El anillo opresor tiene la misma explicación que en caso
anterior sólo que en esta oportunidad el anillo opresor es
doble y permite la unión de dos tuberías.
161

RACOR MARCA FESTO
• Existen un amplia gama de racores, debido a
este motivo sólo se describirán los racores más
utilizados para la unión de tubos flexibles de
plástico.
•    Racores con boquilla.
   Racor de distribuidor tipo FCN.
   Racor en codo tipo GCK.
   Racor pasamuros tipo QCK.
   Distribuidor múltiple.

162

RACORES PARA TUBOS FLEXIBLES (CON BOQUILLA )
• Este tipo de racor esta construido a base de latón y de material sintético, la
presión con que trabaja llega hasta los 8 bar como máximo y la
temperatura de funcionamiento va desde los -10 hasta los 60 ºC.
  La forma que posee este tipo de racor son:
•    Forma de "V".
Forma de "L".
Forma de "T".
Forma de "Y".
163

RACORES DE DISTRIBUIDOR TIPO FCN
• Este clase de racores esta fabricado en
fundición inyectada de cinc, la unión es en "T"
164

RACOR EN CODO TIPO GCK
• Este tipo de racor posee una rosca cónica
autohermética, su construcción es de
material sintético.
165

RACORES DE DISTRIBUIDOR TIPO QCK
• Este tipo de racor es de rosca interior con
tuerca y junta, el material utilizado en su
fabricación es anodizado azul (tuerca de
acero).
166

DISTRIBUDOR MÚLTIPLE
• Está compuesto por tornillo hueco y la pieza anular. El
distribuidor puede poseer desde 2 hasta 6 salidas a partir de
una alimentación de presión roscada. Puede colocarse hasta
3 piezas superpuesta y orientables en 360º alrededor del
tornillo hueco. Su presión de trabajo llega hasta 10 bar con
una temperatura de -10 a + 60 ºC.
167

ACOPLAMIENTOS RÁPIDOS
• Existen varios fabricantes de una extensa gama de acoplamientos rápidos,
debido a esta razón sólo se describirán algunos.
• En la FIGURA se muestra acoplamientos de este tipo, se caracteriza por
poseer una válvula unidireccional (check). Además existen otros tipos de
acoplamientos rápidos, tal como el racor instantáneo tipo CS.
168

OTROS RACORES RÁPIDOS PARA TUBOS FLEXIBLES DE PLÁSTICO
169

TEMPORIZADOR
El temporizador neumático, es
una unidad formada por tres
elementos básicos:
•Una válvula direccional
•Una válvula reguladora de
caudal unidireccional
•Un acumulador
La regulación del tiempo
se logra estrangulando el paso del
fluido que llaga por la línea Z al
acumulador. Cuando la cantidad de
aire que ha ingresado al acumulador
genera una presión suficiente para
vencer el resorte se acciona la
válvula direccional para bloquear la
señal de presión y establecer
comunicación entre A y R.
Cuando la línea Z se pone en descarga, el fluido sale del acumulador a través del conducto que
en primera instancia cerraba la membrana flexible (antirretorno) en lugar de seguir por la estrangulación ya
que esto significa un mayor esfuerzo.
El temporizador de la figura es normalmente abierto y cuando actúa, corta la señal de presión.
El temporizador normalmente cerrado, cuando actúa comunica señal de presión a la línea A.

Unidad nº4
ANÁLISIS Y DISEÑO DE
CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y
NEUMÁTICOS

FUNCIONAMIENTO DE CIRCUITOS
• El concepto de equipo hidráulico y/o
neumático, comprende la totalidad de los
elementos de mando y de trabajo unidos
entre sí por tuberías.
• Los elementos de trabajo, denominados
también como órganos motrices, son los que
transforman la energía hidráulica y/o
neumática. Esto es, los elementos de trabajo
son los distintos tipos de actuadores yaProfesor: Julio Caballeria A. 2010 172

• Los elementos de mando, son los
procesadores de información y se clasifican
en:
• Órganos de regulación
• Elementos de mando
• Emisores de señal

• Los primeros gobiernan los elementos de
trabajo. Los segundos, comandan los
anteriores y los emisores de señal detectan
cuando deben actuar los elementos de
mando.
• Para explicar el funcionamiento de los
distintos componentes hidráulicos y/o
neumáticos, es indispensable relacionarlos
entre sí. Por eso se explican a continuación
algunos circuitos elementales con los que se
podrá distinguir más claramente el

Accionamiento de un cilindro
simple efecto hidráulico
En este circuito, el grupo de
accionamiento compuesto por la
bomba, un filtro a la entrada y la válvula
limitadora de presión, entrega la señal
hidráulica a la válvula distribuidora 3/2,
normalmente cerrada, retorno por
resorte y de accionamiento manual,
cuando es accionada, entrega la señal
al cilindro unidireccional con lo que su
pistón empieza la carrera de salida, en
el momento en que deja de accionarse
la válvula distribuidora la presión a que
estaba sometido el cilindro es liberada
a tanque con lo que el resorte interno
del cilindro provoca la carrera de
entrada del pistón. Este circuito cuenta
con una válvula de seguridad adicional
utilizada para mantener en el circuito
una presión menor que la que soporta
la bomba.

Este circuito es
similar al
anterior, con
algunas
diferencias
básicas, en lugar
de bomba tiene
un compresor y
no cuenta con
válvulas
limitadoras de
presión, su
operación es
igual al anterior.

lineas

Bombas y motores

Vías de trabajo
A, B, C,...
Vía de presión
P
Vía de retorno
T, R
Vías de pilotaje
X, Y, Z

Válvulas direccionales

Cilindros

Regulación
de la salida
del pistón

Designación y representación
normalizada de los
distribuidores
187

Normalizado de los distribuidores
• 4/3 : el primer número indica el número
de orificio y la segunda cifra el número de
posiciones.
188

Los orificios están marcado con letras normalizadas,
de modo que:
• P : Corresponde a la llegada del flujo de aceite al distribuidor.
• R o T : Al retorno al depósito.
• A-B, etc. : A los conductos de trabajo.
189
• 1-4-5-6 : Corresponden a los conductos de trabajo A-B-C.
• 3 : Corresponde a los conducto de retorno R o T .
• 1 : Corresponde entonces a P.
En la normalización pueden figurar cifras reemplazando
estas letras, por lo tanto, hay que saber:

En la normalización pueden figurar cifras reemplazando
estas letras, por lo tanto, hay que saber:
• 1 : Corresponde entonces a P.
• 1-4-5-6 : Corresponden a los conductos de
trabajo A-B-C.
• 3 : Corresponde a los conducto de
retorno R o T .
190

Si el mando lleva pilotos, sus orificios estarán indicados por las letras X e Y.
191

Que tipo de válvula es esta?
• Válvula direccional 2 vías /2 posiciones
192

Que tipo de válvula es esta?
• Válvula direccional 4 vías/3 posiciones
193

• Los sensores neumáticos se dividen básicamente en dos, los que captan
la posición de un objeto por el objeto en si y otros que captan la
presencia por cambios en las magnitudes físicas.
• Ninguno necesita energía eléctrica, lo que ha fomentado el uso de estos
elementos.
• Los sensores se dividen básicamente en los siguiente grupos:
• Capadores de presión
– Presostato
• Es un transductor, convierte la señal neumática o hidráulica en una señal
eléctrica la que es utilizada para energizar una elctroválvula o
desenergizar un motor.
•
•

– Captadores de umbral de presión
• Estos elementos realizan la función lógica NO. Ante la ausencia de presión en la
entrada comunica presión a la salida, habiendo aún que sea un mínimo de presión
en la entrada se anula la de salida.
• Son muy usados en automatismos secuenciales ya que no ocupan espacio al
instalarlos en las tuberías
• Captadores de posición
• Son muy apropiados para usarlos como final de carrera, su funcionamiento se basa
sobre el contacto con la pieza, es muy seguro y versátil, tanto en su construcción
como en la presión de trabajo la que fluctúa entre 0,1 y 8 bar.
• Son también denominados como “detector por obturación de fuga”, debido a seto
es posible alimentarles solo cuando debe dar una señal.
• Captadores de proximidad o réflex
• Su funcionamiento está basado sobre la detección del aire que se refleja cuando
se interpone una pieza en la corriente de salida.
• Son capaces de detectar objetos delicados o blandos, incluso a gran velocidad de
desplazamiento, ya que no es necesario el contacto físico con la pieza. Su
capacidad de captación fluctúa entre los 2 mm y 10 m (los de largo alcance)
• Profesor: Julio Caballeria A. 2010 196

• Amplificadores de señal
• Estos elementos reciben una señal de presión baja o muy baja y emiten
una señal a la presión normal de trabajo. Pueden ser de una o dos
etapas.
• Su funcionamiento corresponde al de una válvula 3/2 normalmente
cerrada con accionamiento neumático amplificado.
•
• Contadores neumáticos
• Estos elementos transductan la seña neumática, cuenta ciclos, en señal
eléctrica, se pueden incorporar directamente en el mando neumático.
• Se usan para accionar elementos eléctricos, tales como electroválvulas,
embragues electromagnéticos, desconectar motores.

• Actualmente la forma más usada para conocer la posición del cilindro es, a
través, de interruptores para detección sin contacto en donde el disparo de
señal es provocada por un campo magnético. El transmisor de señal
eléctrico consta de un contacto incorporado en el interior de un bloque de
resina sintética.
Al acercarse un campo magnético, este se cierra (imán permanente en el
émbolo del cilindro) emitiendo, por tanto, una señal eléctrica
198

Diagramas de espacio - fase y
espacio - tiempo

Diseñar un circuito hidráulico con dos cilindros y que ambas carreras se
realicen en forma simultanea, pero la carrera positiva de B, deberá
comenzar cuando se haya alcanzado un cierto nivel de presión en la línea
de alimentación, luego la carrera negativa se realizará a igual velocidad.

Se tiene un sistema con un cilindro doble efecto, y se requiere
que realice éste su carrera positiva y se retraiga
inmediatamente.

Se tiene un sistema compuesto por dos cilindros doble efecto A
y B que deben desarrollar sus carreras de la siguiente manera A
(+) – B (+) – A (-) – B(-)

Se tiene un sistema compuesto por dos cilindros doble efecto
A y B y se requiere que realicen el trabajo de la siguiente
forma A (+) – B (+) – B (-) – A(-). Pero se requiere que la carrera
positiva de B se realice luego que se haya alcanzado cierto
nivel de presión en la cámara mayor del cilindro A

Fechas de presentación de maquetas
• Flores – Pizarro – Nuñez – Hayden
“Brazo mecánico” 29/junio
Fuentealba – Zuñiga – Ruiz
“Vehículo” 29/junio
• Liberona – Fernandez
“Pinzas” 2/julio
Robles – Arias – Muñoz
“ Compactadora de vehiculos” 2/Julio
Zedan – Jarpa – Cisternas
“Brazos péndulos” 2 /Julio

• Neira – Fuentes – Escobar
– “Brazo percutor” 6 /Julio
Lezaeta – Galleguillos – Fuentes
“Movimiento de un vehículo” 6/Julio
22 de Junio, mostrar avance de las maquetas, con
los planos en ppt. O fotos del avance de los
proyectos.
9 de Julio Certamen Nº3

EJERCICIO
• Dos piezas deben ser ensambladas por un
remache en una prensa semiautomática. Las
piezas y los remaches son colocados
manualmente, después del remachado la
evacuación de las piezas debe ser manual. La
parte automática se compone de sujeción
(cilindro A) y de la prensa de remachar
(cilindro B).
Después de accionar el pulsador, el
dispositivo debe realizar un ciclo y pararse en
su posición inicial. En el esquema siguiente,
se puede apreciar el diagrama de
movimientos y disposición de los elementos
de trabajo.

• En este sistemas se hace una distribución en grupos. En un grupo no
pueden aparecer señales de avance y retroceso para un mismo cilindro.
Aplicado al ejercicio, resulta la siguiente distribución en grupos : Grupo
1: A + B Grupo 2: B - A -
• El circuito se pone en marcha, al accionar el pulsador de inicio, la señal
de presión s4 es llevada al elemento de potencia del cilindro A con lo cual
cambia la posición de esta válvula logrando que el cilindro A salga. Al
termino de su carrera del cilindro A, este acciona la válvula a1
permitiendo que llegue una señal de presión s2 al elemento de potencia
del cilindro B, cambiando de posición a esta válvula con lo cual el cilindro
B comienza su salida. Luego el cilindro al terminar su carrera de salida
acciona b1 y esta hace cambiar de posición de la válvula de potencia, lo
cual permite que el cilindro B retorne. Cuando el cilindro B alcance su
final de carrera de retorno, accionará la válvula b0 y esta se encargará de
cambiarle la posición a la válvula de potencia del cilindro A, con lo cual el
cilindro A inicia su carrera de retorno, al finalizar la carrera de retorno el
cilindro A accionará la válvula a0. De esta manera el ciclo se repetirá
hasta que se deje de pulsar el pulsador de marcha.

SISTEMA SIMPLIFICADO
ETAPA CILINDRO
1 A+ Alimentación de la pieza
2 B+; C+ conformado
3 A- Retorno de abastecimiento
4 A+; B-
Retorno del útil de
conformar y salida vástago
de extracción
5 C-
Retorno del molde de
conformar
6 A- Extracción de la pieza

A B C
m1
A
a0 a1 c0 c1
a1c1
b1
b1

Hidráulica y neumática fundamentos

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