2. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
Índice
1. SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS
2. LA NEUMÁTICA
3. LA HIDRÁULICA
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3. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
1. SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS
Como ya se sabe, en la naturaleza existen varios tipos de estados de
la materia, como por ejemplo: Líquido, Gas, Sólido, Plasma y Condensado
de Bose-Einstein.
Los 2 primeros se les suelen denominar genéricamente como fluidos,
y no tienen forma definida. Adoptan la forma del recipiente que las contiene.
El funcionamiento de los sistemas hidráulicos y neumáticos se basa
en aprovechar la energía acumulada y transmitida por un fluido. En el 1er caso
se utiliza un líquido, mientras que en el 2º se utiliza un gas.
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4. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
1. SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS
1.1- CARACTERÍSTICAS
Un fluido encerrado en un recipiente ejerce una fuerza sobre las
paredes del mismo. La relación entre la fuerza (F) que actúa sobre las paredes
de una superficie y el área (S) se denomina presión (P).
Superficie
F
P=
F F S
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5. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
1. SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS
1.1- CARACTERÍSTICAS
Un ejemplo sería la presión sufrida por un submarino:
La presión sufrida por el submarino
será mayor cuanta mayor sea la fuerza
ejercida sobre el. Y esta fuerza aumentara con
Profundidad
F la profundidad ya que depende de la masa de
agua que hay sobre el submarino.
S
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6. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
1. SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS
1.1- CARACTERÍSTICAS
La unidad de presión en el S.I. es el pascal (N/m2). Otras unidades
utilizadas son las siguientes:
1 bar = 105 Pa = 0.987 atm = 750 mmHg
Al tratarse de fluidos, los gases y los líquidos pueden circular
fácilmente a través de tuberías o conducciones. La cantidad de fluido (V) que
atraviesa una sección por unidad de tiempo (t) se denomina caudal (Q). Y se
obtiene de la siguiente forma:
V
Q=
t
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7. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
La Neumática es la rama de la ciencia y la técnica que se ocupa del
estudio de las propiedades y aplicaciones de aire comprimido.
La utilidad del aire comprimido es algo conocido desde la antigüedad.
Uno de los primeros tratados sobre sistemas neumáticos fue el atribuido a
Herón de Alejandría y titulado Pneumatica, que data del siglo I.
Pero realmente se empezó a utilizar el aire comprimido para el control
de procesos, principalmente de tipo industrial, fue a partir de 1950.
Herón de Alejandría
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8. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.1- AIRE COMO FLUIDO PRINCIPAL
El aire comprimido se obtiene directamente a partir del aire
atmosférico. La tierra está envuelta en una capa gaseosa que constituye la
atmósfera.
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9. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.1- AIRE COMO FLUIDO PRINCIPAL
El aire comprimido se obtiene directamente a partir del aire
atmosférico. La tierra está envuelta en una capa gaseosa que constituye la
atmósfera.
La presión debida a esta masa de gas se conoce con el nombre de
presión atmosférica (el valor que, a nivel del mar es de 1 atm = 101.300
Pa)
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10. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.1- AIRE COMO FLUIDO PRINCIPAL
La presión por tanto es la fuerza que ejerce el aire que está sobre
nosotros:
P
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11. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.1- AIRE COMO FLUIDO PRINCIPAL
Al comprimir, y aumentar, la presión del aire, éste acumula una
energía que podrá ser convertida posteriormente en energía mecánica para
producir un trabajo. Estos sistemas neumáticos suelen emplear aire
comprimido del orden de 6 bar.
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12. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.1- AIRE COMO FLUIDO PRINCIPAL
Las ventajas de usar el aire comprimido frente a la utilización de
otros gases son:
• Se puede comprimir tanto en tuberías como en recipientes de forma no
peligrosa ni explosiva.
• No genera sobrepresiones, pudiéndose regular fácilmente y de forma
continua.
• Los cambios de temperatura no alteran sustancialmente sus
características de volumen y densidad.
• Su adquisición no requiere coste alguno.
• El aire comprimido es limpio, por lo que resulta adecuado en circuitos
empleados por ejemplo, en la industria de la alimentación.
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13. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.2- LEYES DE LOS GASES IDEALES
Para estudiar las aplicaciones del aire comprimido se considera que
se comporta como un gas ideal. Podemos decir que:
Un gas ideal posee moléculas que se encuentran muy
separadas unas de otras, por tanto, el gas se puede
comprimir o expandir con facilidad.
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14. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.2- LEYES DE LOS GASES IDEALES
Este tipo de gases cumplirán las siguientes leyes:
• Ley de Boyle-Mariotte: A temperatura constante, el producto de la
masa del gas por la presión del mismo se mantiene constante.
P ⋅ V = cte ⇒ P ⋅V1 = P2 ⋅V2
1
• P1 y V1 son los valores iniciales
• P2 y V2 son los valores finales
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15. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.2- LEYES DE LOS GASES IDEALES
Este tipo de gases cumplirán las siguientes leyes:
• Ley de Gay-Lussac: A presión constante, el cociente entre el volumen
de un masa de gas y su temperatura se mantiene constante.
V V1 V2
= cte ⇒ =
T T1 T2
• T1 y V1 son los valores iniciales
• T2 y V2 son los valores finales
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16. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.2- LEYES DE LOS GASES IDEALES
Este tipo de gases cumplirán las siguientes leyes:
• Ecuación de estado de los gases ideales: Se obtiene a a partir de la
combinación de las dos leyes enunciadas anteriormente.
P ⋅V P ⋅ V1 P2 ⋅ V2
= cte ⇒ 1
=
T T1 T2
• T1 , P1 y V1 son los valores iniciales
• T2 , P2 y V2 son los valores finales
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17. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.2- LEYES DE LOS GASES IDEALES
Este tipo de gases cumplirán las siguientes leyes:
• Ecuación de estado de los gases ideales: Este producto es igual al
producto de dos números, n (número de moles) y R (constante propia
de los gases). De tal forma que la ecuación quedaría:
P ⋅V P ⋅ V1 P2 ⋅ V2
= n⋅R ⇒ 1
= = n⋅R
T T1 T2
atm ⋅ l
R = 0.082
mol ⋅ K
n = número de moles
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19. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.3- ESQUEMA BÁSICO DE UN SISTEMA NEUMÁTICO
El esquema básico de un sistema constituido por un circuito
neumático es el siguiente:
Aire
Compresor
El compresor aspira el aire
atmosférico, aumentando su presión
y generando aire comprimido.
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20. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.3- ESQUEMA BÁSICO DE UN SISTEMA NEUMÁTICO
El esquema básico de un sistema constituido por un circuito
neumático es el siguiente:
Aire
Compresor Conducciones
Este aire alimenta el resto
de la instalación a través de un
conjunto de conducciones diseñadas
para tal fin.
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21. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.3- ESQUEMA BÁSICO DE UN SISTEMA NEUMÁTICO
El esquema básico de un sistema constituido por un circuito
neumático es el siguiente:
Aire
Compresor Conducciones Válvulas
La circulación del aire
comprimido se controla a través de
un conjunto de válvulas.
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22. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.3- ESQUEMA BÁSICO DE UN SISTEMA NEUMÁTICO
El esquema básico de un sistema constituido por un circuito
neumático es el siguiente:
Aire
Compresor Conducciones Válvulas Actuadores
Las válvulas regulan el funcionamiento
de los actuadores, en los que se transforma la
energía acumulada por el aire comprimido en
energía mecánica.
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23. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.3- ESQUEMA BÁSICO DE UN SISTEMA NEUMÁTICO
El esquema básico de un sistema constituido por un circuito
neumático es el siguiente:
Aire
Compresor Conducciones Válvulas Actuadores
El proceso final depende del sistema
mecánico sobre el que actúe, ya sea un martillo
Proceso
neumático, etc.
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24. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.4- COMPONENTES DE LOS CIRCUITOS NEUMÁTICOS
Los elementos principales que componen un circuito neumático
son:
• COMPRESORES: El aire comprimido se obtiene a partir de una
máquina que se llama compresor.
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25. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.4- COMPONENTES DE LOS CIRCUITOS NEUMÁTICOS
Los elementos principales que componen un circuito neumático
son:
• COMPRESORES
• CONDUCCIONES: El aire alimenta el resto de la instalación a través
de un conjunto de conducciones diseñadas para ese fin.
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26. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.4- COMPONENTES DE LOS CIRCUITOS NEUMÁTICOS
Los elementos principales que componen un circuito neumático
son:
• COMPRESORES
• CONDUCCIONES
• VÁLVULAS: La circulación del aire comprimido se controla a través de
un conjunto de válvulas.
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27. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.4- COMPONENTES DE LOS CIRCUITOS NEUMÁTICOS
Los elementos principales que componen un circuito neumático
son:
• COMPRESORES
• CONDUCCIONES
• VÁLVULAS
•ACTUADORES: Son regulados por las válvulas, transforman la energía
acumulada por el aire comprimido en energía mecánica.
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28. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.5- DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO
El aire comprimido producido en el compresor se distribuye hacia el
resto de los elementos que configuran el sistema a través de un conjunto de
tuberías. Este conjunto de tuberías constituye una red o circuito de aire
comprimido.
Las redes utilizadas se dividen en dos tipos:
• Red Abierta: La tuberías que alimentan los diferentes actuadores
están en contacto con la presión atmosférica. Se suelen utilizar
para limpieza de alta presión o trabajos similares.
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29. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.5- DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO
El aire comprimido producido en el compresor se distribuye hacia el
resto de los elementos que configuran el sistema a través de un conjunto de
tuberías. Este conjunto de tuberías constituye una red o circuito de aire
comprimido.
Las redes utilizadas se dividen en dos tipos:
• Red Cerrada: Los circuitos de esta red están estancos, es decir,
manteniendo en su interior aire a presión sin estar en contacto con
el aire.
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30. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
2. LA NEUMÁTICA
2.5- DISTRIBUCIÓN DEL AIRE COMPRIMIDO
Generalmente suelen existir en los circuitos neumáticos un conjunto
de elementos destinados a acondicionar el aire comprimido que circula por la
red de distribución. Algunos son:
• Filtros: Se encargan de eliminar las impurezas que pudiera
arrastrar el aire, ya que el aire procede de la atmósfera.
• Reguladores de presión: Mantienen el valor de la presión
constante en todo el circuito.
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31. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
3. LA HIDRÁULICA
Los sistemas hidráulicos son semejantes a los neumáticos descritos
anteriormente, pero en lugar de emplear aire comprimido utilizan un liquido,
normalmente aceite, para acumular energía y posteriormente transformarlo en
energía mecánica. Por esta razón se suelen llamar sistemas oleohidráulicos.
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32. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
3. LA HIDRÁULICA
Los sistemas hidráulicos son semejantes a los neumáticos descritos
anteriormente, pero en lugar de emplear aire comprimido utilizan un liquido,
normalmente aceite, para acumular energía y posteriormente transformarlo en
energía mecánica. Por esta razón se suelen llamar sistemas oleohidráulicos.
Los automatismos hidráulicos disponen también de dispositivos
destinados a aumentar la presión del aceite, denominados bombas
hidráulicas, cuya misión es muy parecida a los compresores neumáticos.
Las principales diferencias existentes con respecto a los sistemas
neumáticos provienen de las particularidades que presenta el trabajar con un
líquido en lugar de con un gas. Los líquidos, a diferencia de los gases, son
prácticamente incompresibles.
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33. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
3. LA HIDRÁULICA
La presión que ejerce el líquido sobre las paredes de un recipiente se
denomina presión hidrostática y actúa igual en todas las direcciones dentro del
líquido. Esta característica se expresa en la ley de Pascal, que se enuncia así:
LA PRESIÓN EJERCIDA POR UN LÍQUIDO EN REPOSO SE
TRANSMITE INTEGRAMENTE A TODOS LOS PUNTOS DEL LÍQUIDO.
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34. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
3. LA HIDRÁULICA
F1 F2
F1
P1 =
S1 S2 S1
P1= P2
F2
P2 =
AGUA S2
F1 F2
=
S1 S2
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35. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
3. LA HIDRÁULICA
Otra diferencia fundamental entre los sistemas neumáticos y las
hidráulicos es que en estos últimos el sistema de distribución necesariamente
tienen que ser cerrado. Si fuera abierto habría fugas.
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36. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
3. LA HIDRÁULICA
La Ley de continuidad de los fluidos incompresibles intenta
explicarnos el comportamiento de los líquidos en el seno de un circuito
hidráulico. Esta ley nos dice que:
EL CAUDAL DE UN FLUIDO INCOMPRESIBLE SE MANTIENE
CONSTANTE EN LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS QUE TENGAN SUS
COMPONENTES CONECTADOS EN SERIE
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37. COLEGIO DIVINA PROVIDENCIA TEMA : HIDRAULICA Y NEUMATICA
3. LA HIDRÁULICA
Ley de Continuidad
S1
S2
V2
V1
Q1 = Q2 = constante
S1
S1 .V 1 = S2 .V 2 V2 = . V1
S2
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