TEMA 5NEUMÁTICA E HIDRÁULICA

SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS

• Son sistemas que emplean fluidos para desarrollar fuerza y realizar movimientos.

MAGNITUDES FÍSICAS QUE INTERVIENEN EN LOS SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS

• PRESIÓN

Se define como la fuerza ejercida por unidad de superficie

P = F/ S

Donde:

P: presión en Pa

F: fuerza en N

S: superficie en m2

En el S.I. se mide en Pascales (Pa)

1 Pa = 1 N/ 1 m2

MAGNITUDES FÍSICAS QUE INTERVIENEN EN LOS SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS

Cuando expresamos la presión es Pa tenemos que utilizar números muy grandes, por eso es más habitual utilizar unidades como Kg/cm2, Bar, mBar, atm, mm Hg etc.

Las equivalencias más habituales serían:

1 Bar = 105 Pa

1 Bar = 1,02 Kg / cm2

1 atm = 101325 Pa = 1,013 Bar = 760 mm Hg

MAGNITUDES FÍSICAS QUE INTERVIENEN EN LOS SISTEMAS NEUMÁTICOS E HIDRÁULICOS

• CAUDAL

Se define como la cantidad de fluido que pasa a través de una sección del circuito por unidad de tiempo. Q = V /t

Donde:

Q: caudal en m3 / s

V: volúmen en m3

t: tiempo en s

En el S.I. se mide en m3 / s, aunque es más habitual utilizar unidades como l/m, l/s, m3 / h etc.

ELEMENTOS DE LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y

NEUMÁTICOSAl igual que en los circuitos eléctricos, en los circuitos hidráulicos y neumáticos se distinguen una serie de elementos en según la función que desempeñan.

ELEMENTO CIRCUITO ELÉCTRICO

CIRCUITO NEUMÁTICO

CIRCUITO HIDRÁULICO

GENERADOR PILA COMPRESOR BOMBA

TRANSPORTE CABLE TUBERÍA TUBERÍA

ACTUADOR BOMBILLA CILINDRO CILINDRO

MANDO Y CONTROL

INTERRUPTOR VÁLVULA VÁLVULA

ELEMENTOS DE LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS Y

NEUMÁTICOS

CIRCUITO NEUMÁTICO• COMPRESOR

Es el elemento que proporciona aire a presión al circuito. El aire sale a presión elevada y pasa a un depósito o acumulador, el cual dispone de un manómetro y de un sistema de seguridad, así como un grifo para purgar el agua generada por la condensación.

COMPRESOR ALTERNATIVO

Está basado en un mecanismo de biela-manivela.Es el más utilizado porque puede fabricarse en distintos tamaños, proporciona diferentes grados de compresión del aire según la aplicación y resulta más económico

CIRCUITO NEUMÁTICO

COMPRESOR ROTATIVO

Está constituido por una cámara de compresión y un rotor. Al girar el rotor, el compresor aspira el aire y lo comprime en la cámara. Existen varios tipos, entre ellos, el compresor de paletas y de tornillo.

CIRCUITO NEUMÁTICOTUBERÍAS

Las tuberías principales del circuito neumático suelen ser de acero o de latón, que se unen mediante soldadura o racores (uniones roscadas), mientras que los tubos de conexión a los distintos receptores suelen ser de polietileno y poliamida y se unen mediante enchufes rápidos.

Distintos tipos de racores y enchufes rápidos para neumática.

CIRCUITO NEUMÁTICOACTUADORES

Existen motores neumáticos y actuadores rotativos para válvulas, pero los actuadores más usuales son los cilindros neumáticos. Según su modo de funcionamiento se dividen en cilindros de simple y de doble efecto.

Actuador rotativo para abrir o cerrar una válvula

Cilindro neumático

CIRCUITO NEUMÁTICOACTUADORES

CILINDRO DE SIMPLE EFECTO

El aire introducido desplaza el pistón y el vástago hacia afuera, al dejar de entrar aire se produce el retroceso mediante un muelle.

CIRCUITO NEUMÁTICOACTUADORES

CILINDRO DE DOBLE EFECTO

Tiene dos orificios para la entrada y la salida del aire, de esta forma cuando el aire entra por detrás del pistón el vástago avanza, mientras que cuando el aire entra por delante del pistón el vástago retrocede.

CIRCUITO NEUMÁTICOELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL

Son las válvulas, que podemos clasificar en distribuidoras, de bloqueo y reguladoras de flujo.

VÁLVULAS DISTRIBUIDORASSe caracterizan por el número de vías u orificios y de posiciones. De esta manera se nombran :Válvula 2/2: dos vías, dos posiciones.Válvula 3/2: tres vías, dos posiciones.Válvula 4/2: cuatro vías, dos posiciones.Válvula 5/2: cinco vías, dos posiciones.Válvula 2/3: dos vías, tres posiciones.Válvula 3/3: tres vías, tres posiciones.Válvula 4/3: cuatro vías, tres posiciones.Válvula 5/3: cinco vías, tres posiciones.

CIRCUITO NEUMÁTICOELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL

VÁLVULAS DISTRIBUIDORASCada posición se representa mediante un cuadrado, mientras que los orificios se representan mediante extremos de líneas, a la izquierda y a la derecha de la válvula se representan las formas de accionamiento y retorno

Ejemplo de válvula 2/2 con accionamiento por pulsador y retorno por muelle.

CIRCUITO NEUMÁTICOELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL

VÁLVULAS DISTRIBUIDORASAsimismo, la entrada y la salida de aire se representa de la siguiente manera:

CIRCUITO NEUMÁTICOELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL

VÁLVULAS DISTRIBUIDORASLas formas de accionamiento tienen la siguiente simbología:

CIRCUITO NEUMÁTICOELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL

VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS

Válvula 2/2

CIRCUITO NEUMÁTICOELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL

VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS

Válvula 3/2

CIRCUITO NEUMÁTICOELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL

VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS

Válvula 5/2

CIRCUITO NEUMÁTICOELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL

VÁLVULAS DISTRIBUIDORAS

Válvula 5/3

CIRCUITO NEUMÁTICOELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL

VÁLVULAS DE BLOQUEO

VÁLVULA ANTIRRETORNO

Permite el paso del aire en un sentido, y lo bloquea en el otro.

CIRCUITO NEUMÁTICOELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL

VÁLVULAS DE BLOQUEO

VÁLVULA DE SIMULTANEIDAD

Realiza la función lógica AND, ya que sólo permite la salida de aire cuando están activas las dos entradas

CIRCUITO NEUMÁTICOELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL

VÁLVULAS DE BLOQUEO

VÁLVULA SELECTORA

Realiza la función lógica OR, hay salida de aire si entra aire por cualquiera de los orificios de entrada

CIRCUITO NEUMÁTICOELEMENTOS DE MANDO Y CONTROL

VÁLVULAS REGULADORAS DE FLUJO

Permite regular el paso del aire en un sentido, mientras que en el sentido contrario el aire circula libremente.

CIRCUITO NEUMÁTICOELEMENTOS DE PROTECCIÓN Y MANTENIMIENTO

-Filtro: Elimina las impurezas del aire.-Lubricador: añade partículas de aceite al aire para disminuir la fricción y facilitar el transporte.-Válvula de escape: expulsa el aire al exterior cuando la presión alcanza el límite permitido.Al conjunto de estos elementos se le llama unidad de mantenimiento y se simboliza de la siguiente forma:

CIRCUITO NEUMÁTICOELEMENTOS DE PROTECCIÓN Y MANTENIMIENTO

Al conjunto formado por compresor, depósito y unidad de mantenimiento, que es común a todos los circuitos neumáticos, lo simbolizamos de la siguiente forma:

De esta manera todos los circuitos neumáticos empiezan por el compresor y el depósito para después pasar a la unidad de mantenimiento, a partír de ahí cada circuito tendrá los elementos de mando y control y actuadores dependiendo de la función que realice.

CIRCUITO NEUMÁTICOELEMENTOS DE PROTECCIÓN Y MANTENIMIENTO

En muchas válvulas neumáticas se añade un silenciador para amortiguar el ruido de los escapes de aire.

CIRCUITO NEUMÁTICOEJEMPLOS DE CIRCUITOS NEUMÁTICOS

Accionamiento de un cilindro de simple efecto mediante una válvula 3/2 accionada por pulsador y con retorno por muelle.

CIRCUITO NEUMÁTICOEJEMPLOS DE CIRCUITOS NEUMÁTICOS

Accionamiento de un cilindro de simple efecto cuando se pulsan simultáneamente dos válvulas.

CIRCUITO HIDRÁULICOPRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS

Los circuitos hidráulicos trabajan con aceite mineral a presiones elevadas, para poder multiplicar la fuerza aplicada se utiliza el principio de Pascal.

PRINCIPIO DE PASCAL

Cuando se aplica una fuerza a un líquido contenido en un recipiente cerrado, la presión se transmite por igual a todos los puntos del líquido.

Como sabemos, la presión es igual a la fuerza entre la superficie:

P = F/S

De esta manera, si tenemos la misma presión, en una superficie pequeña, la fuerza a aplicar será pequeña, mientras si tenemos una superficie grande, la fuerza ejercida será también bastante grande.

CIRCUITO HIDRÁULICOPRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE LOS CIRCUITOS HIDRÁULICOS

De esta manera, en el ejemplo de la figura, aplicando una fuerza F1, relativamente pequeña, y dado que la presión ha de ser la misma, la fuerza F2 será mucho más grande.

CIRCUITO HIDRÁULICOELEMENTOS DE UN CIRCUITO HIDRÁULICO

Los circuitos hidráulicos utilizan elementos muy similares a los circuitos neumáticos, existen fundamentalmente dos diferencias.El sistema generador es ahora una bomba que impulsa el aceite al circuito.El aceite no puede ser evacuado a la atmósfera, sino que todos los elementos han de tener unas tuberías de retorno para llevar el aceite a un depósito, donde será de nuevo bombeado hacia el circuito.

CIRCUITO HIDRÁULICOELEMENTOS DE UN CIRCUITO HIDRÁULICO

BOMBA HIDRÁULICA

Los tipos de bombas más usuales son la bomba de engranajes y la bomba de tornillos.

Tiene bajo rendimiento, es ruidosa y produce mucha vibración, pero es la más utilizada porque es sencilla y económica.

CIRCUITO HIDRÁULICOELEMENTOS DE UN CIRCUITO HIDRÁULICO

BOMBA HIDRÁULICA

Está formada por dos o tres tornillos helicoidales engranados entre sí y una carcasa. Es silenciosa y no produce vibraciones.

CIRCUITO HIDRÁULICOEJEMPLO DE UN CIRCUITO HIDRÁULICO

PLATAFORMA ELEVADORA

Si yo pulso el PS, el aceite entra por la cámara posterior del cilindro, obligando al vástago a retroceder y, por medio del sistema mecánico, la plataforma se eleva.

CIRCUITO HIDRÁULICOEJEMPLO DE UN CIRCUITO HIDRÁULICO

PLATAFORMA ELEVADORA

Si yo pulso el PB, el aceite entra por la cámara anterior del cilindro y obliga al vástago a avanzar, mediante el sistema mecánico la plataforma baja.