Idea clave: Muchos sistemas funcionan gracias a un fluido (gas o líquido) que, sometido a una presión, mueve un elemento para realizar un trabajo. A mayor presión → mayor fuerza.
💨 Circuito Neumático
Emplea aire comprimido para funcionar. El aire es abundante, limpio y fácil de almacenar. También es resistente a la oxidación y presenta propiedades lubricantes.
💧 Circuito Hidráulico
Usa aceite mineral (circuito oleohidráulico). Trabaja a presiones mayores y desarrolla fuerzas más intensas. Es más silencioso, pero el aceite es contaminante y costoso.
Comparativa de elementos funcionales
Función
Circuito Eléctrico
Circuito Neumático
Circuito Hidráulico
Generador de energía
Pila
Compresor
Bomba
Transporte
Cables/hilos
Tuberías
Tuberías
Actuador
Bombilla / motor
Cilindro
Cilindro
Mando y control
Interruptor
Válvula
Válvula
P
¿Qué es la presión?
Definición: La presión es la fuerza ejercida por unidad de superficie.
P = F / S → F = P · S
Unidades
La unidad de presión en el S.I. es el pascal (Pa)
1 Pa = 1 N / 1 m²
También se usan: bar, atm, psi
⚡
Principio de Pascal y Caudal
Principio de Pascal
Al aplicar una fuerza a un líquido contenido en un recipiente cerrado, la presión se transmite por igual a todos los puntos del líquido, con independencia de la forma del recipiente.
P₁ = P₂ → F₁/S₁ = F₂/S₂
Concepto de Caudal (Q)
El caudal es la cantidad de fluido que pasa a través de una sección del circuito por unidad de tiempo.
Se mide en litros/segundo
Q = Volumen de fluido / Tiempo
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Componentes del Circuito Neumático
🔋 El Compresor
Es el elemento generador de energía. Proporciona aire a presión al circuito. El aire sale a alta presión y pasa a un depósito o acumulador.
Dispone de: ManómetroSistema de seguridadGrifo de purga
Tipo
Descripción
Alternativo
Sistema biela-manivela (similar al motor de un coche). Alrededor del pistón hay aletas de refrigeración para enfriar el aire (180 ºC).
Rotativo
Cámara de compresión con rotor. Variantes: de paletas y de tornillo. No produce vibraciones.
🔩 Las Tuberías
Material y características
Fabricadas en acero, latón, polietileno o poliamida
Unión por: soldadura, racores roscados, de acero o plástico
La línea principal debe tener una pendiente de 1,5° en el sentido de circulación
⚡ Los Actuadores
Transforman la energía recibida en otro tipo de energía para realizar una acción concreta.
Rotativos
Son motores que producen el movimiento rotativo de un eje.
Alternativos
Simple efecto: El aire introduce/desplaza el émbolo. El retroceso se realiza mediante un muelle.
Doble efecto: El aire actúa en ambos sentidos (avance y retroceso).
🛡
Elementos de Protección y Mantenimiento
Elemento
Función
Secador
Reduce la cantidad de vapor de agua en el aire.
Filtro
Elimina las impurezas del aire.
Lubricador
Añade partículas de aceite para disminuir la fricción.
Válvula de escape
Expulsa el aire cuando la presión alcanza el límite permitido.
Unidad de mantenimiento
Conjunto formado por filtro, lubricador y válvula de escape.
Silenciador
Situado en la salida del circuito. Disminuye el ruido. Se representa con el símbolo ∇.
Conjunto neumático: El conjunto formado por el compresor, el depósito y la unidad de mantenimiento.
🚪
Las Válvulas
Son los elementos de mando y control que permiten o impiden la entrada de aire.
Válvulas Distribuidoras
Se caracterizan por el número de vías (orificios) y posiciones.
Válvula 2/2
2 vías y 2 posiciones. Se usa en cilindros de simple efecto.
2 vías2 posiciones
Válvula 4/2
4 vías y 2 posiciones. Se usa con cilindros de doble efecto.
4 vías2 posiciones
Notación: En una válvula X/Y → X = número de vías, Y = número de posiciones.
Una válvula 3/2 tiene 3 vías y 2 posiciones.
Una válvula 5/2 tiene 5 vías y 2 posiciones (para cilindros de doble efecto).
Válvulas Reguladoras de Flujo
Funcionamiento
Controlan el paso del aire en un sentido (posición 1→2), mientras que en el sentido contrario (posición 2→1) el aire circula libremente.
Permiten controlar la velocidad del émbolo en el cilindro.
Válvulas de Bloqueo
Válvula Antirretorno
Permite el paso del aire en un sentido y lo impide en el contrario.
Válvula de Simultaneidad (Y)
Solo permite la salida cuando están activas las dos entradas. La parte central en "H" es móvil. Realiza la función lógica AND.
Válvula Selectora (O)
Habrá señal de salida si entra aire por cualquiera de las dos entradas (X o Y). Realiza la función lógica OR.
Tipos de Accionamiento
Las válvulas pueden accionarse de distintas formas
Por pulsador
Acción manual puntual
Por rodillo
Accionado al pasar un objeto
Por pulsador con enclavamiento
Queda fijo al pulsarlo
Por electroimán
Accionado eléctricamente
Por palanca / general / pedal
Accionamiento manual
Por aire comprimido
Accionado neumáticamente
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¿Cómo se diseñan los circuitos neumáticos?
Los casos más convencionales utilizan válvulas distribuidoras 3/2 y 5/2, de simultaneidad o temporizadoras.
Uso de la Válvula Distribuidora 3/2
Ejemplo: Máquina aplasta-latas
Al accionar el pulsador, la válvula 3/2 cambia de posición y permite el paso del aire por las vías 1 y 2 desde el compresor al cilindro de simple efecto. El émbolo y el vástago avanzan y aplastan la lata. Al soltar, el muelle recupera la posición inicial.
🔎 Para controlar la velocidad → se añade una válvula reguladora de flujo.
Uso de la Válvula 5/2 (puerta)
Circuito de apertura/cierre de puerta
Para controlar apertura y cierre se usa un cilindro de doble efecto y una válvula 5/2.
Funcionamiento:
Al accionar el pulsador 3/2 (izquierda) → el aire pasa por vías 1 y 2 → activa la válvula 5/2
La válvula 5/2 permite el aire por las vías 1 y 4 → llega al cilindro de doble efecto
El vástago avanza lentamente gracias a la válvula reguladora de flujo (derecha)
Al soltar el pulsador 3/2 (derecha) → el vástago retrocede, también lentamente
Válvula Temporizadora
Composición: Válvula 3/2 + regulador de flujo + depósito de aire. Permite que la puerta se abra y se cierre automáticamente después de unos segundos.
Funcionamiento
Al entrar aire por el orificio 12, se va acumulando en el depósito
Cuando alcanza la presión necesaria → activa la válvula 3/2
El regulador de flujo controla la cantidad de aire → controla el tiempo de activación
Al no entrar aire por el orificio 12 → la válvula 3/2 recupera su posición original
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Circuitos Hidráulicos
Los sistemas hidráulicos no utilizan aire, sino un líquido (aceite mineral) que permite intensificar la fuerza. También se llaman circuitos oleohidráulicos.
🔋 Bomba Hidráulica
Función
La bomba proporciona energía al fluido (equivale al compresor). El fluido sale del depósito, es sometido a presión elevada e impulsado a lo largo del circuito.
Tipo
Descripción
Bomba de engranajes
La más sencilla y empleada. Bajo rendimiento. La más económica.
Bomba de tornillos
2 o 3 tornillos helicoidales. Silenciosa, no produce vibraciones.
Elementos de Protección y Mantenimiento (hidráulica)
Elemento
Función
Filtro
Elimina partículas sólidas del fluido.
Válvula de alivio
Permite su reutilización y evita la contaminación por vertido de residuos.
Depósito de recogida
Recoge el líquido a la salida.
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Diseño: Plataforma Elevadora
Una de las aplicaciones más utilizadas de los circuitos hidráulicos es el montacargas o plataforma elevadora.
Con 2 pulsadores (PB y PS)
Al accionar PS → válvula 3/2 (derecha) cambia + bomba envía aceite → vástago avanza → plataforma SUBE
Al accionar PB → válvula 3/2 (izquierda) cambia → aceite regresa al depósito → plataforma BAJA
Con 4 pulsadores (dentro y fuera)
Incorpora válvulas selectoras para poder accionar el sistema desde dos puntos externos y también desde dentro
Cada válvula selectora emite señal si entra fluido por una u otra entrada (lógica OR)
✏️
Ejercicios de Práctica
Escribe tu respuesta y luego pulsa "Ver solución" para comprobarla.
🧠 Test de comprensión
1
¿Cuál es la unidad de presión en el Sistema Internacional?
2
Una válvula 5/2 tiene…
3
¿Qué componente del circuito neumático realiza la función equivalente a la bomba en un circuito hidráulico?
4
La válvula de simultaneidad realiza la función lógica…
5
¿Qué elemento del conjunto neumático elimina las impurezas del aire?
🔢 Problemas Numéricos
6
Cálculo de presión
Un pistón de 20 mm de diámetro soporta una fuerza de 1200 N. ¿Cuál es la presión ejercida sobre el fluido?
Resolución:
Diámetro = 20 mm = 0,02 m → Radio = 0,01 m
S = π · r² = π · (0,01)² ≈ 3,14 × 10⁻⁴ m²
P = F / S = 1200 / 3,14×10⁻⁴ ≈ 3,82 × 10⁶ Pa ≈ 3,82 MPa
7
Principio de Pascal – Prensa hidráulica
En una prensa hidráulica, F₁ = 10 N y S₁ = 20 cm². Si S₂ = 1 m², ¿cuál es la fuerza F₂?
Resolución (Principio de Pascal):
P₁ = P₂ → F₁/S₁ = F₂/S₂
S₁ = 20 cm² = 20 × 10⁻⁴ m² = 0,002 m²
F₂ = F₁ × (S₂/S₁) = 10 × (1 / 0,002) = F₂ = 5000 N
8
Fuerza sobre un pistón
Un pistón de radio 2 cm está sometido a una presión de 3000 Pa. ¿Qué fuerza ejerce sobre el pistón?
Resolución:
Radio = 2 cm = 0,02 m
S = π · (0,02)² ≈ 1,257 × 10⁻³ m²
F = P · S = 3000 × 1,257×10⁻³ ≈ F ≈ 3,77 N
9
Caudal hidráulico
Calcula el caudal de un circuito hidráulico teniendo en cuenta que el volumen que atraviesa una sección del circuito en 30 min es de 3 h·L (hectolitros).
Resolución:
Q = Volumen / Tiempo
Volumen = 3 hL = 300 L
Tiempo = 30 min = 1800 s
Q = 300 L / 1800 s ≈ Q ≈ 0,167 L/s
💬 Preguntas de Desarrollo
10
Diferencias entre circuito neumático e hidráulico
Explica al menos 3 diferencias entre los circuitos neumáticos e hidráulicos.
Aspectos clave:
1. Fluido: Neumático usa aire; hidráulico usa aceite mineral.
2. Presión: Hidráulico trabaja a presiones más elevadas y genera fuerzas mayores.
3. Ruido: Hidráulico es más silencioso.
4. Contaminación: El aceite es contaminante; el aire no lo es.
5. Velocidad: El neumático puede alcanzar velocidades que el hidráulico no permite.
11
La válvula temporizadora
Describe los componentes de una válvula temporizadora y explica para qué sirve en el circuito de apertura de una puerta.
Componentes: Válvula 3/2 + regulador de flujo + depósito de aire.
Función: Permite que la puerta se abra al pulsar y se cierre automáticamente tras un tiempo predeterminado. El regulador de flujo controla cuánto aire entra al depósito y, por tanto, cuánto tarda en activarse la válvula 3/2, determinando el tiempo de cierre.
12
Componentes del conjunto neumático
¿Qué tres elementos forman el conjunto neumático? Describe la función de cada uno.
1. Compresor: Genera el aire comprimido y lo almacena en el depósito a la presión necesaria. 2. Depósito: Almacena el aire comprimido para garantizar el suministro continuo. 3. Unidad de mantenimiento: Conjunto de filtro + lubricador + válvula de escape, que protege el circuito y prolonga su vida útil.