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MANTENIMIENTO ELÉCTRICO Y MECÁNICO

Neumática e hidráulica

Módulo 2

Autor: Método Estudios Consultores, S.L.U. Edita: Método Estudios Consultores, S.L.U. “Queda rigurosamente prohibida, sin la autorización escrita del editor, la reproducción parcial o total de esta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidos la reprografía y el tratamiento informático, y la distribución de ejemplares mediante alquiler o préstamo públicos”. © 2013 Método Estudios Consultores, S.L.U.

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Módulo 2. Neumática e hidráulica

índice Unidad 1. Conocimientos de neumática. ....................................................................... 4

1. Unidades de medida. ....................................................................................................................... 42. Símbolos neumáticos. Normalización. ...........................................................................................53. Producción del aire comprimido. ................................................................................................. 11

3.1. Principios físicos y leyes. ....................................................................................................... 123.2. Sistema de producción de aire. ............................................................................................ 143.3. Sistema de utilización. .......................................................................................................... 15

4. Preparación y distribución del aire comprimido. ...................................................................... 164.1. Compresor neumático. .......................................................................................................... 164.2. Distribución del aire. .............................................................................................................. 19

5. Equipos de control de la energía neumática; válvulas. ............................................................ 205.1. Válvulas de distribución. ....................................................................................................... 205.2. Válvulas de bloqueo. .............................................................................................................. 235.3. Válvulas de regulación. .......................................................................................................... 245.4. Válvula secuencial. ................................................................................................................. 25

6. Actuadores neumáticos; cilindros. ............................................................................................. 266.1. Cilindros. ................................................................................................................................... 266.2. Unidad de tratamiento del aire. ........................................................................................... 28

7. Tuberías y accesorios. ................................................................................................................... 317.1. Materiales para la tubería. ..................................................................................................... 337.2. Accesorios. Sistemas de conexión. ...................................................................................... 34

8. Tipos de esquemas. ....................................................................................................................... 368.1. Esquemas neumáticos. .......................................................................................................... 37

9. Ejemplos de aplicación neumática y electroneumática. ......................................................... 3810. Instalación y mantenimiento. .................................................................................................... 39

10.1. Unidad de mantenimiento. ................................................................................................. 40Unidad 2. Conocimientos de hidráulica. ...................................................................... 42

1. Introducción. ................................................................................................................................... 422. Símbolos hidráulicos. ..................................................................................................................... 433. Bombas hidráulicas. ....................................................................................................................... 48

3.1. Tipos de bombas hidráulicas. ................................................................................................ 484. Centrales hidráulicas. .................................................................................................................... 495. Actuadores hidráulicos. ................................................................................................................ 49

5.1. Actuadores lineales (cilindros). ............................................................................................ 495.2. Actuadores rotativos (motores). ......................................................................................... 50

6. Válvulas. .......................................................................................................................................... 517. Elementos auxiliares de instalación. .......................................................................................... 528. Esquemas. ....................................................................................................................................... 529. Ejemplos de aplicación hidráulica. .............................................................................................. 5310. Instalación y mantenimiento. .................................................................................................... 55

Unidad 3. Manipulación y control de fluidos. .............................................................. 571. Tuberías; símbolos; clases; marcado. ......................................................................................... 572. Aislamiento térmico de tuberías. ................................................................................................ 58

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3. Elementos de anclaje y fijación. .................................................................................................. 584. Bombas y electrobombas. ............................................................................................................ 59

4.1. Electrobomba. ......................................................................................................................... 605. Bombas dosificadoras. .................................................................................................................. 606. Válvulas de control. ....................................................................................................................... 61

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UNIDAD 1. CONOCIMIENTOS DE NEUMÁTICA. 1. Unidades de medida.

Para la aplicación práctica de los accesorios neumáticos, es necesario estudiar las leyes

naturales relacionadas con el índice comportamiento del aire como gas comprimido y las medidas físicas que se utilizan normalmente. El Sistema Internacional de Unidades está aceptado en todo el mundo desde 1960, pero EEUU, el Reino Unido y Japón siguen utilizando en gran medida el sistema legal de pesas y medidas.

Magnitud Símbolo Unidad SI Nombre

Masa m kg kilogramo

Longitud L m metro

Tiempo t s segundo

Temperatura absoluta T ºK Grado Kelvin

Temperatura t,θ ºC Grado Celsius

Unidades básicas

Unidades relacionadas con el aire comprimido

Magnitud Símbolo Unidad SI Nombre

Presión P Pa Pascal

Volumen estándar Vn m3 Metro cúbico estándar

Gasto volumétrico Q m3· s-1 Metro cúbico por segundo

Energía, Trabajo E,W J Joule

Potencia P W Vatio

Unidades S.I. utilizadas en los sistemas neumáticos

Para numerar las unidades por potencias de diez, más grandes o más pequeñas que las unidades arriba indicadas, fue acordada una serie de prefijos que se enumeran en la siguiente tabla:

Potencia Prefijo Símbolo

10-1 deci d

10-2 centi c

10-3 mili m

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Potencia Prefijo Símbolo

10-6 micro µ

101 Deca da

102 Hecto h

103 Kilo k

106 Mega M

Preposiciones para potencias de die

2. Símbolos neumáticos. Normalización. Aunque existe una estandarización de símbolos, no todos los fabricantes la respetan. Algunos de los símbolos estándar, según las normativas ISO/DIN y Cetop, se muestran en la siguiente tabla.

SIMBOLO DEFINICIÓN CONCEPTO

Línea de trabajo Tubo que lleva aire

Línea de mando Tubo que lleva el aire de mando

Línea de conjunto

La línea delimita a los elementos de un conjunto

Conexión Unión de tubos

Enchufe rápido

Unión de tubos con válvulas de retención

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Acumulador

Recipiente que almacena aire a presión

Filtro Elemento para limpiar el aire del

circuito

Purga manual Elemento que recoge las

condensaciones de agua del circuito

Purga automática

Elemento que recoge automáticamente las

condensaciones

Filtro con purga Elemento de filtro con purga

Secador Elemento que quita el agua del

aire

Lubricador Elemento que vaporiza

lubricante en el aire para lubricar otros elementos

Compresor Produce energía neumática

Cilindro simple Cilindro con muelle de retorno

7



Cilindro simple Cilindro con retorno externo

Cilindro doble Cilindro con dos

carreras(sentidos)

Multiplicador de presión

Elemento que aumenta la presión en la cámara Y.

Válvula, símbolo general

Flechas: sentido del aire Líneas: conexiones

Trazo cruzado: conductos cerrados

Escape Escape simple sin tubo de

conexión

Escape Escape con tubo de conexión

Escape Escape con elemento

silenciador

Válvula 2/2 Válvula de dos posiciones, en una bloquea y en la otra deja

pasar el aire

Válvula 2/2 NC Válvula que estando en reposo

obstruye el paso del aire

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Válvula 2/2 NA Válvula que estando en reposo

deja pasar el aire

Válvula 2/2 biestable

Válvula con dos posiciones estables

Válvula 3/2 NC Válvula en estado de reposo

esta tarada

Válvula 3/2 NA Válvula en estado de reposo

esta comunicada

Válvula,3/2 biestable.

Válvula estable en todas sus posiciones.

Válvula 5/2 monoestable

Válvula en reposo tiene la posición derecha

Aislamiento Grifo

Mando manual Símbolo general.

Pulsador Pulsador manual

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Electroimán Electroimán de una bobina

Electroimán doble

Electroimán con dos bobinas de igual sentido.

Electroimán doble

Electroimán con dos bobinas de sentido inverso

Accionamiento directo por

presión Presión

Accionamiento directo por depresión

Depresión

Accionamiento directo

Por diferencia de superficies

Antirretorno El aire solo pasa en un sentido

Selección de circuito

Selecciona entre dos puntos

Simultáneo Activando las dos entradas

tenemos una salida

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Escape rápido Evacua el aire

Regulador de caudal

Limita la salida de aire

Regulador de caudal

Ajustable

Regulador unidireccional

Regula el caudal en un solo sentido

Válvula limitadora

Limita la presión

Reductora Reduce la presión de entrada

teniendo en la salida una presión constante

Llave de paso Símbolo general

Manómetro Mide la presión

Divisor de caudal Divide el caudal

equitativamente

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Manorreductor de presión

Regula la presión de salida a un valor fijado

Selector de circuitos

Dependiendo de la entrada selecciona un circuito u otro

Válvula de seguridad de

presión

Alivia el exceso de presión por medio de la descarga a tanque

3. Producción del aire comprimido. La neumática es la tecnología capaz de hacer uso del aire comprimido para automatizar procesos, generalmente industriales. El aire comprimido es un aire que está bajo una influencia superior al aire atmosférico, es decir, su presión es superior. Su composición química es de oxigeno, anhídrido carbónico, vapor de agua y nitrógeno. Esta composición química implica:

a. Nula volatilidad, deflagración o explosividad. b. El vapor de agua oxida los elementos mecánicos de los circuitos neumáticos. c. Baja sensibilidad del aire al aumento de la temperatura. d. La viscosidad del aire incrementa con la presión, aumentando el rozamiento de los

elementos mecánicos y disminuyendo el rendimiento óptimo de la instalación neumática. Los límites óptimos de presión para trabajar con aire, están entre 6 y 8 bar.

e. Al necesitar un aire con una presión superior a la atmosférica, es una tecnología más cara que la eléctrica para producir trabajo efectivo.

f. El aire comprimido además de transmitir vapor de agua, puede transmitir otro tipo de sustancias también perjudiciales para el equipo neumático. Dotando al aire de partículas de aceite en suspensión, estaremos engrasando los elementos mecánicos del circuito neumático. Dotando al circuito neumático de filtros se recoge la suciedad del aire.

g. Al poder limpiar el aire comprimido la neumática emerge como una tecnología ideal para sectores como la alimentación o la farmacológica, frente a otra tecnología como puede ser la hidráulica, ésta es bastante más sucia en todos los sentidos. El aire se puede extraer al exterior, mientras que el aceite hay que recogerlo.

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h. El circuito principal de suministro de aire comprimido, no debe sobrepasar los 1000 metros, porque aumentaría considerablemente las pérdidas.

i. Es aconsejable usar un sistema de almacenamiento de aire comprimido, sobre todo, en largas distancias, de esta forma se elimina las posibles fluctuaciones que podamos tener en el circuito neumático a consecuencia de la distancia, de pequeños vaivenes del compresor, etc.

3.1. Principios físicos y leyes. Las principales leyes utilizadas son las referidas a:

I. Las diferentes presiones, atmosférica, relativa y absoluta. II. El teorema de hidrostática.

III. Las diferentes leyes de los gases ideales. Presión La presión es el cociente entre la fuerza normal que incide sobre una superficie o cuerpo y el valor del cuerpo o la superficie.

SF

=P

Existen varios tipos de presión:

• Presión atmosférica: es la presión que ejerce la atmósfera sobre todos los cuerpos de la tierra o que están en el interior de la atmósfera. Torricelli realizó un experimento que consistía en verter mercurio en un tubo de vidrio, colocó el tubo de vidrio en una cubeta rellena de mercurio, dejando la parte abierta del tubo dentro de la cubeta y la parte cerrada en el exterior de la cubeta. Al hacerlo sobre el nivel del mar, la altura del mercurio alcanzaba los 760mm. A este valor se le denominó 1 atmósfera.

• Presión absoluta y relativa: es la presión que soporta un sistema respecto al cero absoluto.

o Sobrepresión: la presión absoluta debe ser superior a la presión

atmosférica. o Depresión: la presión absoluta es inferior a la presión atmosférica.

Tanto la presión absoluta (Pab) como la presión relativa (Pr) están en función de la presión atmosférica (P0):

r0ab P+P=P

Peso específico Se denomina peso específico de un gas o líquido al peso de la unidad de su volumen.

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Tanto la temperatura como la presión influyen en el peso específico, por este motivo se acostumbra a indicar éstos valores cuando se da el valor del peso específico, normalmente en Kg/m3 o en gr/cm3.

VP

=y

Ley de Boyle-Mariotte A una temperatura constante, los volúmenes ocupados por una misma masa gaseosa son inversamente proporcionales a las presiones que soportan.

2211 V•P=V•P=K

Los gases son elásticos y se pueden comprimir, los líquidos no. Los gases cuando están encerrados tienden a ocupar el mayor espacio posible y ejercen una presión sobre el recipiente que ocupan. Aumentando la presión disminuimos el volumen. Ley de Gay-Lussacc Un gas con presión constante, tiene un volumen directamente relacionado con su temperatura.

2

2

1

1

TV

=TV

Ley de Amonton Un gas con un volumen constante, su presión absoluta varía proporcionalmente con su temperatura.

2

1

2

1

TT

=PP

Ley de Poisson Si no existe intercambio de calor con el entorno, la relación existente entre la presión absoluta y el volumen que ocupa un gas, viene expresado por la fórmula:

k00

k V•P=V•P

K → es función de la presión y la temperatura.

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Gases ideales El comportamiento de los gases es bastante más simple que el de los fluidos, por ello se puede predecir fácilmente su comportamiento en el presente y en el futuro de un gas cualquiera. La composición química del aire comprimido, hace que lo podamos tratar como un gas ideal. Usando éstas leyes, se llega a la siguiente fórmula:

TV•P

=TV•P

0

00

3.2. Sistema de producción de aire. Los cilindros neumáticos, los actuadores de giro y los motores de aire suministran la fuerza y el movimiento a la mayoría de los sistemas de control neumático para sujetar, mover, formar y procesar el material. Para accionar y controlar estos actuadores, se requieren otros componentes neumáticos, por ejemplo unidades de acondicionamiento de aire para preparar el aire comprimido y válvulas para controlar la presión, el caudal y el sentido del movimiento de los actuadores. Un sistema neumático básico se compone de dos secciones principales:

• El sistema de producción y distribución del aire. • El sistema de consumo del aire o utilización.

Las partes componentes del sistema de producción y distribución y sus funciones principales son:

• Compresor (1): el aire aspirado a presión atmosférica se comprime y entrega a presión más elevada al sistema neumático. Se transforma así la energía mecánica en energía neumática.

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• Motor eléctrico (2): suministra la energía mecánica al compresor. Transforma la energía eléctrica en energía mecánica.

• Presostato (3): controla el motor eléctrico detectando la presión en el depósito. Se regula a la presión máxima a la que desconecta el motor y a la presión mínima a la que vuelve a arrancar el motor.

• Válvula anti-retorno (4): deja pasar el aire comprimido del compresor al depósito e impide su retorno cuando el compresor está parado.

• Depósito (5): almacena el aire comprimido. Su tamaño está definido por la capacidad del compresor. Cuanto más grande sea su volumen, más largos son los intervalos de funcionamiento del compresor.

• Manómetro (6): indica la presión del depósito. • Purga automática (7): purga toda el agua que se condensa en el depósito sin

necesitar supervisión. • Válvula de seguridad (8): expulsa el aire comprimido si la presión en el depósito

sube por encima de la presión permitida. • Secador de aire refrigerado (9): enfría el aire comprimido hasta pocos grados por

encima del punto de congelación y condensa la mayor parte de la humedad del aire, lo que evita tener agua en el resto del sistema.

• Filtro de línea (10): al encontrarse en la tubería principal, este filtro debe tener una caída de presión mínima y la capacidad de eliminar el aceite lubricante en suspensión. Sirve para mantener la línea libre de polvo, agua y aceite.

3.3. Sistema de utilización. En base al mismo esquema del punto anterior designaremos los componentes y funciones principales del sistema de utilización:

• Purga del aire (1): para el consumo, el aire es tomado de la parte superior de la tubería principal para permitir que la condensación ocasional permanezca en la tubería principal; cuando alcanza un punto bajo, una salida de agua desde la parte inferior de la tubería irá a una purga automática eliminando así el condensado.

• Purga automática (2): cada tubo descendiente, debe tener una purga en su extremo inferior. El método más eficaz es una purga automática que impide que el agua se quede en el tubo en el caso en que se descuide la purga manual.

• Unidad de acondicionamiento del aire (3): acondiciona el aire comprimido para suministrar aire limpio a una presión óptima y ocasionalmente añade lubricante para alargar la duración de los componentes del sistema neumático que necesitan lubricación.

• Válvula direccional (4): proporciona presión y pone a escape alternativamente las dos conexiones del cilindro para controlar la dirección del movimiento.

• Actuador (5): transforma la energía potencial del aire comprimido en trabajo mecánico. En la figura se ilustra un cilindro lineal, pero puede ser también un actuador de giro o una herramienta neumática, etc.

• Controladores de velocidad (6): permiten una regulación fácil y continua de la velocidad de movimiento del actuador.

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4. Preparación y distribución del aire comprimido. 4.1. Compresor neumático. Un compresor es un elemento, aparato o dispositivo que transforma la energía eléctrica o mecánica en energía neumática, es decir, produce aire comprimido. Este fenómeno puramente mecánico lo realiza el compresor de dos formas bien diferenciadas:

I. Transmitiendo energía cinética al aire. II. Reduciendo el volumen de aire de su alrededor o de un recinto cerrado.

Sabiendo esto, ya podemos clasificarlos, pues usaremos los dos puntos anteriores para hacerlo:

• Por aumento de energía cinética, disponemos de los compresores radiales y los compresores axiales. También son denominados compresores centrífugos.

• Reducción del volumen colindante, disponemos de los que funcionan con pistones, tornillo o los de palas.

Cada sistema compresor es útil en la medida de la necesidad de la instalación neumática que vayamos a alimentar, sin quitarle méritos al coste. Para decidir qué clase de compresor debemos instalar tendremos que seguir las siguientes pautas:

a. Conocer el caudal que se necesita para la instalación, añadiendo las posibles pérdidas de aire comprimido en la instalación.

b. Habrá que instalar un compresor con una capacidad de generar presión 1,5 superior al necesitado por la instalación. Sin superar esta cifra, hay que tener muy en cuenta que generar presión es costoso.

c. Instalaremos el compresor en un lugar que no incremente la temperatura del aire comprimido, de esta forma, eliminaremos en lo posible la generación de vapor de agua, que dicho de paso, este fenómeno es perjudicial para los elementos mecánicos por la oxidación que produce en sus distintas partes.

Tipos de compresores Compresor de pistones. Son muy usados en la actualidad, y como se puede observar en el dibujo de abajo, el pistón abre y cierra dos válvulas de entrada y salida.

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Los compresores de pistón pueden tener de uno o más pistones. Con un solo pistón, llega a generar unas presiones de hasta 10Kp/cm2. Con dos pistones, genera hasta 15Kp/cm2. Con más pistones, supera los 250Kp/cm2. La disposición de los pistones se encuentra sobre un mismo cigüeñal, de otro modo sería muy difícil conseguir el sincronismo entre pistones. En la industria farmacéutica, nos encontraremos el mismo tipo de compresor, pero llamado de membrana. Sucede que entre las válvulas de entrada-salida del compresor y el pistón o pistones, existe una membrana que impide el contacto del aire con el pistón o pistones. Compresor de paletas. Dan menos caudal y presión que los compresores de pistón, pero son más pequeños y silenciosos. Tienen un rotor con paletas, las paletas dirigen el aire adquirido del exterior hacia unas cámaras que son las que dotan de presión al aire resultante, es decir, al comprimido. Para tener una mejor idea, se puede imaginar como un ventilador que en lugar de expulsar el aire, lo recoge, y lo hace pasar por unas cámaras que decrecen en tamaño, hasta conseguir la presión. La presión que pueden generar los compresores de paletas son de 4Kp/cm2, cuando son de una sola etapa, y de 8Kp/cm2 cuando son de dos etapas.

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Compresos de paletas Compresor de tornillo. Están construidos con dos o tres tornillos o husillos, solapados entre sí. Se logra generar presiones de hasta 20 bares. Son los más económicos y silenciosos. En la actualidad no son los más usados, pero están adquiriendo mercado industrial, pues su mantenimiento es muy sencillo y tienen un caudal medio.

Principio del compresor de tornillo

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4.2. Distribución del aire. Para hacer llegar el aire comprimido a los puntos de consumo, se colocan tomas de aire de distribución, de forma permanente. Se instalarán válvulas de aislamiento para dividir la línea de distribución en secciones, con el fin de limitar el área que deba ser vaciada durante períodos de mantenimiento o reparación. Existen dos configuraciones de trazado básicas:

• Final en línea muerta. • Conducto principal en anillo.

Final en línea muerta Para favorecer el drenaje, las tuberías de trabajo tienen una pendiente de cer-ca del 1% en la dirección del fluido y deberán ser adecuadamente purgadas. A intervalos ajustables, la línea principal puede ser devuelta a su altura original mediante dos largos tubos curvados en ángulo recto y disponiendo una derivación de purga en el punto más bajo.

Típica configuración de línea principal con final en línea muerta Conducto principal en anillo En un sistema de conducto principal en anillo, es posible alimentar el aire por dos lados a un punto de consumo elevado, lo que permite minimizar la caída de presión. De cualquier forma, el agua es llevada en cualquier dirección y se deben proveer tomas de salida para el agua con purgas automáticas.

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Conducto principal en anillo 5. Equipos de control de la energía neumática; válvulas. Las válvulas neumáticas tienen una gran importancia dentro del mundo de la neumática.

Tipos de válvulas Las válvulas neumáticas son considerados elementos de mando, de hecho, necesitan o consumen poca energía y a cambio, son capaces de gobernar una energía muy superior. Asimismo, cada clase de válvula mencionada tiene sus diferentes tipos:

• Válvulas de distribución. Como su propio nombre indica son las encargadas de distribuir el aire comprimido en los diferentes actuadores neumáticos, por ejemplo, los cilindros.

• Válvulas de bloqueo. Son válvulas con la capacidad de bloquear el paso del aire comprimido cuando se dan ciertas condiciones en el circuito.

• Válvulas reguladoras. Aquí nos encontramos con las válvulas que regulan el caudal y las válvulas que regulan la presión.

• Válvulas secuenciales. 5.1. Válvulas de distribución. Si se desea accionar un pistón o cilindro, primero se tiene que llenar la 1ª cámara, y segundo se debe vaciar la 2ª cámara, de otra manera no se moverá el vástago del cilindro. Para poder hacer este proceso disponemos de las válvulas distribuidoras. Por este motivo, son fundamentalmente válvulas de mando o comando.

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Se pueden clasificar de varias maneras, por su construcción interna, por su accionamiento y por el número de vías y posiciones: Clasificación por construcción Clasificación respecto a su construcción interna y no a la externa, para poder distribuir el aire. Disponemos de tres tipos o subclases, de corredera, de disco y de asiento:

• De corredera: disponen de un embolo móvil que es el encargado de obturar o liberar el paso del aire. Se necesita poca energía para accionar la válvula, aunque tenga que vencer al rozamiento por sus características constructivas.

• De disco: accionamiento puramente manual, y consta de un disco que se coloca manualmente sobre el orificio de paso del aire al accionar una palanca. Pueden obturar o liberar varios orificios de paso.

• De asiento: disponen en su constitución física de un obturador que se mueve en la misma dirección del aire. Se usan para caudales o muy grandes o muy pequeños, para el resto de caudales se suele usar las válvulas de corredera.

Clasificación por accionamiento Existen dos tipos de accionamiento, los que se realizan de forma indirecta, es decir, mediante electricidad o mecánica, y los accionamientos manuales o directos, con algún tipo de mecanismo para que un operario interactúe. En la sección de simbología existe una colección de símbolos, aquí solo están el símbolo general y un servopilotado.

En los dibujos, si nos fijamos bien, veremos que los tipos de accionamiento son manuales. El accionamiento servopilotado necesita a un operario para su accionamiento. El servopilotaje del ejemplo se realiza por presión. Cuando hablamos de accionamiento, siempre nos estaremos refiriendo, al movimiento de la parte móvil que consta en la válvula.

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Clasificación por número de vías y posiciones

• Vía. Orificio de conexión externa que dispone la válvula. No se deben tener en cuenta, los orificios que sean de purga, o las conexiones que disponga la válvula para su pilotaje.

• Posición. Conexiones internas. La válvula indicará las conexiones internas que puede realizar según su diseño, que será el número de posiciones.

Representación gráfica o simbología La válvula se representa por una serie de cuadrados, cada cuadrado de la válvula representa una posición que la válvula puede adoptar. Lo más común son válvulas de dos posiciones.

Cuando se representa una válvula en un esquema o plano neumático, siempre se hace respecto a su posición de reposo o inicial, nos referimos a las líneas externas que representan los tubos de conexión y que aquí no estarán dibujadas para no confundir. En el dibujo podéis observar dos cuadros, es decir, dos posiciones. Las vías se dibujan en el interior de cada posición o cuadrado. Las vías que se hallen cerradas, se representan con una T, y las vías conectadas entre sí se representan unidas por una línea con una o dos flechas. Las flechas nos indican el sentido de circulación del aire.

Dos flechas nos informan de doble sentido de circulación del aire.

Líneas cerradas: Estas líneas pueden ser tubos que sean de escape, con lo cual, habrá que hacerle el dibujo correspondiente; o bien, pueden ser tubos que lleven a la red de aire, a lo cual, habrá que hacerle su dibujo externo. De todos modos, en el símbolo de la válvula se representa con una T. En la sección de simbología, hay diferentes tipos de válvulas.

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Antiguamente las vías estaban representadas o nombradas con letras mayúsculas; en la actualidad se nombran con números. Siempre está la nomenclatura escrita en la posición de reposo o inicial, y NUNCA, se vuelve a escribir la nomenclatura en la otra u otras posiciones, principalmente para no complicar la comprensión del plano o esquema. Por ejemplo, una válvula 2/2: El primer 2, nos indica el número de vías, y el segundo 2, nos dice el número de posiciones. 5.2. Válvulas de bloqueo. Este tipo de válvula tiene la peculiaridad de accionarse ante unas determinadas condiciones. Dependiendo el desempeño que tengan que realizar se usará un tipo u otro, que son: Antirretorno Este tipo de válvula está diseñada para que deje fluir el aire en un sentido, mientras bloquea el sentido contrario. Existen tres tipos:

El símbolo de la derecha representa una válvula antirretorno pilotada. La diferencia que tiene respecto a los otros dos tipos, es que cuando no está siendo pilotada actúa como una válvula antirretorno normal, mientras que cuando se la comanda o pilota, permite el paso del fluido en el sentido contrario. En cambio, los otros dos símbolos, representan a válvulas antirretorno que solo admiten un sentido de paso de fluido o aire. El símbolo central, quiere decir que funciona con un muelle. Las válvulas antirretorno se colocan antes que las válvulas de distribución, de esta forma protegen al circuito de posibles cortes de aire y de interferencias entre componentes. Simultáneas Las válvulas simultáneas tienen dos entradas, una salida y un elemento móvil, en forma de corredera, que se desplaza por la acción del fluido al entrar por dos de sus orificios, dejando libre el tercer orificio. Sí solamente entra fluido por un orificio, el orificio que debería dejar paso al fluido, queda cerrado.

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Válvulas selectivas Las válvulas selectivas tienen 2 entradas y una salida. Su elemento móvil suele ser una bola metálica. Cada una de las entradas está conectada a un circuito diferente, por este motivo se llaman válvulas selectivas. Este tipo de válvula se utiliza cuando se desea accionar una máquina desde más de un sitio de mando. El funcionamiento es sencillo de entender, si entra aire por una entrada, la bola se desplazará obturando la otra entrada y dejando salir el fluido por la salida.

Válvulas de escape Este tipo de válvulas tiene dos funciones que desempeñar. Uno para liberar el aire lo antes posible, pues sí el aire tiene que pasar por gran cantidad de tubería, tardaría mucho en salir al exterior. La otra utilidad, es que a veces quedan restos de presión en las tuberías, lo cual facilita que se den errores de funcionalidad en el circuito, con este tipo de válvula se elimina esta posibilidad.

5.3. Válvulas de regulación. Hay dos maneras diferentes de regular la cantidad de aire o fluido:

a. Por la entrada. b. Por la salida.

Regulación por entrada. La regulación por entrada quiere decir, que actuamos sobre el fluido que entra en el cilindro procedente de la red. Regulación por salida. En este caso, la regulación se realiza sobre el aire que sale hacia la atmósfera. En caso de querer controlar la velocidad de un cilindro, siempre se haría mediante la regulación de salida, porque admite todo tipo de carga, mientras que por regulación de entrada no.

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Tipos: Válvulas reguladoras de caudal Estas válvulas se colocan tanto en la entrada como en la salida del cilindro. El cilindro en la entrada y en la salida dispone de unos orificios con rosca y es precisamente aquí donde se alojan este tipo de válvulas. La válvula consta principalmente de un tornillo de reglaje con una contratuerca y una membrana para obturar. El tornillo de reglaje y la contratuerca se usan para tarar el paso de fluido. Válvulas reguladoras de presión Se usan para fijar una presión de salida independientemente de la presión de entrada. De esta forma se salvaguardan los elementos que queremos proteger de fluctuaciones de presión.

Válvula reguladora por presión sin escape Válvula limitadora de presión Similar a la válvula reguladora de presión. La diferencia estriba en su utilidad. Mientras que las válvulas reguladoras de presión se utilizan para proteger los elementos neumáticos, las válvulas limitadoras de presión se emplean para limitar la presión de toda la red. Por este motivo, se suelen colocar en los acumuladores.

5.4. Válvula secuencial. Se utilizan cuando el elemento neumático necesita una mínima presión para funcionar, entonces, se tara la válvula secuencial a dicha presión. Las dos válvulas se taran mediante un muelle representado en la siguiente figura:

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6. Actuadores neumáticos; cilindros. El principal problema de la neumática, es que es una tecnología relativamente joven, si la comparamos con la eléctrica, por ejemplo, lo cual quiere decir que está en constante expansión, y se construyen nuevos elementos constantemente. Por otro lado, resulta mucho más sencilla de aprender, si la volvemos a comparar con la tecnología eléctrica, pues ésta tiene bastante más teoría que asimilar. Hay que señalar que suele ir acompañada de la tecnología eléctrica o la electrónica, esencialmente para comandarla, a través de los PLC. La neumática ejerce menos fuerza en un cilindro que la tecnología hidráulica. Aún así, la neumática tiene serias ventajas sobre la tecnología hidráulica, entre ellas cabe destacar su limpieza, su velocidad (más del doble) y su simplicidad. 6.1. Cilindros. Los cilindros neumáticos, en distintas configuraciones, representan los componentes de energía más comunes que se utilizan en los circuitos neumáticos. Existen dos tipos fundamentales, de los cuales derivan construcciones especiales.

• Cilindros de simple efecto con una entrada de aire para producir una carrera de trabajo en un sentido.

• Cilindros de doble efecto con dos entradas de aire para producir carreras de trabajo de salida y retroceso.

Cilindro de simple efecto Solamente pueden realizar un trabajo en la carrera producida por la acción del aire comprimido, la carrera de retorno se realiza de forma externa al propio cilindro, ya sea aplicándole una fuerza o un resorte. Existen dos carreras, una de entrada y otra de salida del vástago, pero el aire comprimido puede actuar tanto en la carrera de entrada como en la carrera de salida, en un cilindro simple, nunca lo hará en las dos carreras.

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Esquema de un cilindro de efecto simple. (1. Camisa; 2. Émbolo; 3. Culata delantera; 4. Culata trasera; 5. Vástago; 6. Muelle; 7. Cámara anterior; 8. Cámara posterior; 9. Juntas; 10. Vía; 11. Fuga; 12. Casquillo-guía)

La explicación de la figura anterior: Al insertar aire comprimido por la vía (10), se llena de aire la cámara posterior (8), el muelle se contrae (6) expulsando el aire atmosférico por el orificio de fuga (11) y desplazando el vástago o pistón (5). Al desconectar la vía (10) del aire comprimido y lo conectarla con el aire atmosférico, se llena de aire atmosférico la cámara anterior (7) por el orificio de fuga (11), se expande el muelle (6) provocando el retorno del vástago o pistón (5).

Cilindro de simple efecto del tipo "normalmente dentro" Cilindro doble efecto Las dos carreras del vástago sí que están directamente influenciadas por la acción directa del aire comprimido.

Esquema de un cilindro de doble efecto. (1. Camisa; 2. Culata posterior; 3. Culata anterior; 4. Émbolo; 5. Vástago o pistón; 6. Vía; 7. Cámara posterior; 8. Vía; 9. Cámara anterior; 10. Guía; 11. Juntas)

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La explicación de la figura anterior: Si se usa la vía (6) con entrada de aire comprimido y la vía (8) como escape o fuga, el vástago (5) realiza la carrera de avance. Usando la vía (8) de entrada de aire comprimido y la vía (6) como escape o fuga, el vástago (5) realiza la carrera de retroceso. La guía (10), se utiliza para evitar el movimiento llamado pandeo, es algo así como la oscilación que puede sufrir el vástago en su desplazamiento. Las juntas (11) tienen dos misiones, una la de evitar la fuga de aire, y otra, la de evitar la entrada de suciedad en la cámara anterior (9) por el retroceso del vástago.

Cilindro de doble efecto Cilindro de doble vástago El cilindro de doble vástago, es un tipo de cilindro de doble efecto. Tiene dos salidas para el vástago. La fuerza es igual tanto para un lado como para el otro. Al tener dos guías, la posición del vástago queda reforzada.

Cilindro de doble vástago 6.2. Unidad de tratamiento del aire. En toda instalación neumática se hace necesario tratar el aire por varias circunstancias, no necesariamente ajenas a la propia instalación. El aire atmosférico lleva consigo partículas nocivas para los distintos dispositivos que puede albergar una instalación neumática. El compresor no depura el aire, aunque lleva filtros, pero no lo depura al 100 %.

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Además, los actuadores (cilindros, motores, etc.) pueden ensuciar el aire comprimido alojado en el interior del circuito.

Ejemplo: En el desplazamiento del vástago de un cilindro, parte de ese vástago sale del interior del cilindro y se queda en la intemperie; al retornar dicho vástago puede traer consigo partículas del exterior (polvo, virutas, etc.) e introducirlas en el interior del cilindro. Una vez sucedido este hecho, ya se puede considerar que el aire del circuito está contaminado. El aire también tiene cierta cantidad de vapor de agua, que una vez presente en el circuito puede llegar a condensarse y es necesario evacuar (purgar), si no se hiciera, los componentes mecánicos del circuito sufrirían una oxidación, además del desgaste por otras partículas. El tratamiento del aire siempre comienza en el propio compresor, que está dotado de un sistema de purga para la condensación de agua y de un filtro para quitar las partículas del aire. Equipos de tratamiento de aire En el mercado existen muchos, unos más completos que otros, pero todos tienen las características básicas para un correcto tratamiento. Lubricadores. Los lubricadores tienen una misión muy definida, proteger a las partes mecánicas móviles del desgaste por rozamientos. Esto es posible, porque los lubricadores, realizan una especie de neblina de aceite que es transportada por el propio aire comprimido. Los lubricadores constan de un pequeño depósito para el aceite y un sistema para provocar dicha niebla. Siempre, en todos los casos, es regulable la niebla.

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Manómetros. El manómetro es un dispositivo para medir la presión del aire comprimido en ciertas partes del circuito. Dependiendo del coste se pueden tener tanto analógicos como digitales.

Motores neumáticos. Los motores neumáticos son unos elementos capaces de transformar la energía neumática en energía mecánica. Se pueden encontrar muchas herramientas que funcionan con aire comprimido y necesitan un motor, por ejemplo, una taladradora. Los motores neumáticos no solamente son útiles como herramientas de trabajo, también tienen un uso industrial, aunque no sea lo más común, porque ya existen los motores eléctricos, entre otras cosas. Sin embargo, en ciertas industrias, pueden llegar a ser necesario, como las industrias alimentarias y las farmacéuticas. En este tipo de industria, la higiene es una cuestión vital, y en determinados procesos productivos, el motor eléctrico ensucia.

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Tipos de motores:

• Motores de engranaje. El motor está compuesto de dos engranajes, uno de ellos está conectado con el eje del motor, y el otro, transmite movimiento al otro engranaje.

• Motores de pistones. Está construido con varios pistones. Se logran potencias del orden de 30 CV.

• Motores de paletas. Se usan en las herramientas, como lijadoras y taladradoras. Dan una potencia máxima de 20 CV, y tienen unas velocidades de 3000 hasta 9000 r.p.m.

7. Tuberías y accesorios. El coste de los conductos de aire representa una porción elevada del coste inicial de una instalación de aire comprimido. Una reducción en el diámetro de la tubería, aunque baja el coste inicial de la instalación, hace aumentar la caída de presión en el sistema, incrementando así el coste de funcionamiento y superando el coste adicional de una tubería de diámetro más grande. También, puesto que los costes de la mano de obra representan gran parte del coste global y dado que dicho coste varía muy poco entre diferentes tamaños de tubería, el coste de la instalación, por ejemplo, de una tubería de diámetro interior de 25mm es parecido al de una tubería de 50mm de diámetro, mientras que la capacidad de caudal de una tubería de 50mm es cuatro veces la de una tubería de 25mm. En un sistema de conducto principal en anillo de circuito cerrado, el suministro por cualquier punto de salida particular se alimenta por dos derivaciones de tubería. A la hora de determinar el tamaño de la tubería, deberá ignorarse esta alimentación doble, estimando que, en cualquier momento, el aire se suministra sólo por una tubería. El tamaño del conducto del aire y de las derivaciones se calcula por la limitación de la velocidad del aire, que normalmente se recomienda que sea de 6m/s, mientras que los subcircuitos (a una presión de aproximadamente 6 bares y de pocos metros de longitud)

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pueden funcionar a velocidades de hasta 20m/s. La caída de presión desde el compresor al extremo de la derivación de la tubería no debe superar los 0,3 bares. El siguiente nomograma permite determinar el diámetro de tubería más idóneo.

Nomograma para el cálculo del diámetro de la tubería de los conductos principales Los codos y las válvulas pueden provocar rozamiento adicional. Este rozamiento se puede expresar como longitud adicional (equivalente) de la tubería, con el fin de determinar la pérdida de presión global. La tabla de abajo indica las longitudes equivalentes para los distintos tipos de accesorios utilizados comúnmente.

Accesorio 15 20 25 30 40 50 65 80 100 125

Codo Elbow 0,3 0,4 0,5 0,7 0,8 1,1 1,4 1,8 2,4 3,2

Curva a 90º 0,1 0,2 0,2 0,4 0,5 0,6 0,8 0,9 1,2 1,5

Codo de 90º 1,0 1,2 1,6 1,8 2,2 2,6 3,0 3,9 5,4 7,1

Curva de 180º 0,5 0,6 0,8 1,1 1,2 1,7 2,0 2,6 3,7 4,1

Válvula esfér. 0,8 1,1 1,4 2,0 2,4 3,4 4,0 5,2 7,3 9,4

Válvula comp. 0,1 0,1 0,2 0,3 0,3 0,4 0,5 0,6 0,9 1,2

“T” estándar 0,1 0,2 0,2 0,4 0,4 0,5 0,7 0,9 1,2 1,5

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“T” lateral 0,5 0,7 0,9 1,4 1,6 2,1 2,7 3,7 4,1 6,4

Longitudes de tubería equivalentes para accesorios del conducto principal

7.1. Materiales para la tubería. Tubería de gas estándar (SGP) El conducto de aire es normalmente un tubo de acero o de hierro maleable. Se puede obtener en negro o galvanizado, que está menos sujeto a la corrosión. Este tipo de tubería puede ser roscada, para aceptar la gama de accesorios normalizados. Para diámetros de más de 80 mm., es más económico instalar bridas soldadas que hacer roscas en tuberías largas. Las especificaciones de las tuberías de gas estándar de acero al carbono (SGP) son:

Diámetro (mm)

Diámetro (pulgadas)

Diámetro exterior (mm)

Espesor tubo (mm)

Masa (kg/m)

6 1/8 10,5 2,00 0,419

8 1/4 13,8 2,30 0,652

10 3/8 17,3 2,30 0,851

15 1/2 21,7 2,80 1,310

20 3/4 27,2 2,80 1,680

25 1 34,0 3,20 2,430

32 1 1/4 42,7 3,50 3,380

40 1 1/2 48,6 3,50 3,890

50 2 60,3 3,65 5,100

65 2 1/2 76,1 3,65 6,510

75 3 88,9 4,05 8,470

100 4 114,3 4,50 12,100

Especificaciones de las tuberías de gas estándar de acero al carbono (SGP)

Tuberías de acero inoxidable Se utilizan sobre todo, cuando se requieren grandes diámetros en líneas de conductos largos y rectos. Tubos de cobre Cuando se requieren resistencia a la corrosión, al calor y una rigidez elevada, se pueden utilizar tubos de cobre con un diámetro nominal de hasta 40mm, pero resultarán relativamente caros para diámetros mayores de 28mm. Los accesorios fabricados para tubos de este material son fáciles de instalar.

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Tubos de goma (manguera de aire) La manguera de goma o de plástico reforzado es la más adecuada para herramientas de mano neumáticas manuales, puesto que ofrece flexibilidad para la libertad de movimiento del operador. Las dimensiones de las mangue-ras neumáticas de goma son:

Diámetro nominal (Pulgadas)

Diámetro exterior (mm)

Diámetro interior (mm)

Sección interna (mm2)

1/8 9,2 3,2 8,04

1/4 10,3 6,3 31,2

3/8 18,5 9,5 70,9

1/2 21,7 12,7 127

5/8 24,1 15,9 199

3/4 29,0 19,0 284

1 35,4 25,4 507

1 1/4 45,8 31,8 794

1 1/2 52,1 38,1 1140

1 3/4 60,5 44,5 1560

2 66,8 50,8 2030

2 1/4 81,1 57,1 2560

2 1/2 90,5 63,5 3170

Especificaciones de mangueras neumáticas de goma

La manguera de goma se recomienda principalmente para herramientas y otras aplicaciones en que el tubo está expuesto a desgaste mecánico. Tubos de PVC o de nylon Se utilizan normalmente para la interconexión de componentes neumáticos. Dentro de sus limitaciones de temperatura de trabajo, presentan obvias venta-jas de instalación, permitiendo un fácil corte de la longitud deseada y una conexión rápida con otros accesorios bien por compresión o bien mediante en-chufes rápidos. Si se requiere una mayor flexibilidad para curvas más cerradas o movimiento constante, está disponible un nylon de grado más suave o poliuretano, que sin embargo presenta menores presiones admisibles de trabajo. 7.2. Accesorios. Sistemas de conexión. Dentro de los sistemas, los componentes neumáticos se conectan mediante varios métodos. En la figura de abajo se ilustra una típica conexión rápida. El tubo se introduce y queda firmemente enganchado firme y herméticamente cerrado.

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La conexión por inserción proporciona una fuerza de retención fiable tanto por dentro como por fuera del tubo. El mismo está presionado por el anillo exterior cuando se atornilla la conexión. El tubo insertado al entrar dentro del alojamiento, reduce su diámetro anterior y representa así una resistencia extra.

Ejemplo de conexión por inserción La conexión por introducción presenta una gran fuerza de retención del tubo y la utilización de una junta de perfil especial asegura la estanqueidad para presión y vacío. No hay resistencia adicional al flujo, puesto que la conexión tiene la misma sección de paso interior que el diámetro interior del tubo que se conecta.

Ejemplo de conexión por inserción, en codo orientable La conexión autoestanca tiene un mecanismo, de antirretorno, incorpora-do de forma que el aire no se escapa tras retirar el tubo y, además, se puede utilizar también en aplicaciones de tubo de cobre:

a. Si no se introduce ningún tubo, la conexión queda cerrada por una válvula de retención. b. Cuando se introduce un tubo, se abre el caudal de aire, empujan-do la válvula de

retención fuera de su asiento.

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Ejemplo de conexión autoestanca 8. Tipos de esquemas.

El dibujo corresponde a una instalación neumática básica. El desglose de la instalación es el siguiente: Un compresor (1) La elección del compresor es muy importante, siempre dependerá del consumo que se vaya a necesitar y del gasto que estemos dispuestos a realizar. El compresor debería llevar un sistema que incluya el filtrado del aire exterior, la purga de la condensación del vapor de agua y de la regulación de la presión que vayamos a utilizar. Un acumulador (2) Este elemento es importante. Su utilidad se basa principalmente, en asegurar una presión constante en toda la instalación. En el caso de que la instalación estuviera alimentando a

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varias sub-instalaciones, en las más alejadas sería aconsejable emplear pequeños depósitos que tienen la misma finalidad que el acumulador. Una unidad de mantenimiento (3) No sería necesario colocarla al inicio de la instalación. Lo aconsejable sería usar una unidad de mantenimiento para cada sub-instalación que tengamos conectada a la red principal. La unidad de mantenimiento debería estar dotada de manómetro, lubricador y filtro. En el mercado existen unidades de mantenimiento más complejas. Un purgador (4) El purgador está representado aquí, pero recordar que el compresor ya lleva uno incorporada, lo que quiere decir, que no hay que poner otro, al inicio de la instalación, sino en cada sub-instalación. En conclusión, se puede limitar el dibujo al compresor y el acumulador (1 y 2), y a dos sub-instalaciones (3 y 4) que llevan una unidad de mantenimiento y un purgador. 8.1. Esquemas neumáticos. Circuito neumático 1

El circuito de la figura anterior corresponde al accionamiento de un cilindro de simple efecto. Está compuesto por un cilindro de simple efecto y una válvula de 3 vías y dos posiciones. Veamos por qué se necesita esta válvula y no otra:

a. Se necesita una vía de escape y otra de presión (3 y 1). De otra manera el cilindro no actuaría. Introducimos por 1 y extraemos por 3.

b. Se necesita que la vía 2 se pueda conectar con (1 y 3). Por este motivo, necesitamos una válvula o distribuidor de dos posiciones.

c. Accionar el distribuidor, se puede hacer de varias formas. d. Se pueden usar otros tipos de válvulas, por ejemplo de 5 vías, solamente hay que

taponar las vías que no vamos a utilizar, pero el gasto es mayor. e. La representación corresponde a un estado de reposo del circuito.

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Circuito neumático 2

La figura de arriba representa un circuito para gobernar un cilindro de doble efecto. Para este fin, se usa el cilindro de doble efecto y una válvula o distribuidor de 5 vías y dos posiciones:

a. Para gobernar el cilindro, hace falta una vía de presión (1) y otra de escape (3). a. Para que el vástago del cilindro salga, hay que introducir aire por la vía (2) y extraer el

aire del interior por la vía (4). Por ello, se une 1 con 2 y 3 con 4. b. Para volver a introducir el vástago en el interior del cilindro, se unen 2 con 3 y 4 con 1,

tal como se encuentra dibujado. c. Realmente solo se necesita un distribuidor 4/2, pero si se desea tener un escape

distinto para cada vía se usará el distribuidor 5/2. En tal caso, las vías conectadas serían 4 con 5 para cuando el vástago sale del cilindro, y cuando el vástago vuelve a entrar en el cilindro continuaría siendo 2 con 3. Es decir 3 y 5 como escape.

9. Ejemplos de aplicación neumática y electroneumática. Dentro de las aplicaciones se pueden distinguir dos, móviles e industriales: Aplicaciones Móviles El empleo de la energía proporcionada por el aire y aceite a presión, puede aplicarse para transportar, excavar, levantar, perforar, manipular materiales, controlar e impulsar vehículos móviles tales como:

• Tractores. • Grúas. • Retroexcavadoras. • Camiones recolectores de basura. • Cargadores frontales. • Frenos y suspensiones de camiones. • Vehículos para la construcción y mantención de carreteras. • Etc.

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Aplicaciones Industriales En la industria, es de primera importancia contar con maquinaria especializada para controlar, impulsar, posicionar y mecanizar elementos o materiales propios de la línea de producción, para estos efectos se utiliza con regularidad la energía proporcionada por fluidos comprimidos. Se tiene entre otros:

• Maquinaria para la industria plástica. • Máquinas herramientas. • Maquinaria para la elaboración de alimentos. • Equipamiento para robótica y manipulación automatizada. • Equipo para montaje industrial. • Maquinaria para la minería. • Maquinaria para la industria siderúrgica. • Etc.

Otras aplicaciones se pueden dar en sistemas propios de vehículos automotores, como automóviles, aplicaciones aeroespaciales y aplicaciones navales, por otro lado se pueden tener aplicaciones en el campo de la medicina y en general en todas aquellas áreas en que se requiere movimientos muy controlados y de alta precisión, así se tiene:

• Aplicación automotriz: suspensión, frenos, dirección, refrigeración, etc. • Aplicación aeronáutica: timones, alerones, trenes de aterrizaje, frenos, simuladores,

equipos de mantenimiento aeronáutico, etc. • Aplicación naval: timón, mecanismos de transmisión, sistemas de mandos, sistemas

especializados de embarcaciones o buques militares. • Medicina: Instrumental quirúrgico, mesas de operaciones, camas de hospital, sillas e

instrumental odontológico, etc. La neumática y electroneumática tienen aplicaciones tan variadas, que pueden ser empleadas incluso en controles escénicos (teatro), cinematografía, parques de entretenciones, represas, puentes levadizos, plataformas de perforación submarina, ascensores, mesas de levante de automóviles, etc. 10. Instalación y mantenimiento. En la práctica se presentan muy a menudo los casos en que la calidad del aire comprimido desempeña un papel primordial. Las impurezas en forma de partículas de suciedad u óxido, residuos de aceite lubricante y humedad dan origen muchas veces a averías en las instalaciones neumáticas y a la destrucción de los elementos neumáticos. Deben eliminarse todas las impurezas del aire, ya sea antes de su introducción en la red distribuidora o antes de su utilización. Las impurezas que contiene el aire pueden ser:

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• Sólidas. Polvo atmosférico y partículas del interior de las instalaciones. • Líquidas. Agua y niebla de aceite. • Gaseosas. Vapor de agua y aceite

Los inconvenientes que estas partículas pueden generar son:

• Sólidas. Desgaste y abrasiones, obstrucciones en los conductos pequeños. • Líquidas y gaseosas. El aceite que proviene de la lubricación de los compresores

provoca: formación de partículas carbonases y depósitos gomosos por oxidación y contaminación del ambiente al descargar las válvulas. Por otro lado el agua en forma de vapor provoca: oxidación de tuberías y elementos, disminución de los pasos efectivos de las tuberías y elementos al acumularse las condensaciones, mal acabado en operaciones de pintura.

En la actualidad se ha desarrollado y se está difundiendo cada vez con mayor velocidad los compresores libre de aceite, especialmente desarrollado para la industria alimenticia y farmacéutica, estos pueden ser del tipo pistón o tornillo, la gran ventaja de estos equipos es la entrega de un aire limpio, de alta pureza, pero siempre necesita un sistema de filtración posterior. Mientras que la mayor separación del agua de condensación tiene lugar en el separador, después de la refrigeración, la separación fina, el filtrado y otros tratamientos del aire comprimido se efectúan en el puesto de aplicación. Hay que dedicar especial atención a la humedad que contiene el aire comprimido. El agua (humedad) llega al interior de la red con el aire que aspira el compresor. La cantidad de humedad depende en primer lugar de la humedad relativa del aire, que -a su vez depende de la temperatura del aire y de las condiciones climatológicas. La humedad absoluta es la cantidad de agua contenida en un m3 de aire. El grado de saturación es la cantidad de agua que un m3 de aire puede absorber, como máximo, a la temperatura considerada. La humedad es entonces del 100%, como máximo (temperatura del punto de rocío). Existen varios procedimientos:

• Secado por absorción. • Secado por adsorción. • Secado por enfriamiento.

10.1. Unidad de mantenimiento. La unidad de mantenimiento representa una combinación de los siguientes elementos:

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• Filtro de aire comprimido. • Regulador de presión. • Lubricador de aire comprimido

Deben tenerse en cuenta los siguientes puntos:

a. El caudal total de aire en m3/h es decisivo para la elección del tamaño de unidad. Si el caudal es demasiado grande, se produce en las unidades una caída de presión demasiado grande. Por eso, es imprescindible respetar los valores indicados por el fabricante.

b. La presión de trabajo no debe sobrepasar el valor estipulado en la unidad, y la temperatura no deberá ser tampoco superior a 50ºC (valores máximos para recipiente de plástico).

Conservación de las unidades de mantenimiento Es necesario efectuar en intervalos regulares los trabajos siguientes de conservación

a. Filtro de aire comprimido: debe examinarse periódicamente el nivel de¡ agua condensada, porque no debe sobrepasar la altura indicada en la mirilla de control. De lo contrario, el agua podría ser arrastrada hasta la tubería por el aire comprimido. Para purgar el agua condensada hay que abrir el tornillo existente en la mirilla. Asimismo debe limpiarse el cartucho filtrante.

b. Regulador de presión: Cuando está precedido de un filtro, no requiere ningún mantenimiento.

c. Lubricador de aire comprimido: Verificar el nivel de aceite en la mirilla y, si es necesario, suplirlo hasta el nivel permitido. Los filtros de plástico y los recipientes de los lubricadores no deben limpiarse con tricloroetileno. Para los lubricadores, utilizar únicamente aceites minerales.

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UNIDAD 2. CONOCIMIENTOS DE HIDRÁULICA. 1. Introducción. El concepto de hidráulica puede variar dependiendo del campo de la ciencia en el que nos movamos. Si la empleamos dentro del contexto de mecánica de fluidos, podemos decir que la hidráulica es la parte de la física que estudia el comportamiento de los fluidos Cuando tratamos de un fluido como el aceite deberíamos hablar de oleohidráulica, pero no es así, normalmente empleamos el vocablo hidráulica para definir a una tecnología de ámbito industrial que emplea el aceite como fluido. El uso de fluidos hidráulicos influye de manera directa en el rendimiento y duración de cualquier sistema hidráulico, pues resulta primordial utilizar fluidos limpios y de alta calidad para lograr un funcionamiento eficiente del sistema. En general, un fluido hidráulico tiene como funciones primarias:

I. Transmitir potencia: a este fin todos los fluidos serían válidos (excepto los gases por ser compresibles), siempre que su viscosidad sea la adecuada a la aplicación.

II. Lubricar las partes en movimiento: Esta es una de las principales misiones del fluido que consiste en el engrase de todas aquellas partes interiores, en movimiento, de los aparatos hidráulicos, además de proporcionar una buena protección contra la corrosión de todas aquellas partes y piezas de la instalación hidráulica en contacto con el mismo.

III. Refrigeración: La circulación de aceite por la instalación y alrededor de las paredes del depósito va disipando parte del calor generado en el sistema. En las instalaciones hidráulicas no deben superarse los 60ºC y los depósitos deben tener un volumen de al menos cinco veces el caudal de la bomba. En algunas ocasiones se coloca un refrigerador adicional de aceite.

Los fluidos a base de aceites minerales, cumplen con estas exigencias. Sin embargo no puede decirse lo mismo sobre los fluidos sintéticos, los cuales vienen usándose cada vez con más frecuencia para determinadas condiciones de trabajo, como puede ser la necesidad de un fluido con una elevada resistencia a la inflamación. Otra condición que debe cumplir un buen fluido es que sea estable al envejecimiento, o resistente a la oxidación, evitando, con ello, barros y residuos; ha de ser además antiespumante con el fin de permitir la rápida liberación del aire que se forma por las descargas y caídas bruscas de presión; ha de tener buena estabilidad química, incluso a elevadas temperaturas de trabajo, además de un buen comportamiento viscosidad-temperatura, es decir, que la variación de la viscosidad sea lo más reducida posible, dentro de grandes límites de variación de temperatura.

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Para elegir un fluido hidráulico, las características, más importantes, que se han de tener en cuenta son las siguientes:

• Presión de trabajo. • Temperatura ambiente. • Temperatura previsible de trabajo. • Humedad relativa

En posesión de estos datos, los fabricantes, pueden aconsejar los productos adecuados para cada caso concreto. 2. Símbolos hidráulicos. A nivel internacional la norma ISO 1219 1 e ISO 1219 2, que se ha adoptado en España como la norma UNE-101 149 86, se encarga de representar los símbolos que se deben utilizar en los esquemas neumáticos e hidráulicos. En esta unidad solamente nos ceñiremos a la citada norma, aunque existen otras normas que complementan a la anterior y que también deberían conocerse. Estas son:

Norma Descripción

UNE 101-101-85 Gama de presiones

UNE 101-149-86 Símbolos gráficos

UNE 101-360-86 Diámetros de los cilindros y de los vástagos de pistón

UNE 101-362-86 Cilindros gama básica de presiones normales

UNE 101-363-86 Serie básica de carreras de pistón

UNE 101-365-86 Cilindros. Medidas y tipos de roscas de los vástagos de pistón

Para conocer todos los símbolos con detalle, así como la representación de nuevos símbolos deben consultarse las normas al completo. Para empezar con los símbolos se muestran a continuación como se representan las canalizaciones y los elementos de medición y mantenimiento.

Símbolo Denominación Símbolo Denominación

Conducto principal Conducto de maniobra

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Conducto de pilotado y de drenaje

Conductos conexionados

Conducto flexible

Purga de aire

Purga de aire sin conexión

Purga de aire con conexión roscada

Conexión tapada de toma

de potencia

Conexión con línea de conexión de toma de

potencia

Acoplamiento rápido, directo

Acoplamiento con válvula antirretorno operada

mecánicamente

Desacoplado, conducción abierta

Desacoplado, conducción cerrada por válvula

antirretorno

Inicio de la instalación cuando tiene presión de

una red

Depósito a presión

Depósito con carga

Acumulador hidráulico

Eje rotativo, sentido de la flecha

Eje rotativo, dos sentidos

Dispositivo de posición

Mecanismo de articulación simple

Mecanismo de articulación con palanca

Mecanismo de articulación con punto fijo

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Mecanismo de enclavamiento, enclavado

Mecanismo de enclavamiento,

desenclavado

Sentido del flujo

Conducción por arriba

Conducción por debajo del líquido

Accionamiento mecánico, pulsador

Accionamiento por roldana

Accionamiento por resorte

Mando eléctrico, electroimán

Mando eléctrico, electroimán de dos

bobinas

Mando por motor monofásico

Mando por presión

Mando por depresión

Mando por diferencia de presión

Mando indirecto para distribuidor por presión

Mando indirecto para distribuidor por depresión

Mando combinado, por electroimán y distribuidor piloto, símbolo neumático

Mando combinado, por electroimán y distribuidor piloto, símbolo hidráulico

Mando manual, símbolo general

Mando manual, por pulsador

Mando manual, por palanca

Mando manual, por pedal

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Conexión rotativa de una vía

Conexión rotativa de dos vías

Válvula de aislamiento de dos vías

Válvula de aislamiento de tres vías

Aparato para convertir la presión neumática en

presión hidráulica

Manómetro

Termómetro

Medidor de flujo

Contador

Motor térmico

Válvula antirretorno, no calibrada

Válvula antirretorno, calibrada

Válvula antirretorno pilotada por cierre

Válvula antirretorno pilotada por apertura

Válvula antirretorno pilotada por cierre, incorpora drenaje

Selector

Válvula de escape rápido

Divisor de caudal

Válvula de seguridad, se abre cuando llega a la

presión regulada

Limitador de presión, regulable y pilotado

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Válvula reguladora de caudal, dos sentidos

Válvula reguladora de caudal, un sentido

Filtro, símbolo general

Filtro automático, con purga

Filtro con purga

Refrigerador con conductos

Refrigerador sin conductos

Calentador de fluido

Limitador de temperatura

Bomba hidráulica de caudal constante

Limitador de presión

Motor hidráulico de caudal constante

Bomba hidráulica de caudal variable

Motor hidráulico de caudal variable y regulable

Motor hidráulico de caudal variable

Bomba y motor de caudal variable

Bomba y motor de caudal constante

Distribuidor de 4 vías y 2 posiciones

Motor oscilante de ángulo limitado

Cilindro de doble efecto

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Cilindro de simple efecto

Cilindro de doble efecto con amortiguación variable

Cilindro de doble efecto con amortiguación

Reductor pilotado por presión

Reductor de presión regulable

3. Bombas hidráulicas. La bomba es, probablemente, el componente más importante y menos comprendido del sistema hidráulico. Su función consiste en transformar la energía mecánica en energía hidráulica, impulsando el fluido hidráulico en el sistema. 3.1. Tipos de bombas hidráulicas. Según el principio de funcionamiento, Las bombas se clasifican en dos tipos principales: Bombas hidrostáticas También llamadas de desplazamiento positivo suministran una cantidad determinada de fluido en cada carrera revolución o ciclo. Su desplazamiento, exceptuando las pérdidas por fugas, es independiente de la presión de salida, lo que las hace muy adecuadas para la transmisión de potencia. A su vez este tipo de bombas pueden subdividirse en:

• Bombas alternativas. • Bombas rotativas o rotoestáticas.

Bombas rotodinámicas También llamadas de desplazamiento no positivo, en las que el principio de funcionamiento está basado en el intercambio de cantidad de movimiento entre la máquina y el fluido, aplicando la hidrodinámica. La mayoría de las bombas de desplazamiento no positivo funcionan mediante la fuerza centrífuga, según la cual el fluido, al entrar por el centro del cuerpo de la bomba, es expulsado

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hacia el exterior por medio de un impulsor que gira rápidamente. No existe ninguna separación entre los orificios de entrada y de salida, y su capacidad de presión depende de la velocidad de rotación. A su vez este tipo de bombas pueden subdividirse en:

• Radiales o centrífugas. • Axiales. • Diagonales o helicocentrífugas.

4. Centrales hidráulicas. Una central es un máquina diseñada para suministrar un fluido a elevada presión (generalmente aceite) necesario para poder accionar diferentes herramientas como martillos, bombas, sierras, etc. Estará compuesta por un motor que impulsará una bomba hidráulica. Además, tendremos un tanque de aceite, con su correspondiente tapa de carga con filtro, manómetro, indicados de nivel, termómetro, válvula de control, etc. 5. Actuadores hidráulicos. 5.1. Actuadores lineales (cilindros). Los cilindros son actuadores lineales. Por lineal se quiere decir que el trabajo lo realiza en línea recta. Los cilindros se clasifican como:

• Cilindros de simple efecto. • Cilindros de doble efecto. • Cilindros diferenciales. • Cilindros no diferenciales.

Debido a la gran variedad de aplicaciones que tienen los cilindros hidráulicos, se han desarrollado las formas constructivas adecuadas para cada caso. Se pueden citar, como más comunes, las siguientes:

• Cilindro tipo buzo. • Cilindro telescópico. • Cilindro de doble efecto (estándar). • Cilindro de doble vástago.

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Constitución de un cilindro Las piezas esenciales de un cilindro son: un tubo, un pistón, un vástago, tapas y juntas adecuadas. Los tubos son generalmente de acero estirado en frío sin soldaduras, bien rectificados internamente. El pistón, generalmente de hierro fundido o de acero, lleva incorporados juntas para reducir las fugas entre el pistón y las paredes del tubo. Los orificios del cilindro están situados en las tapas que están fijadas rígidamente en las extremidades del tubo mediante tirantes y tuercas. El retén del vástago es del tipo cartucho incluyendo el retén propiamente dicho y un anillo limpiador que protege el vástago contra las impurezas. 5.2. Actuadores rotativos (motores). Los motores hidráulicos tienen como misión transformar la energía hidráulica de la bomba otra vez en energía mecánica realizando un trabajo efectivo con movimiento rotacional. Los motores hidráulicos están constituidos básicamente como las bombas, pudiendo trabajar, la mayoría de ellos, directamente como motores, siempre y cuando no vayan equipadas con válvulas actuadas, por muelles (válvulas de aspiración y presión). Esta última limitación se da únicamente en los motores de pistones. Los generadores de presión con paletas o ruedas dentadas como elementos impulsores realizan la distribución exclusivamente por placas o lumbreras. Las características principales de los motores hidráulicos son: desplazamiento, par y límite de presión máxima.

• Desplazamiento: Es la cantidad de fluido que requiere el motor para dar una revolución. Este desplazamiento se expresa en cm.3 por revolución.

• Par: El concepto de par de un motor equivalente al de fuerza de un cilindro. Se define como un esfuerzo de rotación. El par está presente siempre en el eje de accionamiento, y es igual a la carga multiplicada por el radio de la polea. Cuanto mayor sea el radio, más rápidamente se moverá la carga para una velocidad determinada del eje. El par se expresa generalmente en m.Kp.

• Presión: La presión necesaria para el funcionamiento de un motor hidráulico depende del par del desplazamiento. Las fórmulas siguientes se emplean para seleccionar un motor hidráulico y determinar su caudal y presión.

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Tipos de motores

• Motores de engranajes: Un motor de engranajes desarrolla un par debido a la presión aplicada sobre la superficie de dos dientes de los engranajes. Los dos engranajes están acoplados y giran conjuntamente, estando solamente uno de ellos acoplado al eje de accionamiento.

• Motores de paletas: En un motor de paletas, el par se desarrolla por la presión, que actúa sobre las superficies expuestas de las paletas rectangulares las cuales entran y salen de unas ranuras practicadas en un rotor acoplado al eje de accionamiento. A medida que el rotor gira, las paletas siguen la superficie de un anillo formando cámaras cerradas que arrastran el fluido, desde la entrada hasta la salida.

• Motores de pistones: Los motores de pistones generan un par, mediante la presión que se ejerce sobre los extremos de los pistones que se mueven alternativamente en el barrilete. EL par es proporcional al área e los pistones y depende del ángulo de inclinación de la placa. Estos motores pueden ser de desplazamiento fijo o variable.

6. Válvulas. Se define a una válvula como cualquier dispositivo por medio del cual el flujo de líquido se puede iniciar, cortar, o regular por una parte móvil que abra u obstruya el paso. Aplicadas en los sistemas de potencia fluidos, las válvulas se utilizan para controlar el flujo, la presión, y la dirección del flujo fluido. Las válvulas en hidráulica tienen en términos generales, tienen las siguientes misiones:

• Distribuir el fluido. • Regular caudal. • Regular presión

Las válvulas pueden ser de varios tipos según sea el diseño del cuerpo y el movimiento del obturador. Algunos ejemplos son:

• Válvula de tres vías: Este tipo de válvula se emplea generalmente para mezclar fluidos, o bien para derivar un flujo de entrada dos de salida.

• Válvula de compuerta: Esta válvula efectúa su cierre con un disco vertical plano o de forma especial, y que se mueve verticalmente al flujo del fluido.

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• Válvula en Y: Es adecuada como válvula de cierre y de control. Como válvula todo-nada se caracteriza por su baja perdida de carga y como válvula de control presenta una gran capacidad de caudal.

• Válvula de mariposa: El cuerpo está formado por un anillo cilíndrico dentro del cual gira transversalmente un disco circular.

• Válvula de bola: El cuerpo de la válvula tiene una cavidad interna esférica que alberga un obturador en forma de bola o esfera.

• Válvula de globo: Siendo de simple asiento, de doble asiento y de obturador equilibrado respectivamente.

7. Elementos auxiliares de instalación. Además de los elementos o componentes principales que hemos visto hasta ahora (la bomba hidráulica, el motor hidráulico, cilindros, diversas clases de válvulas), las instalaciones hidráulicas necesitan una serie de elementos para su control y mantenimiento como pueden ser: filtros, acumuladores, manómetros, caudalímetros, termómetros, termostatos, detectores y visualizadores de nivel de fluido, refrigeradores, calentadores, depósitos, etc. 8. Esquemas. El esquema hidráulico comprende todos los elementos que intervienen en el impulso, transporte, control y distribución del fluido.

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En el gráfico se puede observar una central hidráulica con un depósito que dispone de un sistema de refrigeración por agua que tiene como misión enfriar el aceite o fluido. Para este menester se utiliza un intercambiador (12) para la salida (13a) y la entrada (13b) del agua, junto con un distribuidor que dejará pasar el agua siempre y cuando el aceite este caliente, algo que se lo indicará el detector de temperatura (14). También está representado el motor (5) y la bomba (6), dos elementos imprescindibles para la circulación del aceite por la instalación hidráulica. Asimismo, nos encontramos representado un sistema de regulación y control de todo el equipo constituido por un manómetro (7), una válvula o distribuidor (8) accionado por un pulsador y una válvula de seguridad (9). El resto de elementos son detectores, un visualizador de nivel, y la salida de presión (10) y retorno del aceite (11). 9. Ejemplos de aplicación hidráulica. Los sistemas hidráulicos tienen muchas aplicaciones en el campo de la automoción, entre ellas están el circuito de frenos, la suspensión, la dirección, etc. El fin último de utilizar un fluido en un circuito hidráulico es atenuar los esfuerzos que es preciso aplicar para obtener ciertos movimientos; por ejemplo, el esfuerzo que hace el conductor sobre el volante es multiplicado por el sistema hidráulico de asistencia para orientar las ruedas, de manera que las maniobras de aparcamiento puedan realizarse con un mínimo de esfuerzo sobre el volante de la dirección. Gato hidráulico El gato hidráulico es quizás una de las formas más simples de un sistema de potencia fluida. Moviendo la manivela de un pequeño dispositivo, un individuo puede levantar una carga que pesa varias toneladas. Una pequeña fuerza inicial ejercida en la manija es transmitida por un líquido a un área mucho más grande.

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Frenos hidráulicos El sistema de frenos hidráulico usado en el automóvil es un sistema múltiple de pistones. Un sistema múltiple de pistones permite que las fuerzas sean transmitidas a dos o más pistones de la manera indicada en la figura siguiente.

Dirección asistida La dirección asistida consiste en acoplar a un mecanismo de dirección simple, un circuito de asistencia llamado servo-mando. Este circuito puede ser accionado por la fuerza hidráulica

proporcionada por una bomba hidráulica.

Situación de los elementos que componen un sistema de dirección asistida hidráulica

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10. Instalación y mantenimiento. En un sistema hidráulico es importante prestar atención a ciertos indicadores que pueden avisarnos de un mal funcionamiento de la instalación. Ruido excesivo Cavitación (Caudal de aceite Insuficiente en el orificio de admisión de la bomba).

• Obturación del filtro de admisión total o parcial. • Cuerpos extraños en la tubería de aspiración. • Viscosidad muy alta del aceite a la temperatura de trabajo. • Temperatura demasiado baja del aceite, originando exceso de viscosidad. • Temperatura del aceite demasiado alta, ocasionando vaporización. • Velocidad de rotación excesiva. • Nivel de aceite demasiado bajo. • Tubería de aspiración, demasiado estrecha, larga o con irregularidades (codos,

cambios bruscos de sección, válvulas de asiento, etc.) • Válvulas medio cerradas en las tuberías de aspiración.

La bomba aspira aire.

• Nivel de aceite demasiado bajo o tubería demasiado corta. • Racor no estanco en la aspiración. • Retén de salida del eje estropeado. • Tubería de retorno demasiado corta originando emulsión del aceite (formación de

espuma). • Tubería de aspiración estropeada. • Retenes no estancos en los vástagos de cilindros.

Ruido excesivo o vibraciones en la válvula de seguridad.

• Válvula demasiado pequeña para el caudal que elimina. • Asiento desgastado o defectuoso. • Presión excesiva en la línea de retorno. • Tubería de Venting demasiado larga o demasiado ancha (la adición de un

estrangulamiento puede ser útil). Otros casos.

• Paletas desgastadas o pegadas en su alojamiento. • Anillo u otra pieza sometida a rozamiento, desgastados, o dañados. • Ejes mal alineados. • Rodamientos desgastados o defectuosos. • Acoplamientos faltos de engrase o averiados.

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Presión débil, insuficiente o irregular

• Mal funcionamiento de la válvula de alivio o de alguna otra válvula de presión. • Contaminación del aceite.

Presión nula

• No hay nivel de aceite suficiente. • Sentido de rotación de la bomba incorrecto. • Acoplamiento bomba-motor desconectado o roto. • Eje de bomba roto. • El caudal pasa por válvulas o actuadores defectuosos.

Circuito se calienta exageradamente

• No hay agua en el intercambiador o bien este está obstruido. • Fugas internas o externas demasiado importantes. • Temperatura ambiente muy elevada. • Poca ventilación. • Válvulas de regulación de caudal mal ajustadas. • Refrigerador mal dimensionado.

El actuador no se mueve

• Fallos en el funcionamiento de la bomba. • Presión de trabajo demasiado baja. • Actuador dañado o desgastado.

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UNIDAD 3. MANIPULACIÓN Y CONTROL DE FLUIDOS. 1. Tuberías; símbolos; clases; marcado. Tubería es un término general que engloba diferentes clases de líneas de conducción que transportan el fluido hidráulico entre los componentes. Los sistemas hidráulicos utilizan principalmente tres tipos de línea de conducción:

• Tubos “gas”. • Tubos milimétricos. • Mangueras flexibles.

Actualmente los tubos gas son los menos costosos de los tres mientras que los tubos milimétricos y las mangueras flexibles son más convenientes para hacer conexiones y para el mantenimiento de las instalaciones. En el futuro se implantará la tubería de plástico que ya se está usando gradualmente en algunas aplicaciones. Tubos “Gas” Son tubos de hierro y acero soldados. Debido a su bajo coste, además de ser los primeros en utilizarse como conductores en los sistemas hidráulicos, aún son ampliamente utilizados en la actualidad. Los tubos gas y sus accesorios se clasifican según sus dimensiones nominales y el espesor de sus paredes. Actualmente, el espesor de la pared se expresa como una relación de números. Las roscas de los tubos gas son cónicas, al contrario que las de tubos milimétricos y algunas conexiones de mangueras que te tienen roscas cilíndricas. Las uniones se cierran mediante una adaptación entre las rocas macho y hembra al apretar la tubería. Esto crea uno de los principales inconvenientes de los tubos gas. Tubos milimétricos Son tubos de acero sin soldadura y presentan ventajas significativas sobre los tubos gas en los sistemas hidráulicos. Los tubos milimétricos pueden doblarse de cualquier forma, son más fáciles de trabajador y pueden utilizarse una y otra vez sin problemas de cierre. En los sistemas de bajo volumen, aguantan presiones y caudales más elevados con dimensiones y pesos menores. Sin embargo son más caros, así como también lo son los accesorios necesarios para las conexiones.

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Mangueras flexibles Las mangueras flexibles se utilizan cuando las líneas hidráulicas están sometidas a movimientos. Las mangueras se fabrican con capas de caucho sintético y trenzado de tejido o alambre. El trenzado de alambre permite, lógicamente, presiones más altas. La capa interna de la manguera debe ser compatible con el fluido utilizado. La capa externa es, generalmente, de caucho para proteger el trenzado. La manguera debe tener como mínimo tres capas, siendo una de ellas el trenzado, o puede tener múltiples capas de caucho o pueden estar colocadas directamente unas encima de otras. 2. Aislamiento térmico de tuberías. La mayoría de los procesos industriales necesitan altas temperaturas, lo cual genera pérdidas o ganancias de calor y esto se ve reflejado en altos costes para mantener la temperatura necesaria del proceso en cuestión. Estas pérdidas o ganancias de calor se pueden reducir al mínimo con el uso de aislamientos, ya que estos evitan la transferencia de calor. El aislamiento térmico puede cumplir más de estas tres funciones: reducir la conducción térmica en el material, que corresponde a la transferencia de calor entre partes metálicas que estén en contacto; reducir las corrientes de convección térmica que pueden establecerse en espacios llenos de aire o de líquido, y reducir la transferencia de calor por radiación, que corresponde al transporte de energía térmica por ondas electromagnéticas. Beneficios del aislamiento térmico

• Conservar la energía invertida en el acondicionamiento del fluido evitando las perdidas o a su vez las ganancias de calor

• Reduce proporcionalmente los costos de operación. • Establece las condiciones de temperatura, saturación y el nivel de polimerización. • Evita los riesgos potenciales como las quemaduras e incendios, controlando y

regulando la temperatura superficial. • Evade el flujo de vapor y la condensación de agua sobre superficies frías. • Disminuye y controla el ruido que provocan los equipos industriales. • Protege al personal que está en operación

3. Elementos de anclaje y fijación. Todas las tuberías deberán incluir:

a. Válvulas de corte en las líneas de aspiración y descarga con diámetro de paso igual al diámetro interior de las tuberías (de bola preferiblemente). No se recomienda el uso de válvulas de regulación.

b. Uniones ó bridas en las tuberías de descarga y aspiración.

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c. Un filtro en aspiración cuando el producto no sea un lodo. d. Elegir los materiales de forma que no exista corrosión galvánica ni por ataque químico.

Las líneas hidráulicas largas están sometidas a vibraciones y puntas de presión cuando el fluido que circula por las mismas se detiene bruscamente o cambia de sentido. Esto produce aflojamiento o endurecimiento de las juntas que pueden originar fugas. Por consiguiente, a intervalos, las líneas deben tener soportes con abrazaderas o con bridas. Generalmente se aconseja que estos soportes estén separados de los accesorios para facilitar el montaje y desmontaje. Los materiales más adecuados para su fabricación son los de tipo blando como el plástico o la madera. Las mangueras flexibles deben instalarse de forma que no se tuerzan durante el funcionamiento de la máquina. Debe dejarse siempre una holgura a que las permita moverse libremente y facilite la absorción de las puntas de presión. Deben también evitarse torsiones en las mangueras y buches demasiados largos. Las mangueras sometidas a frotamiento deben estar protegidas por fundas o dispositivos protectores similares. 4. Bombas y electrobombas. Las bombas se fabrican en muchos tamaños y formas, con muchos mecanismos diferentes de bombeo y para aplicaciones muy diversas. No obstante, todas las bombas presentan unas características básicas. Las bombas se clasifican generalmente por su presión máxima de funcionamiento y por su caudal de salida en l/min a una velocidad de rotación determinada. Presión nominal La presión nominal de una bomba viene determinada por el fabricante y está basada en una duración razonable en condiciones de funcionamiento determinadas. Es importante observar que no existe un factor importante observar que de seguridad normalizado correspondiente a esta estimación. Trabajando a presiones más elevadas se puede reducir la duración de la bomba o causar daños serios. Desplazamiento La capacidad de caudal de una bomba puede expresarse con el desplazamiento por revolución o con el caudal en l/min. El desplazamiento es el volumen de líquido transferido en una revolución; se expresa en centímetros cúbicos por revolución. La mayoría de las bombas tienen un desplazamiento fijo. En ciertas bombas no obstante, es posible variar las dimensiones de la cámara de bombeo por medio de controles externos.

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Caudal Una bomba viene caracterizada por su caudal nominal en litros por minuto. Este caudal varía con la carga a que se somete a la bomba. La mayoría de los fabricantes facilitan datos que muestran los caudales de las bombas y las necesidades de potencia bajo condiciones de ensayo específico relativas a las velocidades de accionamiento y a las presiones. Rendimiento volumétrico En teoría una bomba suministra una cantidad de fluido igual a su desplazamiento por ciclo o revolución. En realidad el desplazamiento efectivo es menor, debido a las fugas internas. El rendimiento volumétrico es igual al caudal real de la bomba dirigido por el caudal teórico. Se expresa en forma de porcentaje.

4.1. Electrobomba. Una bomba es una turbomáquina que transforma la energía mecánica con la que es accionada en energía hidráulica del fluido incompresible que mueve. La energía mecánica que acciona la bomba proviene por lo general de un motor que está conectado de manera solidaria con el eje de la bomba. Se denomina, de manera genérica, electrobomba a aquellas accionadas por un motor eléctrico, para distinguirlas de las motobombas, habitualmente accionadas por motores de combustión interna. Los motores eléctricos son maquinas eléctricas que convierten la energía eléctrica de alimentación del motor en energía mecánica que es entregada en su eje. Los motores de las bombas son generalmente de tipo asíncrono, y más concretamente de jaula de ardilla. El principio de funcionamiento de los motores asíncronos está basado en la producción de un campo magnético giratorio. Estos motores eléctricos están formados por un rotor (parte móvil) y un estator (parte fija). El deslizamiento es la diferencia de velocidad que se produce entre el rotor y el campo del estator. De esta manera, en el chasis de una electrobomba encontraremos un sistema hidráulico que permitirá la impulsión del fluido, y un sistema eléctrico que nos permitirá alimentar el motor que impulsara el movimiento de la bomba. 5. Bombas dosificadoras. La mayoría de las bombas centrífugas y rotativas tienen un caudal estable en el tiempo. Bajo condiciones normales de funcionamiento hay muy poca variación en la velocidad del líquido bombeado.

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Este no es el caso de las bombas dosificadoras alternativas, que provocan que el fluido experimente picos de velocidad y aceleraciones tanto en la línea de aspiración como de descarga. Con estas bombas, el fluido está inicialmente en reposo (leva de rotación del pistón a 0º) y la velocidad y aceleración del mismo son nulas. El fluido se acelera durante el ciclo de descarga hasta la velocidad máxima que se produce a los 90º de rotación de la leva de accionamiento del pistón. De igual forma, el ciclo de aspiración comienza con el fluido en reposo (180º de rotación de la leva) y es acelerado hasta alcanzar la velocidad máximo a los 270º de rotación de la leva de accionamiento del pistón. La fuerza de inercia necesaria para empezar el bombeo en ambos ciclos es la de mayor importancia. Debido a estas características del flujo, común a todas las bombas dosificadoras de tipo alternativo, se deberá tener especial consideración con todos aquellos parámetros que afecten al funcionamiento de la bomba.

6. Válvulas de control. Es inviable diseñar un sistema fluido de potencia práctico sin algún medio para controlar el volumen y la presión del líquido y de dirigir el flujo de líquido a las unidades del funcionamiento. Esto se logra mediante el uso de diversos tipos de válvulas. Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha, el paro y la dirección, así como la presión o el caudal del fluido enviado por una bomba hidráulica. Las válvulas deben ser precisas en el control del fluido y presión, así como sobre la secuencia de operación. Según su función las válvulas se subdividen en 5 grupos:

a. Válvulas de vías o distribuidoras: Son válvulas de varios orificios (vías) los cuales determinan el camino que debe seguir el fluido bajo presión para efectuar operaciones tales como puesta en marcha, paro, dirección, etc. Pueden ser de dos, tres, cuatro y

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cinco vías correspondiente a las zonas de trabajo y, a la aplicación de cada una de ellas, estará en función de las operaciones a realizar.

b. Válvulas de bloqueo: Son elementos que bloquean el paso del caudal preferentemente en un sentido y lo permiten únicamente en el otro sentido. La presión del lado de salida actúa sobre la pieza obturadora y apoya el efecto de cierre hermético de la válvula.

c. Válvulas de presión: Para poder operar de forma segura y eficiente con sistemas hidráulicos necesitamos poder controlar la presión de los fluidos. Estas válvulas Influyen principalmente sobre la presión, o están acondicionadas al valor que tome la presión. Hay muchos tipos de válvulas de control: algunas simplemente proporcionan un escape para la presión que excede un valor de control; algunas reducen solamente la presión a un sistema o subsistema de menor presión; y algunos mantienen la presión de un sistema dentro de un rango establecido.

d. Válvulas de caudal: Estas válvulas influyen sobre la cantidad de circulación de fluido que se produce por una tubería. El caudal se regula en ambos sentidos de flujo.

e. Válvulas de cierre: Son elementos todo o nada que abren o cierran el paso del caudal sin posibilidad de regulación.

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