TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICOINSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIERREZ

CARRERAING. MECÁNICA

TRABAJOCOMPONENTES DE LOS SISTEMAS

HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS

UNIDAD 1

MATERIA:AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

PRESENTAVILLARREAL ÁLVAREZ EDÉN

No. DE CONTROL12270087

CATEDRATICOING. MARIO TOLEDO MARTÍNEZ

TUXTLA GUTIÉRREZ, CHIAPAS, A 03 DE MARZO DEL 2015

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ÍNDICE

INTRODUCCIÓN.............................................................................................................................4

SISTEMA NEUMÁTICO.................................................................................................................5

1.1 COMPONENTES Y SU FUNCIONAMIENTO.......................................................................5

1.1.1 FILTRO DE SUCCIÓN..........................................................................................................5

1.1.2 COMPRESOR DE AIRE COMPRIMIDO............................................................................6

1.1.3 INDICADOR DE PRESIÓN..................................................................................................7

1.1.4 INTERCAMBIADOR DE CALOR.........................................................................................7

1.1.5 DRENADOR DE CONDENSADO AUTOMÁTICO............................................................8

1.1.6 DEPÓSITO.............................................................................................................................8

1.1.7 PSV.........................................................................................................................................9

1.1.8 VÁLVULA DE PASO.............................................................................................................9

1.1.9 UNIDAD DE MANTENIMIENTO........................................................................................10

1.1.10 VÁLVULA DE CORTE RÁPIDO......................................................................................10

1.1.11 VÁLVULA DISTRIBUIDORA............................................................................................11

1.1.12 TUBERÍAS..........................................................................................................................11

1.1.12 AIRE COMPRIMIDO.........................................................................................................12

1.1.14 ELEMENTO DE TRABAJO..............................................................................................12

SISTEMA HIDRÁULICO..............................................................................................................13

2.1 COMPONENTES Y SU FUNCIONAMIENTO.....................................................................13

2.1.1 DEPÓSITO DE ACEITE (CONSOLA)..............................................................................13

2.1.2 FILTRO PARA ACEITE......................................................................................................13

2.1.3 BOMBA.................................................................................................................................14

2.1.4 INDICADOR DE PRESIÓN................................................................................................14

2.1.5 PSV.......................................................................................................................................15

2.1.6 ACUMULADOR HIDRÁULICO..........................................................................................15

2.1.7 VÁLVULA DISTRIBUIDORA..............................................................................................16

2.1.7 TUBERÍAS............................................................................................................................16

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2.1.7 ELEMENTOS DE TRABAJO.............................................................................................16

CUADRO COMPARATIVO DE LOS SISTEMAS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS...........17

CONCLUSIÓN...............................................................................................................................18

FUENTES DE INFORMACIÓN...................................................................................................19

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INTRODUCCIÓN

La evolución continua de la industria en la obtención de nuevas materias, su

mecanización y la obtención de un producto final elaborado obliga a conocer y entender el

funcionamiento de los dispositivos neumáticos e hidráulicos, su control, sus limitaciones y

la forma de realizar un correcto diseño de las instalaciones.

Existen grandes diferencias entre los sistemas neumáticos y los hidráulicos, se podría

decir que la única característica que tienen es que utilizan un fluido, uno usa un fluido

compresible y el otro el fluido incomprensible, deja muy claro ahí su función de cada uno y

su importancia en la industria. Por un lado los sistemas neumáticos son utilizados para

trabajos donde se requieren rapidez a un menor costo, mientras que los sistemas

hidráulicos se pueden encontrar en los trabajos donde se requiere de gran fuerza.

Como bien se ha mencionado cada uno tiene sus características muy propias, es

importante mencionar que no compiten entre sí, ya que su área de trabajo es

completamente distintos, se hará una comparación al final de ambos sistemas a manera

de que se termine de comparar su finalidad de ambos.

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SISTEMA NEUMÁTICO

1.1 COMPONENTES Y SU FUNCIONAMIENTO

1.1.1 FILTRO DE SUCCIÓN

Se trata de pequeños filtros, capaces de retener impurezas y polvo muy fino, con efectos

inapreciables sobre el caudal. Gracias a sus reducidas dimensiones, es posible instalarlos

directamente en los conductos de vacío, cerca de los servicios (ventosas, sistemas de

sujeción por vacío y similares), para fraccionar la filtración y para mejorar el control visual

de todos los puntos de aspiración de la instalación.

Fig. 1 Símbolo De Filtro

Fig.2 Filtro

TABLA 1. Características De Un Filtro De Aire ComprimidoSector Tipo de

filtraciónMontaje Dimensione

sTamaño de filtrado

Presión de funcionamiento

de aire comprimido

modular vertical compacto Mín.: 5 µm (0 in)

Máx.: 25 µm (0 in)

Mín.: 0.3 bar (4.35 psi)

Máx.: 16 bar (232.06 psi)

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1.1.2 COMPRESOR DE AIRE COMPRIMIDO

Es una máquina de fluido que está construida para aumentar la presión y desplazar cierto

tipo de fluidos llamados compresibles, tal como gases y los vapores. Esto se realiza a

través de un intercambio de energía entre la máquina y el fluido en el cual el trabajo

ejercido por el compresor es transferido a la sustancia que pasa por él convirtiéndose

en energía de flujo, aumentando su presión y energía cinética impulsándola a fluir.

Fig. 3 Símbolo Compresor De Aire Comprimido

Fig. 4 Compresor De Aire Comprimido

TABLA 2. Características Habituales De Un Compresor De Aire ComprimidoFluido Aire

Tecnología De pistón

Lubricación Lubricado

Movilidad Estacionario

PresiónMín.: 10 bar (145.04 psi)Máx.: 15 bar (217.56 psi)

CaudalMín.: 7500 l/h (1981.29 us gal/h)Máx.: 15000 l/h (3962.58 us gal/h)

Potencia Mín.: 0.75 kW (2559.1 hp)Máx.: 1.5 kW (5118.2 hp)

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1.1.3 INDICADOR DE PRESIÓN

También conocidos como manómetros, son dispositivos que tienen la función de registrar

la presión dentro del sistema, esto es de mucha importancia ya que con ello se podría

conocer cuando se está trasegando más fluido de lo indicado o si existen posibles fugas

en la instalación. La elección de un manómetro debe realizarse teniendo en cuenta el

entorno en el que va a emplearse: temperaturas, naturaleza del fluido, intervalo y

dinámica de las presiones que se miden, sobrepresiones.

Fig. 5. Símbolo De Manómetro

Fig. 6. Manómetro

TABLA 3. Características Habituales De Un Filtro De AireResistente contra vibraciones y golpesConstrucción de extrema robustezRangos de indicación hasta 0-10 bar

1.1.4 INTERCAMBIADOR DE CALOR

El aire comprimido pasa a través de un lecho de sustancias secantes. En cuanto el agua o

vapor de agua entra en contacto con dicha sustancia, se combina químicamente con ésta

y se desprende como mezcla de agua y sustancia secante, esta mezcla tiene que ser

eliminada regularmente del absorbedor. Ello se puede hacer de manera manual o

automática.

Fig. 7 Símbolo De Intercambiador De Calor

Fig. 8 Intercambiador de calor

8

1.1.5 DRENADOR DE CONDENSADO AUTOMÁTICO

Es el encargado de eliminar todos los fluidos condensados dentro del sistema de aire

comprimido. Su diseño sencillo (una sola pieza móvil) garantiza una larga vida y

funcionamiento seguro.

Expulsa automáticamente grandes cantidades de agua y aceite de cualquier viscosidad.

Previene el deterioro de equipos y componentes neumáticos. Elimina paradas de

producción por limpieza, reparación o recambio de piezas dañadas además mantiene libre

de agua y aceite las cañerías, tanques, filtros, etc.

Fig. 9. Símbolo De Drenado de Condensado Automático

Fig. 10. Símbolo De Drenado de Condensado Automático

1.1.6 DEPÓSITO

S trata del elemento en donde se almacena todo el aire succionado, el aire se encuentra

filtrado a cierta presión para mantener un flujo constante en las tuberías y accionar los

dispositivos además de que lleva manómetros para controlar su presión y saber cuándo

se necesita rellenar el deposito.

Fig. 11. Símbolo De Depósito

Fig. 12. Depósito

9

1.1.7 PSV

Las válvulas limitadoras de presión se utilizan, sobre todo, como válvulas de seguridad.

No admiten que la presión en el sistema sobrepase el valor al que se programan. En el

momento que el valor de presión a la entrada alcanza el fijado como máximo en la

válvula, se abre su salida y el aire pasa a la atmósfera. La válvula permanece abierta

hasta que baje la presión del sistema.

Fig. 13. Válvula De Seguridad De Presión

1.1.8 VÁLVULA DE PASO

Una válvula de paso es un sistema mecánico gracias al cual se puede regular el flujo de

gases que circulan a través de una tubería. El proceso se efectúa mediante una pieza

que tapa de forma parcial o completa el orificio de la cañería. Por este sistema, se puede

controlar el paso tanto de los líquidos y gases más inocuos hasta de los más corrosivos.

Fig. 14. Válvula De Paso

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1.1.9 UNIDAD DE MANTENIMIENTO

Los dispositivos conectados en los diferentes puntos de un circuito neumático necesitan

recibir aire con una presión uniforme y libre de impurezas. Además, muchos de estos

dispositivos tienen elementos móviles que precisan ser lubrificados. La preparación del

aire comprimido que consumen los dispositivos neumáticos conectados en diferentes

puntos se realiza mediante las llamadas unidades de mantenimiento. Estas unidades

están formadas por tres elementos diferentes: el filtro, el regulador y el lubricador.

Tiene como objetivo detener las impurezas que arrastra el aire comprimido (polvo, polen,

restos de pequeñas oxidaciones, etc.).

Fig. 15. Símbolo De Una Unidad De Mantenimiento.

Fig. 16. Unidad De Mantenimiento.

1.1.10 VÁLVULA DE CORTE RÁPIDO

En este caso es la presión del aire que llega por las conexiones derecha e izquierda, la

que cambia la posición de trabajo de la válvula.

Fig. 17 Símbolo De Una Válvula De Corte Rápido

Fig. 18. Válvula De Corte Rápido

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1.1.11 VÁLVULA DISTRIBUIDORA

La válvula 4/2 está provista de dos conexiones de trabajo A y B una de presión P y otra

para el escape de aire R. La aplicación más usual de la válvula 4/2 es controlar el avance

y retroceso de un cilindro de doble efecto, en una posición de la válvula el cilindro avanza

y en la otra retrocede

Fig. 19. Símbolo De Una Válvula Distribuidora

Fig. 20. Válvula Distribuidora

TABLA 4. Características De Una Válvula Distribuidora De 4/2 Vías.Número de vías 4/2 víasAccionamiento mando manualPresión operativa Máx.: 320 bar (4641.21 psi)

1.1.12 TUBERÍAS

Son los elementos que hacen posible el traslado del aire, pueden ser manqueras, tubing o

tuberías, requieren de atención y verificación constante para detectar fugas o grietas en

ellas ocasionadas por el uso.

Fig. 21. Instalación De Un Circuito Neumático

12

1.1.12 AIRE COMPRIMIDO

No podemos dejar detrás al principal elemento del sistema, el que hace posible que todos

estos elementos antes mencionados estén diseñados así, se trata del aire comprimido,

fácil de encontrar, no genera costos obtenerlo, se puede encontrar con diferentes puntos

de calidad y además tiene ventajas en lo que ha cuidado ambiental se refiere.

1.1.14 ELEMENTO DE TRABAJO

Estos podrías ser pistones que accionen un mecanismo de tapar o cortar alguna

actividad, el uso final solo la imaginación y el ingenio marca el límite de qué hacer con

esta anergia.

Fig. 22. Cilindro Neumático

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SISTEMA HIDRÁULICO

2.1 COMPONENTES Y SU FUNCIONAMIENTO

2.1.1 DEPÓSITO DE ACEITE (CONSOLA)

Es donde se encuentra el fluido (agua, aceite) de potencia, para ser succionado y ser

utilizado en los ductos del sistema para realizar un trabajo.

Fig. 23. Depósito de aceite.

2.1.2 FILTRO PARA ACEITE

El propósito de la filtración no es solo prolongar la vida útil de los componentes

hidráulicos, si no también evitar paradas producidas por la acumulación de impurezas en

las estrechas holguras y orificios de las modernas válvulas.

Fig. 24. Filtro De Aceite

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2.1.3 BOMBA

Es el instrumento que se utiliza para succionar el fluido e inyectarle presión al sistema,

suelen ser de descarga baja, eso es muy útil para este tipo de instalaciones ya que se

requieren altas presiones y bajas velocidades.

Fig. 25. Bomba

TABLA 5. Características Habituales De Una Bomba Tecnología: Accionamiento: Montaje:

De engranaje De elevación hidráulica De rosca

2.1.4 INDICADOR DE PRESIÓN

También conocidos como manómetros, son dispositivos que tienen la función de registrar

la presión dentro del sistema, esto es de mucha importancia ya que con ello se podría

conocer cuando se está trasegando más fluido de lo indicado o si existen posibles fugas

en la instalación.

Fig.26. Manómetro

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2.1.5 PSV

Las válvulas limitadoras de presión se utilizan, sobre todo, como válvulas de seguridad.

No admiten que la presión en el sistema sobrepase el valor al que se programan. En el

momento que el valor de presión a la entrada alcanza el fijado como máximo en la

válvula, se abre su salida y el aceite pasa por una válvula de paso y retorna al depósito.

La válvula permanece abierta hasta que baje la presión del sistema.

Fig. 27 Válvula De Seguridad

2.1.6 ACUMULADOR HIDRÁULICO

Su principal función es de retener fluido del sistema, representa un elemento de seguridad

ya que se maneja muchas presión en ella, cuando se produce una pérdida de presión

bloquea la caída de energía en el sistema para proteger a los instrumentos colocados en

ella.

Fig. 28. Acumulador Hidráulico

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2.1.7 VÁLVULA DISTRIBUIDORA

La válvula 4/2 está provista de dos conexiones de trabajo A y B una de presión y otra para

el escape de aire. La aplicación más usual de la válvula 4/2 es controlar el avance y

retroceso de un cilindro de doble efecto, en una posición de la válvula el cilindro avanza y

en la otra retrocede

Fig. 29. Válvula Distribuidora

2.1.7 TUBERÍAS

Se pueden utilizar manqueras o tubing para ello, pero que contengan especificaciones ya

que el sistema hidráulico genera grandes presiones en su interior, porque se requiere de

materiales muy resistentes para ello.

2.1.7 ELEMENTOS DE TRABAJO

Estos podrías ser pistones que accionen un mecanismo de tapar o cortar alguna

actividad, el uso final solo la imaginación y el ingenio marca el límite de qué hacer con

esta anergia.

Fig. 30. Cilindro Hidráulico

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CUADRO COMPARATIVO DE LOS SISTEMAS HIDRÁULICOS Y NEUMÁTICOS

SISTEMA NEUMÁTICO SISTEMA HIDRÁULICO

El fluido de potencia que utiliza es limpio barato, se puede almacenar fácil, no contamina y además es ininflamable por lo que conlleva una gran seguridad trabajar con él.

El fluido de potencia que utiliza puede llegar a ser muy costoso, ya que dependerá de si es natural o sintético, además de bajo qué condiciones de trabajo se encuentre, ya que puede ocasionarse alguna explosión ya sea por el aceite o la presión generada dentro del sistema.

Utiliza un compresor Utiliza una bomba de desplazamientoLleva un indicador de presión o manómetro para el sistema y para el depósito de aire comprimido.

Lleva un indicador de presión para el sistema.

Usa un intercambiador de calor. No lleva intercambiador de calorLleva una purga automática. No lleva purga de ningún tipo.Contiene un depósito de aire comprimido

Contiene un acumulador hidráulico.

Utiliza una PSV Utiliza una PSVUsa una válvula de paso Puede utilizar una válvula de paso, detrás de la

bomba por seguridad.Se le instala una unidad de manteamiento FRL

No lleva una unidad de mantenimiento.

Contiene una válvula de corte rápido.

No lleva una válvula de corte rápido debido a las grandes presiones que se pueden producir.

Contiene una válvula distribuidora Contiene una válvula distribuidora.

Sus elementos de trabajo pueden ser diferentes objetos, tienen una limitante su rango de fuerza es pequeña, ofrecen rapidez pero presiones bajas.

Los elementos de trabajo que utiliza pueden ser distintos objetos, dependerá siempre del tipo de trabajo, ya que el sistema genera grandes presiones pero velocidades bajas.

TABLA 1. Comparativo Entre Los Sistemas Neumáticos E Hidráulicos.

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CONCLUSIÓN

Después de haber hecho comparaciones y definir la función da algunos elementos de

cada sistema, se amplía el panorama de los conocimientos que se tenían de ellos, ahora

sabemos que pueden llegar a ser elegidos no solo por su fuerza, sino también por ciertos

factores que ayudan a conservar la seguridad, y el donde se utilizan estos sistemas.

Ahora podemos concluir en que los sistemas neumáticos son los más amables con el

medio ambiente, generan pocos costos de obtención, su uso es muy favorable en las

industrias en donde se requiera una limpieza absoluta, es una de sus más grandes

ventajas. También hay que mencionar de que los sistemas neumáticos no son utilizaos

para realizar trabajos donde se requiera mucha fuerza por la sencilla razón de que no

sería costeable producir elementos de trabajo para esa función.

Los sistemas hidráulicos a su vez pueden llegar a generar grandes presiones dentro de

ellos, cuando el sistema neumático no pueda realizar el trabajo, entran en acción los

hidráulicos, tienen limitantes a pesar de sus ventajas en la fuerza, es que su fluido de

potencia le afecta la temperatura.

Existen muchos factores que ayudan a limitar el uso de cada sistema, lo que si es cierto

es que estos sistemas están para ayudarnos a realizar trabajos pesados, obtener rapidez,

precisión, y que hay que tener el suficiente conocimiento para diferenciar el cuándo es

mejor utilizar un sistema neumático.

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FUENTES DE INFORMACIÓN

Deppert W, Stoll K., Dispositivos Neumáticos, Marcombo 1992

Manual. Curso de hidráulica para la formación profesional. Editorial FESTO.

Componentes de los sistemas Neumático. Disponible en

http://demo.imh.es/Electroneumatica/Ud03 Consultado el 13 de febrero del 2015.