TEMA 4: ELEMENTOS Y CIRCUITOS DE NEUMÁTICA E HIDRÁULICO
1. Elementos de neumática
La neumática es la tecnología que utiliza la energía acumulada en el aire comprimido. Esta
energía se transforma en energía mecánica mediante los actuadores (cilindros, motores, etc.).
En la actualidad, se utiliza masivamente en aplicaciones industriales debido a las excelentes
cualidades que presenta, entre las que destacan:
El aire atmosférico es un elemento abundante en la naturaleza.
Puede ser fácilmente transportado por canalizaciones, incluso a grandes distancias, siendo
innecesarios los conductos de retorno.
Es compresible, lo que facilita el almacenaje y transporte en depósitos.
No existe riesgo de explosión ni incendio en ambientes peligrosos.
No hay problemas por las fugas, debido a la limpieza del aire, lo que lo hace especialmente
importante en la industria alimenticia y farmacéutica.
Un manejo fácil de sus elementos sin que entrañen peligrosidad.
Sin embargo, este tipo de mecanismos también presentan serias limitaciones:
El aire comprimido debe ser tratado antes de su utilización, eliminando las impurezas y
humedad.
La compresibilidad del aire impide obtener velocidades regulares y constantes en los
elementos de trabajo.
Cuando el aire ha realizado el trabajo, se vierte al exterior, produciendo ruido que, en
algunos casos, resulta molesto.
En un circuito neumático podemos distinguir los siguientes grupos funcionales: grupo
compresor, red de distribución, unidad de mantenimiento, válvulas, y actuadores o elementos
de trabajo.
1.1. Grupo compresor
Diseñado para ofrecer un caudal de aire limpio y seco a una
presión preestablecida, con el objeto de asegurar un
funcionamiento eficiente de todas las máquinas y mecanismos.
Las presiones ideales de empleo del aire comprimido oscilan
entre 4 y 8 bar, siendo lo habitual 6 bar. El corazón de cualquier
circuito neumático es el grupo compresor.
1.1. Compresor
Máquina encargada de aspirar el aire a la presión atmosférica y comprimirlo a una presión más
elevada. Recibe movimiento de un motor eléctrico por medio de poleas y correas de diversos
tipos, se utiliza en aplicaciones industriales, o de un motor de combustión, en maquinaria
móvil. El tipo de compresor más empleado es el de pistón. Pero los hay de más tipos:
COMPRESORES DE PISTÓN
Su funcionamiento se basa en tomar aire por la válvula de aspiración en la carrera
descendente del pistón, accionado por un cigüeñal, y expulsarlo a la zona de alta
,presión, a través de la válvula de escape, mientras la de aspiración permanece cerrada.
Suelen tener uno o varios cilindros.
El cárter inferior, donde se aloja el mecanismo de biela y manivela, contiene aceite para
la refrigeración y engrase de este mecanismo.
En la boca de entrada del compresor hay un filtro de aire. Consiste en una fina malla, o un
fieltro, que garantiza que las pequeñas partículas de polvo abrasivo o viruta no entren en los
cilindros. El filtro de entrada sirve para prevenir un desgaste excesivo de las paredes de los
cilindros, los segmentos y las válvulas.
Durante el trabajo de compresión del aire, se produce un aumento de la temperatura de este.
Posteriormente, el aire es vertido a la red y en su circulación se produce un descenso de la
temperatura que conlleva una caída de la presión en esta, perdiéndose así la capacidad de
trabajo, que obliga a una refrigeración del cilindro. En los compresores pequeños bastan las
aletas que lleva el cilindro por la parte exterior. En los que son mayores, se instala además un
ventilador, y en los de alta presión, es necesaria la refrigeración por agua.
Cuando el aire entra desde la atmósfera y se comprime en un solo recorrido, entonces el
mecanismo se conoce como compresor de una sola etapa. Los grupos de una sola etapa suelen
admitir una presión de hasta 14 bar.
Un compresor de pistón y de dos etapas y montaje en V. El aire comprimido en el primer
pistón, después de ser refrigerado, se introduce en un segundo cilindro de volumen inferior
que lo vuelve a comprimir. Así se obtienen presiones de hasta 20 bar, y con 3 etapas, se puede
llegar hasta 220 bar.
Existen dos tipos de configuraciones para los compresores: portátiles y los elásticos.
Un compresor portátil está diseñado para proporcionar movilidad al usuario, y está equipado
con asas y ruedas.
La configuración elástica está provista de un diseño de aire más grande que el portátil y está
fijado al suelo con tacos elásticos o silentblocks que absorben las vibraciones.
COMPRESOR DE DIAFRAGMA O MEMBRANA
Su funcionamiento es similar al anterior, pero en vez de un pistón utiliza una membrana
sintética flexible de goma para introducir la acción de bombeo. Su principal ventaja reside
en la imposibilidad de que el aceite lubricante pase al aire, al estar interpuesta la
membrana. Se emplea en la industria alimenticia, farmacéutica, etc.
COMPRESOR ROTATIVO DE PALETAS O MULTICELULAR
Constituido por un cárter cilíndrico en cuyo interior gira un rotor excéntrico provisto de un
cierto número de paletas deslizables en el interior de unas ranuras.
Cuando el motor gira, la inercia mantiene a las paletas pegadas a la pared, mientras que la
excentricidad hace que el volumen de las células varía constantemente, comprimiendo el aire a
medida que se acerca al orificio de salida.
, Las principales ventajas de este tipo de compresor son sus reducidas dimensiones, su
funcionamiento silencioso y un suministro de caudal prácticamente uniforme (sin impulsos).
Estos compresores suministran menores presiones, pero mayores caudales que los de émbolo.
COMPRESOR DE TORNILLOS
Formado por dos tornillos helicoidales, engranados entre sí, que arrastran en su giro el
aire (entre el hueco de sus dientes y el cilindro de recubrimiento) axialmente. Se
utilizan en los equipos de aire acondicionado domésticos.
COMPRESOR ROOT
El aire es simplemente transportado de derecha a izquierda, sin modificar su volumen
en el hueco comprendido entre ambos rotores y la carcasa exterior. Se utilizaron en los
primeros motores sobrealimentados o turbo.
TURBOCOMPRESORES
Existen dos modelos de turbocompresores, ambos aptos para tratar grandes caudales.
Uno es el turbocompresor radial, aspira el aire en su parte central para lanzarlo
radialmente hacia la periferia por la acción de la fuerza centrífuga. La aceleración del
aire se produce en sentido radial. Una posterior disminución de su velocidad hace que
su presión aumente hasta el límite deseado. El segundo es el turbocompresor axial,
en el que el aire circula paralelamente al eje del mismo. Ambos compresores pueden
disponer de varios alabes en serie, especialmente diseñados para aumentar
progresivamente la velocidad del aire.
1.1.2. Depósito o acumulador de aire
A la salida del compresor, se dispone un depósito de acero y forma cilíndrica, capaz de albergar
una buena cantidad de aire comprimido. Supone una reserva de aire a presión necesaria para
abastecer a los diferentes consumidores cuando la demanda es superior a la producción del
compresor, evitando caídas cuando la demanda es superior a la producción del compresor,
evitando caídas de presión de la red. Al mismo tiempo que amortigua las pulsaciones del
caudal de salida del compresor, estas pulsaciones generan ondas de presión que pueden
resultar perjudiciales para los aparatos consumidores.
Por lo general, los acumuladores están provistos de diversos accesorios, tales como
manómetro y termómetro, válvula de cierre y de vaciado de agua y válvula limitadora de
presión. Con el termómetro y manómetro controlaremos la temperatura y presión de aire en el
acumulador.
Si no se cierra, el compresor funcionará toda la noche en
caso de que una manguera se rompa o tenga pérdida de
aire. Para evitar esto, disponemos de una válvula de cierre
del depósito que aísla el depósito de la red de distribución.
Debido al riesgo que supone una sobrepresión en el depósito, este dispone de una válvula de
seguridad, tarada a una determinada presión a partir de la cual se abre la válvula por la que
sale el aire, y evita posibles explosiones.
Gracias a su gran superficie, el aire encerrado en el acumulador se refrigera con lo que la
humedad se condensa en la parte inferior de él, acumulándose agua. Conviene eliminar dicha
1. Elementos de neumática
La neumática es la tecnología que utiliza la energía acumulada en el aire comprimido. Esta
energía se transforma en energía mecánica mediante los actuadores (cilindros, motores, etc.).
En la actualidad, se utiliza masivamente en aplicaciones industriales debido a las excelentes
cualidades que presenta, entre las que destacan:
El aire atmosférico es un elemento abundante en la naturaleza.
Puede ser fácilmente transportado por canalizaciones, incluso a grandes distancias, siendo
innecesarios los conductos de retorno.
Es compresible, lo que facilita el almacenaje y transporte en depósitos.
No existe riesgo de explosión ni incendio en ambientes peligrosos.
No hay problemas por las fugas, debido a la limpieza del aire, lo que lo hace especialmente
importante en la industria alimenticia y farmacéutica.
Un manejo fácil de sus elementos sin que entrañen peligrosidad.
Sin embargo, este tipo de mecanismos también presentan serias limitaciones:
El aire comprimido debe ser tratado antes de su utilización, eliminando las impurezas y
humedad.
La compresibilidad del aire impide obtener velocidades regulares y constantes en los
elementos de trabajo.
Cuando el aire ha realizado el trabajo, se vierte al exterior, produciendo ruido que, en
algunos casos, resulta molesto.
En un circuito neumático podemos distinguir los siguientes grupos funcionales: grupo
compresor, red de distribución, unidad de mantenimiento, válvulas, y actuadores o elementos
de trabajo.
1.1. Grupo compresor
Diseñado para ofrecer un caudal de aire limpio y seco a una
presión preestablecida, con el objeto de asegurar un
funcionamiento eficiente de todas las máquinas y mecanismos.
Las presiones ideales de empleo del aire comprimido oscilan
entre 4 y 8 bar, siendo lo habitual 6 bar. El corazón de cualquier
circuito neumático es el grupo compresor.
1.1. Compresor
Máquina encargada de aspirar el aire a la presión atmosférica y comprimirlo a una presión más
elevada. Recibe movimiento de un motor eléctrico por medio de poleas y correas de diversos
tipos, se utiliza en aplicaciones industriales, o de un motor de combustión, en maquinaria
móvil. El tipo de compresor más empleado es el de pistón. Pero los hay de más tipos:
COMPRESORES DE PISTÓN
Su funcionamiento se basa en tomar aire por la válvula de aspiración en la carrera
descendente del pistón, accionado por un cigüeñal, y expulsarlo a la zona de alta
,presión, a través de la válvula de escape, mientras la de aspiración permanece cerrada.
Suelen tener uno o varios cilindros.
El cárter inferior, donde se aloja el mecanismo de biela y manivela, contiene aceite para
la refrigeración y engrase de este mecanismo.
En la boca de entrada del compresor hay un filtro de aire. Consiste en una fina malla, o un
fieltro, que garantiza que las pequeñas partículas de polvo abrasivo o viruta no entren en los
cilindros. El filtro de entrada sirve para prevenir un desgaste excesivo de las paredes de los
cilindros, los segmentos y las válvulas.
Durante el trabajo de compresión del aire, se produce un aumento de la temperatura de este.
Posteriormente, el aire es vertido a la red y en su circulación se produce un descenso de la
temperatura que conlleva una caída de la presión en esta, perdiéndose así la capacidad de
trabajo, que obliga a una refrigeración del cilindro. En los compresores pequeños bastan las
aletas que lleva el cilindro por la parte exterior. En los que son mayores, se instala además un
ventilador, y en los de alta presión, es necesaria la refrigeración por agua.
Cuando el aire entra desde la atmósfera y se comprime en un solo recorrido, entonces el
mecanismo se conoce como compresor de una sola etapa. Los grupos de una sola etapa suelen
admitir una presión de hasta 14 bar.
Un compresor de pistón y de dos etapas y montaje en V. El aire comprimido en el primer
pistón, después de ser refrigerado, se introduce en un segundo cilindro de volumen inferior
que lo vuelve a comprimir. Así se obtienen presiones de hasta 20 bar, y con 3 etapas, se puede
llegar hasta 220 bar.
Existen dos tipos de configuraciones para los compresores: portátiles y los elásticos.
Un compresor portátil está diseñado para proporcionar movilidad al usuario, y está equipado
con asas y ruedas.
La configuración elástica está provista de un diseño de aire más grande que el portátil y está
fijado al suelo con tacos elásticos o silentblocks que absorben las vibraciones.
COMPRESOR DE DIAFRAGMA O MEMBRANA
Su funcionamiento es similar al anterior, pero en vez de un pistón utiliza una membrana
sintética flexible de goma para introducir la acción de bombeo. Su principal ventaja reside
en la imposibilidad de que el aceite lubricante pase al aire, al estar interpuesta la
membrana. Se emplea en la industria alimenticia, farmacéutica, etc.
COMPRESOR ROTATIVO DE PALETAS O MULTICELULAR
Constituido por un cárter cilíndrico en cuyo interior gira un rotor excéntrico provisto de un
cierto número de paletas deslizables en el interior de unas ranuras.
Cuando el motor gira, la inercia mantiene a las paletas pegadas a la pared, mientras que la
excentricidad hace que el volumen de las células varía constantemente, comprimiendo el aire a
medida que se acerca al orificio de salida.
, Las principales ventajas de este tipo de compresor son sus reducidas dimensiones, su
funcionamiento silencioso y un suministro de caudal prácticamente uniforme (sin impulsos).
Estos compresores suministran menores presiones, pero mayores caudales que los de émbolo.
COMPRESOR DE TORNILLOS
Formado por dos tornillos helicoidales, engranados entre sí, que arrastran en su giro el
aire (entre el hueco de sus dientes y el cilindro de recubrimiento) axialmente. Se
utilizan en los equipos de aire acondicionado domésticos.
COMPRESOR ROOT
El aire es simplemente transportado de derecha a izquierda, sin modificar su volumen
en el hueco comprendido entre ambos rotores y la carcasa exterior. Se utilizaron en los
primeros motores sobrealimentados o turbo.
TURBOCOMPRESORES
Existen dos modelos de turbocompresores, ambos aptos para tratar grandes caudales.
Uno es el turbocompresor radial, aspira el aire en su parte central para lanzarlo
radialmente hacia la periferia por la acción de la fuerza centrífuga. La aceleración del
aire se produce en sentido radial. Una posterior disminución de su velocidad hace que
su presión aumente hasta el límite deseado. El segundo es el turbocompresor axial,
en el que el aire circula paralelamente al eje del mismo. Ambos compresores pueden
disponer de varios alabes en serie, especialmente diseñados para aumentar
progresivamente la velocidad del aire.
1.1.2. Depósito o acumulador de aire
A la salida del compresor, se dispone un depósito de acero y forma cilíndrica, capaz de albergar
una buena cantidad de aire comprimido. Supone una reserva de aire a presión necesaria para
abastecer a los diferentes consumidores cuando la demanda es superior a la producción del
compresor, evitando caídas cuando la demanda es superior a la producción del compresor,
evitando caídas de presión de la red. Al mismo tiempo que amortigua las pulsaciones del
caudal de salida del compresor, estas pulsaciones generan ondas de presión que pueden
resultar perjudiciales para los aparatos consumidores.
Por lo general, los acumuladores están provistos de diversos accesorios, tales como
manómetro y termómetro, válvula de cierre y de vaciado de agua y válvula limitadora de
presión. Con el termómetro y manómetro controlaremos la temperatura y presión de aire en el
acumulador.
Si no se cierra, el compresor funcionará toda la noche en
caso de que una manguera se rompa o tenga pérdida de
aire. Para evitar esto, disponemos de una válvula de cierre
del depósito que aísla el depósito de la red de distribución.
Debido al riesgo que supone una sobrepresión en el depósito, este dispone de una válvula de
seguridad, tarada a una determinada presión a partir de la cual se abre la válvula por la que
sale el aire, y evita posibles explosiones.
Gracias a su gran superficie, el aire encerrado en el acumulador se refrigera con lo que la
humedad se condensa en la parte inferior de él, acumulándose agua. Conviene eliminar dicha
