Sistema Computacional para Esquemas Neumáticos

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY 
CAMPUS ESTADO DE MEXICO 
SISTEMA COMPUTACIONAL PARA LA REALIZACION DE 
ESQUEMAS NEUMATICOS UTILIZANDO EL SISTEMA DE 
CASCADA DE MANDO SECUENCIAL 
TESIS QUE PARA OPTAR EL GRADO DE 
MAESTRO EN SISTEMAS DE MANUFACTURA 
PRESENTA 
ING. JAIPRAKASH RAJARAM PRASAD 
Asesor: Dr. ALEJANDRO RAFAEL VEGA SALINAS 
Comité de Tesis: Dr. Cuauhtémoc Sergio Carbajal Fernández 
Dr. Pedro Grasa Soler 
Jurado: Dr. Pedro Grasa Soler 
Dr. Cuauhtémoc Sergio Carbajal Fernández 
Dr. Alejandro Rafael Vega Salinas 
Dr. Basilio del Muro Cuéllar 
Atizapán de Zaragoza, Edo. Méx., Marzo de 1998. 
Presidente 
Secretario 
Vocal 
Vocal 
3 
RESUMEN. 
Actualmente la necesidad de incrementar la competividad en el mercado, se ha vuelto 
cada día más dificil para cualquier industria. El programa computacional de esta tesis automatiza 
la generación de circuitos neumáticos para crecer la competitividad de una empresa a un bajo 
costo. La diferencia principal que existe entre este paquete computacional y entre los diferentes 
paquetes que simulan un circuito neumático, consiste en que ninguno de los programas 
comerciales generan ni dibujan los circuitos neumáticos. Este código se basa en el método 
secuencial, montaje cascada simple y trabaja por medio de la introducción de los datos en forma 
binaria para que posteriormente se genere el diagrama de movimientos y el circuito neumático. 
Cabe mencionar que solo se dibuja dicho circuito si se cumple con la condición de cascada 
simple que significa que el programa no contempla casos de repetitividad, simultaneidad, 
condiciones de paro de emergencia, etc. Pero es importante recalcar que utilizando las técnicas 
de programación de dicho código es posible cubrir prácticamente todas las condiciones del 
método cascada y posteriormente aplicar la programación a otros métodos sistemáticos de 
generación de circuitos de tecnologías de este índole: eléctrica, hidráulica, mecánica, etc. 
CONTENIDO. 
LISTA DE FIGURAS 
LISTA DE TABLAS 
ANTECEDENTES 
OBJETIVO Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 
JUSTIFICACION 
INTRODUCCION 
CAPITULO l. 
1.1 
1.2 
1.2.1 
1.2.2 
1.2.3 
1.3 
1.3.1 
1.3.2 
1.3.3 
1.3.4 
1.3.5 
1.3.5.1 
1.3.5.2 
1.3.5.3 
1.4 
1.4.1 
1.4.2 
1.4.3 
1.4.4 
1.4.5 
1.4.6 
1.4.7 
1.4.8 
1.4.9 
1.4.10 
1.4.11 
1.4.12 
NEUMATICA 
Introducción 
Aplicaciones en la neumática 
Neumática en desarrollo de aplicaciones 
aplicaciones automatizadas 
Accionamiento neumático. 
Manipuladores neumáticos. 
Comparación de la neumática con energías de 
otras índole 
Técnicas de transmisión o energías 
Características de la transmisión regulada 
Mantenimientos de las energías 
Factores adicionales a considerar para la 
utilización de energía neumática. 
Características de las energías 
Características eléctricas 
Características hidráulicas 
Características neumáticas 
Aplicaciones industriales de neumática 
Agricultura y explotación forestal 
Industria de protección de energía 
Explotación minera 
Industria química 
Industria petrolífera 
Industria de plástico 
Aridos, vidrios 
Industria metalúrgica 
Industria de la madera 
Industria de papel - industria gráfica 
Industria textil 
Industria alimenticias 
8 
10 
11 
12 
14 
16 
21 
22 
22 
23 
24 
30 
30 
32 
35 
37 
37 
37 
39 
41 
45 
46 
47 
47 
47 
48 
48 
49 
49 
50 
51 
52 
52 
4 
1.4.13 
1.4.14 
1.4.15 
1.4.16 
CAPITULO 11. 
2.1 
2.2 
2.2.1 
2.2.1.1 
2.2.1.2 
2.2.1.3 
2.2.2 
2.2.2.1 
2.2.2.1.1 
2.2.2.1.2 
2.2.2.2 
2.2.2.2.1 
2.2.2.2.2 
2.2.2.2.3 
2.2.2.2.4 
2.2.2.2.5 
2.2.2.3 
2.3 
2.4 
2.4.1 
2.4.2 
2.4.2.1 
2.4.2.2 
2.4.3 
2.4.4 
2.4.4.1 
2.4.4.2 
2.4.4.3 
2.4.5 
2.4.6 
2.4.7 
2.5 
2.5.1 
2.5.2 
2.6 
2.6.1 
2.6.2 
2.6.3 
2.6.4 
Construcción 
Transporte y trafico 
Enseñanza y publicidad 
Construcción de maquinas 
CIRCUITOS NEUMATICOS. SISTEMA CASCADA. 
Introducción 
Elementos de sistemas neumáticos 
Cilindros 
Cilindros de simple efecto 
Cilindros de doble efecto 
Características técnicas de cilindros 
neumáticos 
Válvulas o distribuidores 
Elección de válvulas neumáticas 
Vías y posiciones 
Factores de caudal 
Grupos de válvulas 
Válvulas de vías o distribuidores 
Válvulas de bloqueo 
Válvulas de presión 
Válvulas de caudal 
Válvulas de cierres 
Localización de válvulas 
Símbolos gráficos normalizados 
Realización de esquemas neumáticas 
Croquis de situación 
Designación de los elementos 
Designación por cifras 
Designación por letras 
Secuencia 
Diagrama de movimientos 
Diagrama de espacio-fase 
Diagrama de espacio-tiempo 
Diagrama de mando 
Trazado de esquemas en neumática 
Plano de situación 
Lista de los elementos 
53 
53 
54 
54 
57 
59 
60 
61 
61 
63 
63 
64 
64 
65 
66 
66 
72 
73 
73 
74 
74 
75 
77 
77 
78 
78 
78 
80 
81 
81 
82 
83 
83 
84 
85 
Mandos para equipos neumáticos. Métodos de generación 86 
de sistemas de mandos neumáticos 
Mandos programados 
Mandos secuenciales 
Sistema Cascada 
Conexión paso a paso usando método cascada 
Limites del montaje en cascada 
Sistema cascada con movimientos repetitivos 
de un cilindro 
Sistema cascada con movimientos simultáneos 
87 
87 
89 
89 
97 
97 
98 
5 
CAPITULO 111. 
3.1 
3.2 
3.3 
CAPITULO IV. 
4.1 
4.2 
4.2.1 
4.2.2 
4.3 
4.3.1 
4.4 
4.4.1 
CAPITULO V. 
5.1 
5.2 
5.2.1 
5.2.2 
5.2.3 
5.2.3.1 
5.2.3.2 
5.2.3.3 
5.3 
5.3.1 
5.3.2 
5.3.3 
5.3.3.1 
5.3.3.2 
5.3.3.3 
5.4 
5.4.1 
5.4.2 
5.4.3 
5.4.3.1 
5.4.3.2 
5.4.3.3 
5.5 
5.5.1 
5.5.2 
5.5.3 
5.5.3.1 
CODIGO DEL PROGRAMA COMPUTACIONAL 
Introducción 
Diagrama de flujo del programa computacional 
Código del programa 
USO DEL PROGRAMA COMPUTACIONAL 
Introducción 
Pasos generales para utilizar el programa 
Ejecución del programa neucas 
Uso del programa 
Uso del programa-ejemplo 1 
Presentación gráfica del programa utilizando 
Ejemplo 1 y pasos generales. 
Uso del programa-ejemplo 2 
Presentación gráfica del programa utilizando 
Ejemplo 2 y pasos generales. 
PRUEBAS Y RESULTADOS 
Introducción 
Caso 1 - Cascada simple - Dispositivo para remachar 
Croquis de situación 
Planteamiento del problema 
Resultados del programa computacional neucas 
Entrada de datos 
Verificación de datos 
Circuito neumático 
Caso 2 - Cascada simple - Marcado de piezas 
Croquis de situación 
Planteamiento del problema 
Resultados del programa computacional neucas 
Entrada de datos 
Verificación de datos 
Circuito neumático 
Caso 3 - Cascada simple - Dispositivo para doblar 
Croquis de situación 
Planteamiento del problema 
Resultados del programa computacional neucas 
Entrada de datos 
Verificación de datos 
Circuito neumático 
Caso 4 - Simultaneidad - Dispositivo para cizallar 
Croquis de situación 
Planteamiento del problema 
Resultados del programa computacional neucas 
Entrada de datos 
100 
101 
116 
118 
119 
119 
121 
128 
129 
140 
141 
152 
153 
153 
154 
155 
155 
155 
156 
157 
157 
158 
159 
159 
159 
160 
161 
161 
162 
163 
163 
163 
164 
165 
165 
166 
167 
167 
6 
5.5.3.2 
5.6 
5.6.1 
5.6.2 
5.6.3 
5.6.3.1 
5.6.3.2 
CAPITULO VI. 
6.1 
6.2 
BIBLIOGRAFIA 
Verificación de datos 
Caso 5 - Repetividad - Dispositivo para embutir 
Croquis de situación 
Planteamiento del problema 
Resultados del programa computacional neucas 
Entrada de datos 
Verificación de datos 
CONCLUSIONES Y PERSPECTIVAS 
Conclusiones 
Perspectivas 
ANEXO A PROGRAMA NEUCAS 
167 
168 
168 
169 
170 
170 
170 
172 
174 
176 
178 
7 
8 
LISTA DE FIGURAS. 
Figura 1.1 Gráfico facilidad-longitud de transmisión 33 
Figura 1.2 Gráfico facilidad de amplificacion-potencia de la transmisión 34 
Figura 1.3 Gráfico facilidad de regulacion-potencia de la transmisión 35 
Figura 1.4 Gráfico dificultad de mantenimiento-potencia de la transmisión 36 
Figura 2.1 Sección de un cilindro doble efecto 62 
Figura 2.2 Sección de válvula 4/2 67 
Figura 2.3 Sección de válvula de marcha 71 
Figura 2.4 Sección de válvula de accionamiento mecánico - 3/2 71 
Figura 2.5 Sección válvula selectora de circuito 72 
Figura 2.6 Secciónválvula de simultaneidad 73 
Figura 2.7a Tabla de símbolos neumáticos normalizados 75 
Figura 2.7b Tabla de símbolos neumáticos normalizados 76 
Figura 2.8 Croquis de situación 77 
Figura 2.9 Identificación por letras 79 
Figura 2.10 Secuencias 80 
Figura 2.11 Diagrama de movimientos/Espacio-fase 82 
Figura 2.12 Diagrama de movimientos/Espacio-tiempo 82 
Figura 2.13 Diagrama de movimientos/Mando 83 
Figura 2.14 Esquema de mando de un ciclo rectangular 84 
Figura 2.15 División en grupos de una secuencia 90 
Figura 2.16 Lineas de grupos con designación de salidas 91 
Figura 2.17 Montaje en cascada, forma escalonada 91 
9 
Figura 2.18 Conexión cascada de dos grupos 92 
Figura 2.19 Conexión cascada de tres grupos 93 
Figura 2.20 Conexión cascada de cuatro grupos 93 
Figura 2.21 Conexión cascada de cinco grupos 94 
Figura 2.22 Circuito neumático montaje cascada 96 
Figura 4.1 Uso programa - Movimientos de cilindros 122 
Figura 4.2 Ejemplo 1 - Diagrama de fases 128 
Figura 4.3 Ejemplo 2 - Diagrama de fases 140 
Figura 5.1 Croquis de situación Caso 1 153 
Figura 5.2 Diagrama de movimientos Caso 1 154 
Figura 5.3 Croquis de situación Caso 2 157 
Figura 5.4 Diagrama de movimientos Caso 2 158 
Figura 5.5 Croquis de situación Caso 3 161 
Figura 5.6 Diagrama de movimientos Caso 3 162 
Figura 5.7 Croquis de situación Caso 4 165 
Figura 5.8 Diagrama de movimientos Caso 4 166 
Figura 5.9 Croquis de situación Caso 5 168 
Figura 5.10 Diagrama de movimientos Caso 5 169 
10 
LISTA DE TABLAS. 
Tabla 2.1 Características de los cilindros neumáticos 63 
11 
ANTECEDENTES 
Dentro del campo de la producción industrial, la neumática tiene una aplicación creciente 
en las más variadas funciones, especialmente en aplicaciones automatizadas. No solamente entra 
a formar parte en la construcción de máquinas sino que va desde el uso doméstico, hasta la 
utilización en la técnica de investigación nuclear, pasando por la producción industrial [l]. Por 
otro lado, la evolución rápida de la industria cada vez está requiriendo más y más la integración 
de herramientas computacionales dentro del proceso de manufactura con el fin de cumplir con 
la demanda del mercado, con calidad y eficiencia. 
12 
OBJETIVO Y PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. 
En ésta tesis, se propone automatizar la realización de esquemas neumáticos, utilizando el 
sistema de cascada de mando secuencial, usando tecnología de herramientas computacionales. 
El objetivo es hacer un programa computacional, en el cual, usando la secuencia de 
movimientos de cada cilindro como entrada de datos, se dibuje automáticamente el esquema 
neumático en ambiente gráfico. Para cumplir con el objetivo se requiere resolver los siguientes 
pasos, dentro de la programación: 
1. Entrada de la secuencia de movimientos en forma binaria. 
2. Algoritmo para examinar datos de la entrada (forma binaria) examinar y sacar los 
grupos. 
3. Algoritmo para examinar datos de la entrada (forma binaria) y dibujar el diagrama de 
movimientos (espacio-fase). 
4. Algoritmo para examinar datos de la entrada (forma binaria) y sacar la secuencia de 
movimientos. 
5. Algoritmo para dibujar los cilindros, válvulas y líneas. Pasos 3, 4 y 5 del sistema 
cascada. 
6. Algoritmo para examinar la secuencia de movimientos y dibujar los sensores y las 
líneas restantes del circuito. 
7. Algoritmo para impresión del esquema neumático y del diagrama de movimientos. 
13 
Este programa solo cubre montaje de sistemas en cascada simple. Con simple se refiere a 
que cada movimiento de un cilindro origina el siguiente movimiento, es decir, una función 
origina la siguiente. Este programa no cubre sistema cascada con movimientos repetitivos de un 
cilindro en el mismo ciclo, sistema cascada con movimientos simultáneos de cilindros, sistema 
cascada con un cilindro de simple efecto, paro de emergencias y cualquier otro escenario que no 
se considere simple. 
Este programa utiliza los siguientes elementos de neumática: 
Cilindros de doble efecto. 
Válvulas 4/2 como accionamiento de los cilindros. 
Sensores. 
Funciones AND. 
Válvula de MARCHA. 
Este programa dibuja esquemas de secuencia de mandos de máximo 5 grupos y mínimo 
de 2 grupos. Adicionalmente, nada mas contempla máximo 9 movimientos por grupo. Se utilizan 
máximo 9 cilindros y 18 fases. 
14 
JUSTIFICACION. 
En la actualidad, la necesidad de automatizar la producción no afecta únicamente a las 
grandes empresas, sino también a la mediana y pequeña industria. Para cualquier proceso de 
producción, se desarrollan métodos que excluyan el trabajo manual y no dependan de la 
habilidad humana [2]. Incluso la industria artesana se ve obligada a desarrollar métodos de 
producción racionales que excluyan el trabajo manual [ 1]. La automatización tiene como fin 
aumentar la competitividad de la industria por lo que requiere la utilización de nuevas 
tecnologías [3]. Es importante mencionar que dichas nuevas tecnologías son costosas. La 
extensión de la automatización de forma sencilla en cuanto a mecanismo, y además a bajo costo, 
se ha logrado utilizando técnicas relacionadas con la neumática, y es empleada en la mayor parte 
en las máquinas modernas [3]. Cabe mencionar que cualquier automatización es sólo un paso 
dentro del proceso de la producción industrial [ 1] y no sustituye de ninguna manera el trabajo de 
ser humano. Más bien, todas la mejoras aplicadas por automatización están encaminadas, al 
igual que otras muchas, a obtener el máximo provecho con un costo mínimo [I]. 
El programa computacional propuesto en ésta tesis está enfocada principalmente para la 
industria pequeña y mediana. Igual que en las empresas grandes, las industrias pequeñas y 
medianas también requieren aumentar la competitividad, en este mercado de demanda, para 
sobrevivir y requieren invertir en tecnologías nuevas, pero la mayoría, no cuentan con los 
recursos económicos. Por lo tanto, son forzados a seguir utilizando la misma tecnología vieja, 
que no cuenta con la calidad que el mundo de hoy está exigiendo. Este programa computacional 
ofrece a las industrias pequeñas y medianas la opción de automatizar UN PASO, dentro de sus 
15 
procesos de la producción, a un costo bajo usando herramientas de la era infonnática para ser 
más competitivos. Adicionalmente, les ayuda a aumentar la productividad de su industria 
reenfocando y/o reasignando habilidades humanas a otras áreas de mejora continua. Por otro 
lado, la industria está evolucionando constantemente en la aplicación de nuevas tecnologías para 
conseguir los múltiples procesos que en ella se realizan, incorporando automatismos cada vez 
más sofisticados. Sin embargo, toda tecnología debe apoyarse en bases sólidas [ 4]. En esta 
automatización propuesta se esta utilizando la tecnología de herramientas computacionales. 
Igualmente, éste programa computacional también está dirigido a los estudiantes y 
profesores de escuelas profesionales y técnicas para ser utilizada como una herramienta 
educativa. 
16 
INTRODUCCION. 
La automatización puede ser considerada como el paso más importante del proceso de 
evolución de la industria del siglo XX, al permitir la eliminación total o parcial de la 
intervención humana, obteniéndose las siguientes ventajas [3]: 
Reducción de los costos de mano de obra directa. 
Uniformidad de la producción y ahorro de material. 
Aumento de la productividad. 
Mayor control de la producción, al poder introducir en el proceso, sistemas 
automáticos de muestreo. 
Aumento de la calidad del producto final. 
En todo proceso de automatización se distinguen tres partes: 
a. Elementos periféricos de entrada, a través de los cuales llega al sistema la 
información. 
b. Unidad central de tratamiento de la información. 
c. Elementos periféricos de salida, que, de acuerdo con las órdenes elaboradas por la 
unidad central, gobiernan los elementos de potencia. 
17 
UNIDAD CENTRAL 
Datos Movirnimtos;. PERIFERICOS p - . 
DE TRATAMIENTO 
PERIFERICOS p 
-
DE ; DE 
Ordenes DE LA Indicaciones . -p 
ENTRADA 
p - !" . SALIDA 
INFORMACION 
Existen diversas técnicas para la realización de automatismos: la electromecánica, la 
electrónica, la neumática, etc. [3]. 
La automatización neumática es la que se realiza usando las propiedades del aire 
comprimido. Las señales deben traducirse a presencia o ausencia de presión neumática. El 
tratamiento de las señales es realizado por los distribuidores neumáticos, por lo que las señales 
de salida son generalmente, posiciones de cilindros neumáticos [3]. 
Los términos neumático y Neumática provienen de la palabra griega <<Pneuma>>, que 
significa <<aliento>> o <<soplo>>. La Neumática abarca la totalidad de las aplicaciones de las 
instalaciones neumáticas. Esta palabra es de uso internacional, aunque en parte se escriba o se 
pronuncie con ligeras diferencias, ya que en todos los idiomas occidentales hay que remontarse 
al término original griego [7]. 
La neumática ofrece ventajas, pero es importante compararla con energías de otras 
índoles para asegurar que se cumplan los objetivos de la tarea a realizar. 
18 
Para poder aplicar la energía neumática en la automatización es indispensable diseñar 
circuitos neumáticos. Para diseñar los circuitos neumáticos se requiere tener un entendimiento 
muy claro de los elementos básicos, símbolos normalizados y métodos de generación. 
En nuestro caso particular aparte de utilizar la tecnología neumática, se está utilizando 
tecnología de herramientas computacionales para automatizar aun más el proceso de producción 
de una aplicación industrial. 
Actualmente la manera de trazar circuitos es manual utilizando las técnicas de generación 
de mandos neumáticos sistemáticos. Existen varias herramientas computacionales para simular 
circuitos neumáticos pero no se conoce de ninguna que genere el dibujo en sí. En este trabajo se 
elabora un código de programa, en Visual Basic 3, para dibujar el circuito neumático utilizando 
sistema cascada simple. Se escogió Visual Basic 3 por la ventaja de amigabilidad que ofrece el 
paquete. 
El sistema cascada es un mando secuencial. En un mando secuencial, una función origina 
la siguiente. Para escribir el programa es indispensable entender los conceptos en detalle de 
generación de circuitos neumáticos utilizando montaje en cascada simple. 
El nombre del programa elaborado se denomina NEUCAS. La parte de "NEU" proviene 
de neumática y la parte de "CAS" proviene de cascada. El programa se identifica como 
"SISTEMA COMPUTACIONAL PARA GENERAR CIRCUITOS NEUMATICOS USANDO 
MONTAJE EN CASCADA". 
19 
El presente trabajo esta organizado de la siguiente manera: En el capitulo uno se compara 
la energía neumática con otras energías y se presentan aplicaciones. En el capitulo dos se 
explican los elementos básicos de la neumática, métodos de generación de mandos y sistema 
cascada. En el capitulo tres se presenta el código y su respectivo diagrama de flujo. En el 
capitulo cuatro se presenta el uso detallado del programa. En el capitulo cinco se muestra el 
resultado del programa utilizando casos industriales. En el capitulo seis se concluye y se 
elaboran perspectivas del objetivo de esta tesis. 
La automatización industrial, a través de componentes neumáticos y herramientas 
computacionales, es una de las soluciones más sencillas, rentables y con mayor futuro de 
aplicación en la industria, debido a que puede aumentar la competitividad de una empresa a un 
bajo costo. 
l. NEUMATICA 
118UO?'E'CA 
21 
1.1 INTRODUCCION. 
Antes de utilizar una herramienta computacional para generar un circuito neumático es 
importante entender las ventajas de la utilización de la energía neumática. Esto es con el fin de 
asegurar que el circuito va a cumplir las necesidades del trabajo a realizar. 
La tecnología neumática es ampliamente usada en aplicaciones automatizadas. Los 
accionamientos y manipuladores neumáticos pueden generar movimientos mecánicos que se 
asemejan a movimientos de una mano de un ser humano. La neumática permite construir 
máquinas especiales de una manera simple, que cumplen las necesidades del trabajo a realizar 
óptimamente. 
Por otro lado, antes de inclinarse hacia la energía neumática es indispensable comparar 
con energías de otras índoles: eléctrica, hidráulica, mecánica, etc. Cada energía ofrecen ventajas 
y desventajas dependiendo de la necesidad del trabajo. 
La tecnología neumática ofrece simplicidad y fiabilidad a un costo bajo pero es 
importante asegurar que el trabajo a realizar va a tener resultados óptimos vía un circuito 
neumático, sino es esencial utilizar otra energía. 
22 
1.2 APLICACIONES EN LA NEUMATICA. 
1.2.1 NEUMA TICA EN DESARROLLO DE APLICACIONES AUTOMATIZADAS. 
¿ Dónde puede ser empleada la neumática? Esta pregunta no puede responderse con 
exactitud, pues las aplicaciones de la neumática pueden contestarse mejor si se toma como base 
la función de trabajo a realizar [2]. 
La tecnología de la neumática juega un papel muy importante en la mecánica desde hace 
mucho tiempo. Entretanto es incluida cada vez más en el desarrollo de aplicaciones 
automatizadas [5]. 
En ese sentido, la neumática es utilizada para la ejecución de las siguientes funciones [5]: 
• Detección de estados mediante sensores 
• Procesamiento de información mediante procesadores 
• Accionamiento de actuadores mediante elementos de control 
• Ejecución de trabajos mediante actuadores 
23 
Para controlar máquinas y equipos, suele ser necesario efectuar una concatenación lógica 
y compleja de estados y conexiones. Ello se logra mediante la actuación conjunta de sensores, 
procesadores, elementos de accionamiento y actuadores incluidos en un sistema neumático o 
parcialmente neumático [5]. 
El progreso experimentado en relación con materiales y métodos de montaje y 
fabricación ha tenido como consecuencia una mejora de la calidad y diversidad de elementos 
neumáticos, contribuyendo así a una mayor difusión de la neumática en el sector de la 
automatización [5]. 
1.2.2 ACCIONAMIENTO NEUMATICO. 
El accionamiento neumático es aplicable a todas las partes de la producción que se 
caracterizan por sus movimientos lineales. En una máquina-herramienta, el movimiento de giro 
de la pieza o de la herramienta se produce sólo durante el mecanizado, y quedan un gran número 
de movimientos lineales necesarios para un proceso completo [2]. Los elementos neumáticos de 
accionamiento permiten realizar los siguientes tipos de movimientos [5]: 
• Movimiento lineal 
• Movimiento giratorio 
• Movimiento rotativo 
24 
Tomando como base la función de movimientos, hay que resaltar la extensa gama de 
elementos sencillos para la obtención de movimientos lineales y rotativos [2]. 
Los cilindros neumáticos son utilizados con frecuencia como elementos de accionamiento 
lineal, porque, entre otras razones, se trata de unidades de precio relativamente bajo, de fácil 
instalación, simples y robustas y, además, están disponibles en los tamaños más diversos [5]. 
1.2.3 MANIPULADORES NEUMATICOS 
Si comparamos la posibilidad de aplicación de la neumática para la manipulación de 
piezas, y el accionamiento de útiles, se puede responder con exactitud que los elementos 
neumáticos pueden emplearse de manera racional para la manipulación de piezas, incluso puede 
decirse que es el campo de mayor aplicación. Sin embargo, en el accionamiento de útiles sus 
aplicaciones son más limitadas, sobre todo en máquinas con arranque de viruta. También es 
evidente que, si comparamos los tres grupos de procesos de trabajo, conformación con arranque 
de viruta, conformación sin arranque de viruta y montaje, el último grupo citado es el que ofrece 
mayores posibilidades de aplicación [2]. 
Con la palabra manipulación, hacemos referencia a las diferentes acciones a que está 
sometido un elemento para que adopte las posicionesdeseadas dentro de un proceso de 
producción. La palabra manipulación proviene de <<accionar con la mano>>, pero en los 
procesos de producción la utilizamos aunque la acción se produzca mecánicamente. 
Naturalmente, esta manipulación se referirá indistintamente a las piezas de trabajo o las 
25 
herramientas. El maneJo de las herramientas está integrado generalmente en la máquina 
excluyendo el cambio manual de herramientas. Generalmente, cuando se trata de máquinas 
corrientes, las herramientas de trabajo están fijas en sus dispositivos de sujeción y de translación. 
No ocurre lo mismo con las modernas máquinas automáticas de gran capacidad, en las cuales, 
durante el proceso de producción deben cambiarse las herramientas. Partiendo de un punto de 
almacenamiento para las mismas se extraen y vuelven a colocar según determinados procesos. 
También a estas acciones se les denomina manipulación [I]. 
La mano humana es un elemento de trabajo muy complejo que puede realizar funciones 
como: asir, ordenar, distribuir, alimentar, posicionar, sacar, trasladar, dentro de sus límites 
físicos. Un elemento de trabajo mecánico, solamente puede realizar una o dos de estas funciones, 
y rara vez varias. La consecuencia de esto es que, para obtener un proceso de trabajo automático, 
son necesarios varios elementos mecánicos de manipulación [2]. 
En un dispositivo cualquiera, deben montarse tantos elementos de trabajo, como 
operaciones individuales deban realizar dicho dispositivo. Esta es una de las razones principales, 
por la cual se utilizan mucho los sistemas neumáticos para la manipulación. Un cilindro 
neumático, y con él, el elemento de trabajo, pueden montarse directamente donde se precise la 
fuerza y el movimiento. El cilindro neumático se transforma así en un <<músculo de la mano 
mecánica>> [1]. 
Con tres cilindros de dimensiones adecuadas puede llegarse teóricamente hasta cualquier 
punto dentro de una dimensión espacial determinada. Añadiendo un accionamiento giratorio 
(cilindro de giro), funcionalmente el conjunto se acerca más al ideal de la mano humana [1]. 
26 
Para asir un objeto, el ser humano tiene cinco dedos en cada mano, con ellos puede 
realizar la sujeción de todas las formas posibles. En los sistemas industriales de producción, para 
esta función basta por regla general un elemento fijo y otro móvil; sólo en algunos casos 
especiales se necesitan dos y hasta tres elementos móviles [2]. 
No se trata precisamente de comparar la mano mecánica con las posibilidades de la mano 
humana, ya que cada aplicación está mas o menos limitada a la forma, tamaño y material de una 
pieza determinada a manipular. En un sistema mecánico, son posibles generalmente ligeras 
modificaciones de forma y tamaño, dentro de ciertos límites que dependen en gran parte del 
recorrido de los elementos de trabajo [1]. 
Actualmente éstas funciones se realizan fácilmente mediante manipuladores neumáticos, 
los cuales están constituidos por elementos modulares estándar de diferentes tamaños. Gracias a 
su sistema modular los manipuladores aportan una solución muy flexible para todos los 
problemas, ya que permiten [2]: 
Elegir los módulos únicamente necesarios a las carreras y los grados de 
libertad requeridos. 
Una fácil adaptación de la capacidad de la unidad a las necesidades reales. 
Estos manipuladores pueden ser asociados a controladores electrónicos y a autómatas 
programables. Realizan diversas operaciones, tales como la alimentación de puestos de trabajo, 
carga y descarga de máquinas de cadencia rápida o peligrosa, realización de operaciones 
apremiantes. Estas unidades modulares de manipulación presentan las siguientes ventajas [2]: 
27 
Proporcionan una importante economía de mano de obra. 
Aseguran de forma permanente cadencias de trabajo muy elevadas. 
Permiten una perfecta precisión y repetibilidad de las operaciones, asegurando 
una calidad constante. 
Son insensibles a los ruidos e indiferentes a las tareas manuales repetitivas y 
fatigosas. 
Se amortizan rápidamente, pues permiten aumentar la productividad y reducir 
los costos. 
Aplicación general de la neumática en la técnica de manipulación [5]: 
• Sujeción de piezas 
• Desplazamiento de piezas 
• Posicionamiento de piezas 
• Orientación de piezas 
• Bifurcación del flujo de materiales 
La clásica máquina-herramienta y de conformación está diseñada para una amplia 
variedad de posibilidades dentro de las funciones de producción. Su potencia, capacidad, 
dimensionado y realización técnica no se ajustan a una determinada pieza. La construcción de 
una pieza sencilla mediante una máquina universal, puede producir un costo muy elevado, ya que 
sólo se utilizan algunas partes de la misma. Por esta razón, la producción en serie tiende al 
estudio de máquinas especiales, según cada caso, para poder obtener resultados óptimos y 
económicos. Esto conduce a la construcción de máquinas especiales adaptadas a una pieza 
determinada, ó bien a algunas piezas similares respecto a su forma, tamaño, material y proceso 
28 
de trabajo, pennitiendo una producción racional. Sin embargo, no sólo es necesario racionalizar, 
y con ello automatizar la producción en serie, sino también para pequeñas series y piezas 
individuales [2]. 
La neumática simplifica en muchos casos el esfuerzo técnico que implica la realización 
de máquinas especiales y sistemas auxiliares. Los costos de inversión, relativamente reducidos, 
son los motivos principales para construir una máquina especial, un dispositivo auxiliar o 
cualquier tipo de útil para un detenninado trabajo. La mecanización y manipulación de las 
piezas, así como la automatización en relación con las funciones de un mando común, producen 
un gran número de estaciones de trabajo completo o parcialmente automáticos, pudiendo llegar a 
sistemas de producción completamente neumáticos [2]. 
La fuerza necesana, la velocidad de avance y la exactitud de un movimiento son 
decisivas para elegir entre la aplicación de un cilindro ·neumático, ó de una unidad de avance 
hidroneumática bajo una fonna de ejecución detenninada. En la aplicación de sistemas 
neumáticos para el trabajo de la madera, del plástico, y en la técnica de confonnación en general, 
se utiliza predominantemente el cilindro neumático como elemento de accionamiento [2]. 
Las unidades de trabajo con elementos de accionamiento neumáticos, pueden integrarse 
fácilmente en un proceso de trabajo, mediante el mando neumático. También los accionamientos 
rotativos eléctricos, pueden incluirse en un proceso automático con mando neumático. Esto ha 
conducido a la utilización de máquinas de producción automáticas, pudiendo realizarse varias 
funciones de montaje, y diferentes funciones de mecanizado. También se pueden construir 
elementos de trabajo neumáticos especiales para un uso específico, incluyéndolos en las 
máquinas automáticas. Quitando o agregando diferentes unidades de mecanizado o mediante una 
29 
modificación en la sucesión de las operaciones de trabajo, se obtiene cierta flexibilidad en el 
sistema de producción [2]. 
Estas posibilidades son válidas sobre todo para el diseño de nuevos sistemas de 
producción. Sin embargo, los mismos principios pueden aplicarse al automatizar unidades de 
trabajo y máquinas ya existentes. El grado de automatización dependerá en muchos casos del 
presupuesto previsto para la adquisición de material para automatización [2]. 
Contestando la pregunta¿ Dónde puede ser empleada la neumática?, según hemos visto, 
hay diversas aplicaciones en donde se puede utilizar la tecnología neumática. La fiabilidad y 
simplicidad obtenidas son evidentes a un costo bajo. 
1.3 COMPARACION DE LA NEUMATICA CON ENERGIAS DE OTRAS 
INDOLE 
1.3.1 TECNICAS DE TRANSMISION O ENERGIAS. 
Las técnicas de transmisión o energías más corrientes se listan a continuación [2]: 
Mecánica. 
Hidráulica. 
Eléctrica. 
- Neumática. 
Electrónica.Neumática de baja presión. 
30 
La energía neumática no es utilizable en todos los casos de automatización. Las 
posibilidades técnicas de la neumática están sometidas a ciertas limitaciones en lo que se refiere 
a la fuerza, espacio, tiempo y velocidad en el proceso de la información. Esta tecnología tiene su 
ventaja de más importante en la flexibilidad y variedad de aplicaciones en casi todas las ramas de 
la producción industrial [I]. 
31 
Toda técnica empleada en automatización presenta ventajas e foconvenientes, teniendo 
una aplicación limitada. La valoración de todos los factores que conducen a una aplicación debe 
realizarse cuidadosamente. El aire comprimido como medio, sólo por su naturaleza física impone 
unos límites que no pueden eludirse. Con la utilización racional de la neumática pueden 
complementarse, de manera eficiente, otras técnicas e incluso ser sustituidas por ésta [2]. 
La compresibilidad del aire es una característica que presenta ventajas e inconvenientes 
según el tipo de aplicación. La lección de la neumática depende de muchos factores, pero 
fundamentalmente del factor rentabilidad. La utilización óptima del aire comprimido se 
conseguirá aprovechando las propiedades físicas que posee. Estas mismas propiedades son las 
que conducen a los límites de utilización de los sistemas neumáticos y que son principalmente 
debidos a la compresibilidad del aire. Existe otro límite económico, principalmente cuando la 
aplicación exige fuerzas muy grandes o un notable consumo continuo de aire comprimido. En la 
práctica es indispensable comparar la energía neumática con otras fuentes de energía [1]. Para 
ello debe tenerse en cuenta, el conjunto completo del mando, desde la entrada de señales hasta 
los elementos de trabajo. Los elementos individuales pueden facilitar bastante la elección de una 
determinada técnica, pero es absolutamente necesario elegir el tipo de energía que mejor cumpla 
con las exigencias del conjunto. A menudo se comprueba que el elevado coste del aire 
comprimido no tiene importancia comparado con el rendimiento del equipo. En muchos casos la 
facilidad de regulación de la fuerza y la velocidad son mucho más importantes que el costo. En 
otros casos el montaje, el servicio y muy principalmente la seguridad son factores decisivos. 
Debe considerarse siempre también el factor mantenimiento [ 1]. 
32 
Los órganos motores de los mandos neumáticos son, generalmente, los cilindros de aire 
comprimido, obteniéndose en consecuencia accionamiento lineal. En esto reside uno de los 
principales argumentos para las aplicaciones de la neumática: la fácil generación de los 
movimientos rectilíneos son órganos intermedios. La utilización de este tipo de accionamiento 
lineal viene limitado por los requisitos de fuerza, velocidad y longitud de carrera. La fuerza de un 
cilindro depende del diámetro del émbolo y de la presión de alimentación, quedando limitada 
alrededor de los 3000 Kp. Respecto a la velocidad, la neumática cumple las exigencias de altas 
velocidades mejor que otros medios situándonse el campo principal de aplicación entre 0.3 y 1 
mis [2]. 
1.3.2 CARACTERISTICAS DE LA TRANSMISION REGULADA. 
Para poder justificar la utilización de la energía neumática empleamos tres de las más 
importantes características de una transmisión regulada [2]: 
- Facilidad de transmisión. 
Facilidad de amplificación. 
Facilidad de regulación. 
33 
Si se representa sobre un gráfico los valores en ordenadas y abscisas de un coeficiente 
. 
relativo de facilidad y la longitud de transmisión, se observa que tanto la energía eléctrica como 
la neumática se sitúan en la parte superior de plano así definido. Ver Fig. 1.1 [2]. 
Fadlldad de la transmisión 
E 
N 
H 
lm 10m 100m Longitud de transmisión 
lilg. l.l - Gráfico fadlldad-longltud de transmisión 
Podemos entonces entrever la posibilidad de obtener sistemas simples y mandados a 
distancia sin ninguna dificultad [2]. 
Si hacemos lo mismo con la facilidad de amplificación de un esfuerzo o una velocidad en 
función de la potencia de la transmisión, la neumática tiene un coeficiente inferior a la hidráulica 
y la electricidad. Ver Fig. 1.2 [2]. 
34 
Fadlldad de ampllflcadón 
E 
N 
Potenda (CV) 
l 10 100 1000 
J:i1g. 1.2 - Gráflco facilidad de ampllflcaclón-potenda de la transmisión 
Dejaremos a la electrónica las amplificaciones de bajas potencias y la hidráulica las altas [2]. 
Si nos fijamos ahora en la facilidad de regulación, se pueden hacer las mismas 
observaciones que anteriormente. Sin embargo, conviene resaltar los costos que son los sistemas 
eléctricos de regulación. Ver Fig. 1.3 [2]. 
35 
FadUdad de regulación 
E 
N 
Potenda (CV) 
1 10 100 1000 
F1g. 1.J - Gráflco facilidad de regulactón-potenda de la transmisión 
1.3.3 MANTENIMIENTO DE LAS ENERGIAS 
También, como anterionnente mencionado, debe considerarse el factor mantenimiento. 
Ver Fig. 1.4. Las dificultades de mantenimiento de una instalación neumática bien diseñada son 
mínimas para pequeñas potencias, aumentando considerablemente cuando las potencias son 
elevadas. La detección de averías eléctricas es siempre más dificil por ser menos palpable o 
visible a nuestros sentidos. Este mantenimiento se hace aún más difícil para la electrónica. La 
dificultad de mantenimiento se elimina rápidamente en función de los conocimientos que se 
posean de estos sistemas [2]. Respecto a este punto es necesario valorar las siguientes 
observaciones [2]: 
36 
a) Neumática: Con pocos conocimientos se obtienen buenos resultados. El 
montaje y puesta en servicio de sistemas de mando es simple. 
b) Oleohidráulica: Ofrece más dificultades que la neumática. 
c) Electricidad: Se requieren conocimientos profesionales, aparece el peligro de 
cortocircuito; una conexión equivocada puede destruir los elementos de 
mando. 
Dificultad de mantenimiento 
N 
H 
Potenda (CV) 
1 10 100 1000 
Ftg.1.4- Gráfico dlflcultad de mantenimiento-potencia de la transmisión 
37 
1.3.4 FACTORES ADICIONALES A CONSIDERAR PARA LA UTILIZACION DE 
ENERGÍA NEUMATICA 
Por otro lado, también se deberán tomar en cuenta los siguientes factores para la 
utilización de la energía neumática [5]: 
Medios de control preferidos. 
Equipos ya instalados. 
Conocimientos técnicos disponibles. 
Sistemas ya instalados. 
1.3.5 CARACTERISTICAS DE LAS ENERGIAS 
El ultimo punto a considerar para la utilización de la energía neumática son las 
características de los medios de trabajos o técnicas de transmisión antes mencionados: Mecánica, 
Hidráulica, Eléctrica y Neumática. Adicionalmente, existen combinaciones de estos medios [5]. 
1.3.5.1 Características Eléctricas. 
Producción de energía: A nivel nacional generalmente, dependiendo de la localización 
(hidráulica, térmica, atómica) [1]. 
38 
Almacenaje de energía: La acumulación resulta muy dificil y costosa; en la mayoría de los casos 
sólo es practicable en cantidades muy reducidas (baterías) [ 1]. 
Transporte de energía: Fácilmente se puede transportar a distancias ilimitadas [1]. 
Fugas: Sin conexión con otras piezas no hay pérdida de energía (peligro de muerte con alta 
tensión) [1]. 
Coste de la energía: Mínimo coste de energía [1]. 
Influencias ambientales: Insensible a cambios de temperatura (zona normal material de 
aislamiento). En zonas peligrosas es necesario un dispositivo de protección contra incendio y 
explosión [ 1]. 
Movimiento lineal: Sólo para recorridos cortos, motor lineal [ 1]. 
Movimiento giratorio: Obtención de movimientos giratorios con elementos mecánicos [1]. 
Movimiento rotativo: Rendimiento óptimo con accionamiento rotativo [1]. 
Fuerza lineal: Poca eficacia debido a los elementos mecánicos post conectados, no 
sobrecargable, gran consumo de energía con marcha en vacío [ 1]. 
39 
Fuerza rotativa: Bajo momento de giro en la posición de paro, no sobrecargable, pequeño 
desarrollo de potencia [ 1]. 
Regulabilidad:Sólo posibilidades reducidas, muy costoso [1]. 
Manejo: Sólo con conocimientos profesionales, peligro de cortocircuito, una conexión puede 
destruir los elementos y el mando [ 1]. 
Ruidos: Los contactores y los electroimanes producen ruido al ser conectados [1]. 
Tiempos de respuesta de los elementos: > I O ms [6]. 
Fiabilidad: Insensibilidad a las condiciones ambientales (polvo, humedad) [6]. 
Dimensiones: Grandes [6]. 
Tratamiento de las señales: Digital [6]. 
Componentes: Contactores, relés [6]. 
1.3.5.2 Características Hidráulicas. 
Producción de energía: En grupos moto-bomba estacionarios o móviles, accionados con motores 
eléctricos, en casos excepcionales con motor de combustión interna. Pequeñas instalaciones 
40 
también con accionamiento manual. Las instalaciones móviles son excepcionales. Grupo moto-
bomba a elección según presión y caudal necesario [1]. 
Almacenaje de energía: El almacenaje es limitado, con aire como medio auxiliar, sólo es 
económico en pequeñas cantidades [1]. 
Transporte de energía: Se puede transportar en líneas hasta aproximadamente 100 metros 
(pérdida de presión) [1]. 
Fugas: Pérdida de energía y polución del ambiente debido al aceite (peligro de accidentes) [1]. 
Influencias ambientales: Sensible a cambio de temperatura, cuando hay fugas existe peligro de 
incendio [ 1]. 
Movimiento lineal: Fácil de obtener con cilindros, muy buena regulación con velocidades 
reducidas [1]. 
Movimiento giratorio: Fácil de obtener hasta 360° o más mediante cilindros, cremalleras y 
piñones [ 1]. 
Movimiento rotativo: Motores hidráulicos en diferentes tipos de construcción, el número de giros 
es inferior al de motores neumáticos, mejor regulabilidad a velocidades reducidas [1]. 
41 
Fuerza lineal: Gran desarrollo de potencia debido a la alta presión, sobrecargable hasta el límite 
de seguridad (válvula de seguridad); para fuerzas estáticas (parado) consumo continuo de energía 
[ 1 ]. 
Fuerza rotativa: Momento de giro total, incluso en la posición de paro, mayor consumo de 
energía, sobrecargable hasta el límite de seguridad (válvula de seguridad) gran desarrollo de 
potencia [l]. 
Regulabilidad: Fuerza: Según presión con amplio margen poco dependiente de la carga. 
Velocidad: Muy buena y constante en trabajos lentos [l]. 
Manejo: Más dificil que con neumática, seguridad con altas presiones. Líneas de fuga y retomo, 
problemas de densidad [1]. 
Ruidos: Con altas presiones, ruido de las bombas y se producen vibraciones en la tubería [l]. 
1.3.5.3 Características Neumáticas. 
Producción de energía: Por medio de compresores estacionarios o móviles, accionados con 
motores eléctricos o motores de combustión interna. Sistema de compresores a elegir según la 
presión y el caudal necesario. En todas partes existe aire en cantidades ilimitadas para su 
compresión [ 1]. 
Almacenaje de energía: El almacenaje en grandes cantidades es posible sin demasiados 
esfuerzos. El aire comprimido almacenado se puede transportar (botellas de gas) [l]. 
42 
Transporte de energía: Fácilmente se puede transportar en líneas hasta aproximadamente 1000 
metros (pérdida de presión) [ 1]. 
Fugas: Aparte de pérdida de carga no existen otros inconvenientes; el aire comprimido se 
expulsa a la atmósfera [l]. 
Coste de la energía: Bastante alto comparado con hidráulica y electricidad, un metro cúbico de 
aire comprimido a 6 bar cuesta entre 0,45 ptas. a 0,90 ptas., según la instalación y rendimiento 
[l]. 
Influencias ambientales: El aire comprimido es insensible a los cambios de temperatura. No hay 
peligro de incendio o de explosión, aún sin medidas especiales de protección. Con gran cantidad 
de humedad en el aire, elevadas velocidades de flujo y bajas temperaturas ambientales existe el 
peligro de congelación [l]. 
Movimiento lineal: Fácil de obtener con cilindros hasta aproximadamente 2000 metros de 
carrera, gran aceleración y reducción de velocidad aproximadamente 1 O mm/s - 1500 mm/s [ 1 ]. 
Movimiento giratorio: Con cilindros cremalleras y piñ.ones, es fácil obtener hasta 360° con 
cilindros giratorios [ 1]. 
Movimiento rotativo: Motores neumáticos en diferentes tipos de construcción, elevado número 
de r.p.m., hasta más de 500.000 r.p.m. por minuto sencilla inversión del sentido del giro [1]. 
43 
Fuerza lineal: Reducida potencia debido a la baja presión sobrecargable hasta el paro, en cuya 
posición no se consume energía; esfuerzos económicos según presión de aire y tamaño de 
cilindro de 1 kp-3000 kp. (9,81 N-29430 N) [1]. 
Fuerza rotativa: Momento de giro total, incluso en la posición de paro sin consumo de aire, 
sobrecargable hasta el paro sin consecuencias negativas, reducida potencia, mayor consumo de 
energía con marcha en vacío [ 1]. 
Regulabilidad: Fuerza: Según presión (válvula reductora de presión) en la zona 1: 1 O pendiente 
de carga. Velocidad: Por válvula estranguladora o válvula de escape rápido, velocidad constante 
dificil [ 1]. 
Manejo: Con pocos conocimientos se obtienen buenos resultados. El montaje y puesta en 
servicio de sistemas de mando es simple, buen instrumento de enseñanza [1]. 
Ruidos: Ruidos del aire de escape desagradables; se pueden reducir mucho aplicando 
silenciadores [ 1]. 
Tiempos de respuesta de los elementos:> 10 ms en presión normal,> 1 ms en presión baja [6]. 
Fiabilidad: Insensible a las condiciones ambientales y gran longevidad en presión normal, 
insensible a las condiciones ambientales, sensibilidad al aire comprimido contaminado en 
presión baja [6]. 
Dimensiones: Muy grandes en presión normal, pequeñas en presión baja [6]. 
44 
Tratamiento de las señales: Digital en presión nonnal, digital analógico en presión baja [6]. 
Componentes: Distribuidores en presión nonnal, elementos estáticos y dinámicos en presión 
baja [6]. 
La energía a utilizar depende altamente de la aplicación industrial. La aplicación define 
las características de transmisión regulada, medios de control y las características requeridas para 
la elección entre las energías: mecánica, hidráulica, neumática, eléctrica o mixta. Es 
indispensable hacer el estudio antes de implementar cualquier sistema que podría usar estas 
energías. 
45 
1.4 APLICACIONES INDUSTRIALES DE NEUMATICA. 
Para dar una idea general de las posibilidades de aplicación de la neumática, exponemos 
una lista de varios procesos industriales y de posibles aplicaciones en ellos; no obstante esta lista 
se ve ampliada constantemente debido a la investigación y desarrollo de nuevas tecnologías. Los 
ejemplos indicados se refieren exclusivamente a aplicaciones de automatización neumática, es 
decir, la aplicación de elementos de mando y accionamiento neumáticos tales como válvulas, 
cilindros o unidades de avance. En muchos casos se puede realizar una clasificación generalizada 
de las aplicaciones, ya que es imposible exponer aplicaciones particulares [l]. 
En general existen grandes diferencias, puesto que en los diferentes procesos se introdujo 
la neumática en momentos muy diferentes. Un criterio muy importante es la existencia de 
compresor. Si existe, la elección del sistema neumático tiene muchas más posibilidades. Esto es 
especialmente importante para procesos de especialización no técnicos, tales como la agricultura, 
jardinería, etc. En la construcción de máquinas, la existencia de un compresor desaparece como 
criterio básico. Aquí, se encuentran naturalmente el mayor número de aplicaciones, similares en 
muchos casos [l]. 
46 
1.4.1 AGRICULTURA Y EXPLOT ACION FORESTAL. 
Agricultura: Dispositivos oscilantes, de elevación y giratorios en maqumana 
agrícola, para la protección de plantaciones, elevadores de sacos y otros medios auxiliares 
para carga y descarga [ 1]. 
Industria agropecuana: Distribución y alimentación controlada de piensos, 
extracción de estiércol, dispositivos de clasificación para huevos, instalaciones de 
ventilación, esquilado, aparatos de sacrificio [ 1]. 
Industriasforrajeras: Aparatos para la manipulación de forrajes, y material de 
embalaje, dispositivos de dosificación y mezcla, unidades para almacenaje en silos, 
dispositivos de control [1]. 
Explotación forestal: Instalaciones de control para almacenes [1]. 
Jardinería: Dispositivos de ventilación para invernaderos, aparatos de corte, 
dispositivos de clasificación para fruta y verdura [l]. 
47 
1.4.2 INDUSTRIA DE PROTECCION DE ENERGÍA. 
Centrales eléctricas: Dispositivos de ventilación para edificios de calderas, 
correderas telemandadas, mandos de interruptores neumáticos [ 1]. 
Centrales nucleares: Entrada y salida de barras de combustible y dispositivos de 
frenado, cierres de compuertas, dispositivos de control y de medición [1]. 
Abastecimiento de agua: Control de nivel y servomecamsmos de corredera, 
accionamiento de válvulas y de rejillas en instalaciones depuradoras y de suministro [1]. 
1.4.3 EXPLOTACION MINERA. 
Dispositivos auxiliares para la explotación minera de superficie y subterránea [l]. 
1.4.4 INDUSTRIA QUIMICA. 
Dispositivos para cierre de tapas, instalaciones de dosificación, accionamiento de 
rodillos en mezcladores de laboratorio, dispositivos de elevación y descenso para baños, 
48 
accionamiento de compuertas, mandos de balanzas, técnica de embalaje, regulaciones de 
nivel, dispositivos de regulación de procesos [1]. 
1.4.5 INDUSTRIA PETROLIFERA. 
Dispositivos auxiliares para fábricas y laboratorios, similares a los de la industria 
química [ 1]. 
1.4.6 INDUSTRIA DE PLASTICO. 
Dispositivos de mando para el transporte y la distribución de material fluido, 
accionamiento de válvulas y cierre de silos [ 1]. 
Fabricación de piezas de plástico: Ajuste de los rodillos de la calandra, 
accionamiento de cuchillas, dispositivos de cierre para embutición profunda, dispositivos 
de prensado y soldadura, control de avance de cintas, dispositivos de confonnación, 
encolar, accionamiento de dispositivos de seguridad tales como ventanas y puertas en 
máquinas e instalaciones, moldeadoras, dispositivos de corte a medida [1]. 
Fabricación de piezas de goma: Dispositivos de seguridad, accionamiento de 
mando y de trabajo para dispositivos encadenados de transporte y de producción, 
49 
dispositivos de cierre en mezcladores e instalaciones de vulcanización, dispositivos de 
control [1]. 
1.4.7 ARIDOS, VIDRIO. 
Aridos, minerales: Accionamiento de avance para sierras [1]. 
Materiales para la construcción: Accionamiento de moldes, cierres de silos, 
dispositivos de alimentación en lijadoras, multivibradores contra la formación de atascos 
en depósitos de arena, cemento y sustancia adicionales en silos, instalaciones de 
transporte, accionamiento de puertas en hornos para tejas y compuertas de distribución 
[ 1 ]. 
Vidrio, cerámica, porcelana: Accionamiento de crisoles, cierres de silos, 
máquinas de decoración [ 1]. 
1.4.8 INDUSTRIA MET ALURGICA. 
Siderurgia: Dispositivos auxiliares en laminadoras, accionamiento para máquinas 
separadoras, dispositivos para poner flejes [ 1]. 
50 
Metalúrgica-materia pnma: Dispositivos auxiliares en horno de fusión, 
dispositivos de sujeción y de accionamiento en cizallas y sierras, dispositivos de atar 
rollos de alambre, aparatos para marcar [1]. 
Fundición: Moldeadoras, dispositivos para la extracción de hoyos, dispositivos de 
transporte y almacenamiento, máquinas de desbarbado, cierres de lingoteras, dispositivos 
de accionamiento de cuchara, accionamiento auxiliar en máquinas de moldeo, mandos de 
puertas en hornos [ 1]. 
Construcción metálica y en acero, carpintería metálica: Dispositivos auxiliares de 
montaje, dispositivos de estampado, de corte y de rebordeado, accionamiento para 
remachadoras. 
Chatarras: Aplanador de chatarra, instalaciones de embalar virutas y desperdicios, 
avances para el transporte de viruta [ 1]. 
1.4.9 INDUSTRIA DE LA MADERA. 
Desplazamiento de rodillos en sierras alternativas, accionamiento en sierras 
tronzadoras, prensas de bastidor, dispositivos de alimentación [ 1]. 
Industria de muebles: Accionamiento de alimentación y de montaje pa~a piezas de 
herraje, dispositivos de sujeción, medios auxiliares de montaje, prensas de bastidoras, 
51 
dispositivos de avance de taladrado, dispositivos para cortar chapa de madera, mandos 
para el transporte de placas, dosificación de cola, dispositivos para prensas de moldeo y 
de sujeción , dispositivos de encolar [ 1]. 
Máquinas para madera: Accionamiento de transmisión en copiadoras, dispositivos 
para el fresado de perfiles. Accionamiento longitudinal de taladrar dispositivos de 
transporte [1]. 
1.4.10 INDUSTRIA DEL PAPEL-INDUSTRIA GRAFICA. 
Fabricación de papel: Dispositivos para el desplazamiento de rodillos y tensores 
en máquinas productoras de papel, dispositivos de apilar [1]. 
Manipulados de papel y de cartón: Dispositivos de transporte, dispositivos de 
sujeción, de corte, de plegado y de prensado, dispositivos de empaquetado, 
accionamiento de prensas de recortes, accionamiento de dosificadores de grapas, control 
de cinta [ 1 ]. 
Industria de artes gráficas: Accionamiento para máquinas estampadoras y de 
serigrafia, dispositivos de acuñación, dispositivos auxiliares en lugares de accionamiento 
manuales [1]. 
52 
1.4.11 INDUSTRIA TEXTIL. 
Hilandería y tejidos: Accionamiento de válvulas para instalaciones de limpieza, 
dispositivos de ventilación [ 1]. 
Industria de la confección: Dispositivos auxiliares máquinas de cocer, dispositivos 
de apilado y transporte, dispositivos de corte [ 1]. 
Bordados y tejidos en lana: Dispositivos para enrollar ovillos, dispositivos de 
prensado, programación de muestras mediante programadores neumáticos y alimentación 
de los hilos con cilindros, dispositivos de corte [ 1]. 
Cordelería: Mandos y accionamiento para máquinas de prensado, en la 
producción de cordeles [ 1]. 
1.4.12 INDUSTRIA ALIMENTICIAS. 
Molinos: Mandos de cierres de silos, mandos dosificadores para balanzas, 
máquinas de empaquetado [ 1]. 
Productos lácteos: Dispositivos de envases, empaquetadoras múltiples, 
dispositivos moldeadores de bolsas y de cierre [l]. 
53 
Carnes y pescados: Aparatos de sacrificio, dispositivos de transporte, dispositivos 
de selección de conservas, de cierre y de control, empaquetador colectivo [1]. 
Industria de bebidas: Dispositivos de transporte y selección de botellas, 
dispositivos de control de cierres, máquinas de etiquetar, dispositivos de llenar barriles y 
botellas, dispositivos de dosificación [ 1]. 
1.4.13 CONSTRUCCION. 
Mandos de cierres de silos para material de construcción, mandos para 
mezcladores según peso, prensas moldeadoras para bloques de materiales sintéticos, 
.dispositivos de transporte para hornos de ladrillos y la industria de materiales 
prefabricados, instalaciones de dosificación para material de construcción y asfalto, 
instalaciones para pintar a pistola [ 1]. 
1.4.14 TRANSPORTE Y TRAFICO. 
Dispositivos de frenado para vehículos sobre carriles, accionamiento de puertas 
correderas en vehículos de transporte, mandos de cierre para difusores, bloqueo, 
54 
dispositivos en frenos de emergencia, accionamiento y mandos de barreras, aparatos de 
señalización y pintado de carreteras [ 1]. 
1.4.15 ENSEÑANZA Y PUBLICIDAD. 
Mandos para multivisión, dispositivos de accionamiento para pantallas y pizarras, 
modelos de demostración, modelos de enseñanza para mandos y procedimientos lógicos, 
visualizadores de ferias [ 1 ] . 
1.4.16 CONSTRUCCION DE MAQUINAS. 
En este apartado en dónde la neumática encuentra las mayores posibilidades de 
aplicación. Se puede decir que a cualquier máquina se le pueden aplicar elementos 
neumáticos. Las aplicaciones de la neumática en la construcción de máquinas se pueden 
englobar en dos grupos principales: manipulación y producción [2]. Dentro de cada uno 
de estos dos grupos generales, las funciones de trabajo a realizar son muy variadas [l]: 
Máquina de soldaduraMáquina de material de construcción 
Máquina para vidrio y cerámica 
Máquina de imprimir y papelera 
Máquina de fundición 
Aparejos y medios de transporte 
Máquinas para trabajar madera 
Máquinas agrícolas 
Hornos industriales 
- Instalaciones aerotécnicas 
Máquinas de ensayo 
Máquinas embaladoras 
Balanzas 
Máquinas herramientas 
Taladrar 
Tornear 
Fresar 
Bruñir 
Lapilar 
Vaciar 
Escariar 
Aserrar 
Máquina de conformación 
Máquinas elaboradoras de plástico 
Ensambladora 
55 
2. CIRCUITOS NEUMATICOS. SISTEMA CASCADA. 
57 
2.1 INTRODUCCION. 
Cada tecnología se caracteriza por sus particularidades y propiedades fundamentales bien 
precisas de sus elementos. Conocer las características de dicha tecnología es indispensable para 
el diseño de circuitos funcionales. 
Para elaborar un circuito neumático es importante saber primero los elementos básicos que 
consisten de válvulas, cilindros y canalizaciones. El uso de los símbolos gráficos normalizados 
garantiza que el dibujo lo entiendan todos los técnicos de mandos neumáticos. Para comprender 
las particularidades de la tecnología neumática, es indispensable conocer las siguientes 
características: 
Croquis de situación. 
Reglas para designación de los elementos. 
Secuencia. 
Diagrama de movimientos. 
Elementos complementarios. 
Plano de situación. 
58 
Finalmente, pueden indicarse dos posibilidades generales para dibujar esquemas: 
1) El método llamado <<intuitivo>>, a menudo calificado también de método 
convencionales o de tanteo practico. 
2) Métodos sistemáticos basados en recomendaciones establecidos. 
En este capitulo se reseñan los conceptos básicos para poder dibujar el circuito neumático 
utilizando método sistemático: MONTAJE EN CASCADA. Cabe mencionar que se detallan 
nada mas conceptos necesarios que se utilizan para el diseño del programa computacional, pero 
si se presentan de manera general los conceptos básicos de la neumática. Esto es debido a que es 
muy importante entender todos los pasos y procesos de realización de esquemas neumáticos, 
para poder automatizar el trazado de los circuitos, utilizando herramientas computacionales. 
59 
2.2 ELEMENTOS DE SISTEMAS NEUMATICOS 
Los elementos principales que integran una automatización neumática se pueden clasificar 
en cuatro grupos principales [2]: 
1) Fuentes de energía. 
2) Organos operativos. 
3) El cerebro. 
4) Canalizaciones. 
Haciendo una relación directa a los elementos básicos de neumática: 
1) Fuentes de energía 7 Neumática [2]. 
2) Organos operativos 7 Cilindros [2]. 
3) El cerebro 7 Válvulas de vías o distribuidores, válvulas de bloqueo, válvulas 
de presión, válvulas de caudal y válvulas de cierre [8]. 
4) Canalizaciones 7 Conexiones de aire [2]. 
60 
2.2.1 CILINDROS 
Los cilindros neumáticos son, por regla general, los elementos que realizan el trabajo. Su 
función es la de transformar la energía neumática en trabajo mecánico de movimiento rectilíneo, 
que consta de carrera de avance y carrera de retroceso [3]. 
Generalmente, el cilindro neumático está constituido por un tubo circular cerrado en los 
extremos mediante dos tapas, entre las cuales se desliza un émbolo que separa dos cámaras. Al 
émbolo va unido un vástago que, saliendo a través de una o ambas tapas, permite utilizar la 
fuerza desarrollada por el cilindro en virtud de la presión del fluido al actuar sobre las superficies 
del émbolo [3]. 
Los dos volúmenes de aire en que queda dividido el cilindro por el émbolo reciben el 
nombre de cámaras. Si la presión de aire se aplica en la cámara posterior de un cilindro, el 
émbolo y el vástago se desplazan hacia adelante ( carrera de avance). Si la presión de aire se 
aplica en la cámara anterior del cilindro, el desplazamiento se realiza en sentido inverso ( carrera 
de retroceso). 
Existen diferentes tipos de cilindros neumáticos. Según la forma en que se realiza el 
retroceso del vástago, los cilindros se dividen en dos grupos. 
Cilindros de simple efecto 
Cilindros de doble efecto 
61 
2.2.1.1 Cilindros de simple efecto 
El cilindro de simple efecto sólo puede realizar trabajo en un único sentido, es decir, el 
desplazamiento del émbolo por la presión del aire comprimido tiene lugar en un solo sentido, 
pues el retomo a su posición inicial se realiza por un muelle recuperador que lleva el cilindro 
incorporado o bien mediante la acción de fuerza exteriores. 
En la practica existen varios tipos. Los mas empleados son los cilindros de émbolo. El 
movimiento de trabajo es efectuado por el aire a presión que obliga a desplazarse al émbolo 
comprimiendo el muelle y, al desaparecer la presión, el muelle hace que regrese a su primitiva 
posición de reposo. Por eso los cilindros de simple efecto se utilizan cuando el trabajo debe 
realizarse en una sola dirección. Hay que tener presente que existe aire a la presión atmosférica 
en la cámara opuesta, pero puede escaparse a la atmósfera a través de un orificio de escape. 
2.2.1.2 Cilindros de doble efecto 
Al decir doble efecto se quiere significar que tanto el movimiento de salida como el de 
entrada son debido al aire comprimido, es decir, el aire comprimido ejerce su acción en las dos 
cámaras del cilindro, de esta forma puede realizar trabajo en los dos sentidos del movimiento [3]. 
El campo de aplicación de los cilindros de doble efecto es mucho más extenso que el de 
los cilindros de simple efecto; incluso si no es necesario ejercer una fuerza en los dos sentidos, el 
cilindro de doble efecto es preferible al cilindro de simple efecto con muelle de retomo 
incorporado [3]. 
62 
El cilindro de doble efecto se construye siempre en forma de cilindro de émbolo y posee 
dos tomas para el aire comprimido situadas a ambos lados del émbolo. Al aplicar aire de presión 
en la cámara posterior y comunicar la cámara anterior con la atmósfera a través de válvula, el 
cilindro realiza la carrera de avance. La carrera de retroceso se efectúa introduciendo aire de 
presión en la cámara anterior y comunicado la cámara posterior con la atmósfera, igualmente a 
través de una válvula para la evacuación del aire contenido en esa cámara de cilindro [3]. Ver 
Figura 2.1. 
Para una presión determinada en el circuito, el movimiento de retroceso en un cilindro de 
doble efecto desarrolla menos fuerza que el movimiento de avance, ya que la superficie del 
émbolo se ve ahora reducida por la sección transversal del vástago. Normalmente, en la practica 
no se requieren fuerzas iguales en los dos movimientos opuestos [3]. 
Figura 2.1 Sección de un cilindro doble efecto. 
63 
2.2.1.3 Características técnicas de cilindros neumáticos. 
La lista que se incluye a continuación ofrece una noción general sobre los datos 
característicos de los cilindros neumáticos [5]: 
Diámetro Desde 6 hasta 320 mm 
Carrera Desde 1 hasta 2000 mm 
Fuerza Desde 2 hasta 50000 N 
Velocidad del émbolo Desde 0.02 hasta 1 mis 
Tabla 2.1- Características de los cilindros neumáticos 
2.2.2 V ALVULAS O DISTRIBUIDORES. 
Las válvulas de control de dirección, mas conocidas en la practica como válvulas 
distribuidoras, son las que gobiernan el arranque, paro y sentido de circulación del aire 
comprimido. La misión que se encomienda a los distribuidos dentro de un circuito de 
automatización es la de mantener o cambiar, según unas ordenes o señales recibidas, las 
conexiones entre los conductos a ellos conectados, para obtener unas señales de salida de 
acuerdo con el programa establecido [3]. 
Simultáneamente, los distribuidores actúan transductores o como amplificadores, ya que 
controlan una potencia neumática con otra menor, también neumática (amplificación), o de otra 
naturaleza: eléctrica o mecánica (transducción y amplificación) [3]. 
64 
2.2.2.1 Elección de válvulas neumáticas. 
Se ha de destacar que en general, salvo aplicaciones muy particulares, los distribuidores 
neumáticos no trabajan en forma proporcional sinoque lo hacen en forma todo o nada, lo que 
significa que permiten el paso de aire o lo impiden. Por lo tanto, los distribuidores proporcionan 
señales discretas, por lo que los automatismos en los que intervienen son digitales. Para llevar a 
cabo la elección de una válvula neumática es conveniente recurrir a ciertos criterios de elección, 
los cuales pueden abarcar los siguientes conceptos [3]: 
Número de vías y posiciones. 
Características de caudal. 
2.2.2.1.1 Vías y posiciones. 
Se entiende por número de vías el número máximo de conductos que pueden 
interconectarse a través del distribuidor. El número de posiciones es el de conexiones diferentes 
que pueden obtenerse de manera estable entre las vías del distribuidor [3]. 
Las válvulas de vías se designan en los catálogos de los fabricantes por el número de las 
vías controladas y de las posiciones de maniobra estables. Así, una válvula 3/2 vías quiere decir 
que posee tres vías y dos posiciones de maniobra. Hay que observar que la primera cifra es 
siempre indicativa del número de vías, indicando la segunda el número de posiciones [3]. 
65 
Según DIN 24300, las válvulas se identifican así [3]: 
p = Alimentación de aire comprimido. 
A,B,C = Salidas de trabajo. 
R, S, T = Escape de aire. 
X,Y,Z = Conexiones de mando. 
Según normas CETOP, las válvulas se identifican así [3]: 
1 = Alimentación de aire comprimido. 
2y4 = Salidas de trabajo. 
3y5 = Escape de aire. 
12 y 14 = Conexiones de mando. 
2.2.2.1.2 Factores de Caudal. 
La relación entre caudal y presiones de entrada y salida influye en la velocidad y la fuerza 
de los cilindros. Aunque entre los diámetros de las entradas roscadas y el caudal de una válvula 
distribuidora existe una relación directa, lo cual permite hacerse una idea del caudal que admite 
tal distribuidor, no es un procedimiento aconsejable considerar la elección de un distribuidor 
basándose únicamente en los racores del mismo, ya que en realidad puede suceder que dos 
válvulas distribuidoras de función idéntica y con los mismos racores de entrada, tengan 
diferentes pasos internos, así como distintas resistencias a la circulación del fluido por su 
interior. Evidentemente, tal elección no permite comparar distribuidores de diferentes fabricantes 
66 
o diferentes gamas ya que, naturalmente, no existe ninguna relación matemática entre los pasos 
internos de un distribuidor y el paso de rosca de sus vías [3]. 
2.2.2.2 Grupos de válvulas. 
2.2.2.2.1 Válvulas de vías o distribuidores. 
Estas válvulas son los componentes que determinan el camino que ha de tomar la 
corriente de aire [8]. Su función es la de suministrar aire directamente a los 
actuadores neumáticos y permitir igualmente escape [3]. La designación de una 
válvula distribuidora depende de la cantidad de orificios activos y de las posiciones 
de trabajo [8]. 
Tipos de válvulas de vías coinunes. 
Válvulas 2/2 - Esta válvulas dificilmente pueden llamarse distribuidores, ya 
que de hecho solo abren y cierran un conducto. Tienen un orificio para la 
entrada de aire y otro para la utilización. Solo admiten dos posiciones: vías 
cerradas o vías abiertas [3]. 
Válvulas 3/2 - Una válvula de tres vías consta de un orificio de entrada, otro 
de salida y un tercer orificio para la descarga del aire. El accionamiento de la 
válvula comunica la entrada la entrada con la salida, quedando el escape 
cerrado. Al retomar la válvula a su posición inicial, se cierra la entrada de aire 
y se comunica la salida con el escape [3]. 
67 
Válvulas 4/2 - La válvula de cuatro vías consta de un orificio para la entrada, 
dos salidas para la utilización y un escape [3]. 
A R B 
l l l 
z l l 
p y 
FIGURA 2.2 Sección de Válvula 4/2. 
Válvulas 5/2 - La válvula de cinco vías consta de un orificio para la entrada, 
dos salidas para la utilización y los dos escapes correspondientes. Todas las 
válvulas de cinco vías son de émbolo deslizante. Cada desplazamiento de este 
comunica la entrada con una u otra salida, quedando la otra salida conectada 
exterior mediante el escape correspondiente [3]. 
Válvulas 3/3, Válvulas 4/3, Válvulas 6/3 
68 
Accionamiento de los distribuidores. 
Una característica importante de toda válvula es su clase de accionamiento 
debido a que, de acuerdo con ello, dentro de la cadena de mando de un equipo 
neumático es el elemento emisor de señal, órgano de control o de regulación. Los 
accionamientos comprenden de dos mecanismos, el de mando y el de retomo, 
que pueden ser distintos o iguales. Los retornos pueden ser automáticos, entrando 
en función al cesar la acción contraria [3]. 
Se debe tener siempre presente que, para cambiar el estado de un 
distribuidor, es preciso que se ejerza una acción en un solo extremo del 
distribuidor. Esta observación es muy importante en el caso de trabajar con 
distribuidores de doble accionamiento piloto, pues en ellos por error de diseño, 
puede darse el caso de que tenga presión de piloto en los dos extremos, lo que 
inutiliza el circuito [3]. 
De una manera general podemos dividir los accionamientos en: 
Accionamiento mecánico- Tipos de accionamientos mecánicos [8]: 
Leva. 
Muelle . 
• 
Rodillo. 
Rodillo escamoteable. 
69 
Accionamiento por fuerza muscular - Por medio de este mando es posible 
supeditar una acción neumática a lo ordenado por el operario que se encarga 
de accionarla. Entre estos accionamientos figuran todos los que son realizados 
con la mano o con el pie [3]. Tipos de accionamientos musculares [8]: 
General. 
Pulsador. 
Palanca. 
Pedal. 
Accionamiento neumático - Estos accionamientos utilizan aire de presión; se 
utilizan en accionamientos a distancia. En el mando a distancia de un 
distribuidor el elemento emisor de seriales esta separado del punto de 
accionamiento. El accionamiento neumático puede realizarse por impulso de 
aire a presión - pilotaje positivo - o por reducción de la presión - pilotaje 
negativo- [3]. Tipos de accionamientos neumáticos [8]: 
Por presión. 
Por depresión. 
Por presión diferencial. 
Servopilotaje. 
Accionamiento eléctrico - Por medio de este mando se subordina una acción 
neumática por el paso de la corriente a través de un electroimán. Las válvulas 
70 
provistas de este sistema de mando reciben el nombre de válvulas magnétic_as 
o electro válvulas [3]. Tipos de accionamientos eléctricos [8]: 
Electroimán con un solo arrollamiento. 
Electroimán con dos arrollamientos de acción en un mismo 
sentido 
Electroimán con dos arrollamientos de acción reciproca. 
Construcción de válvulas distribuidoras utilizando válvulas de vías y 
accionamientos. 
Válvulas de asientos o MARCHA - El principio de las válvulas de asiento 
asegura un funcionamiento sin coincidencia con el escape, es decir, durante el 
proceso de conmutación el escape de aire se cierra antes de que pueda pasar el 
aire que entra [3]. En estas válvulas, los empalmes se abren y cierran por medio 
de bolas, discos, placas o conos [8]. Las válvulas de asiento plano son mas 
utilizadas para ofrecer mejores condiciones de estanqueidad. Pueden estar 
construidas como válvulas de 2/2, 3/2 y 4/2 vías. Sin accionamiento, estas 
válvulas se mantienen en posición normalmente cerrada, provocada por el muelle 
de retroceso. Se puede utilizar accionamiento por fuerza muscular [3]. 
!11!! • 
.. • 
' 
Figura 2.3 Sección de válvula de marcha - 3/2. 
71 
Válvulas de accionamientos mecánicos o SENSORES - Son necesarios en 
todas aquellas partes en las que la válvula deba ser accionada mediante un órgano 
mecánico del equipo, por ejemplo: levas en el vástago de un cilindro, carros de las 
maquinas, etc. A veces las válvulas con este dispositivo de mando actúan como 
finales de carrera. En estos accionamientos habrá que tener en cuenta una serie de 
precauc10nes para prever la protección de los mecanismos de mando del 
distribuidor [3]. 
Figura 2.4 Sección de válvula de accionamiento mecánico - 3/2.72 
Se pueden construir diversos tipos de válvulas, aunque no se cubren en 
este capitulo. 
2.2.2.2.2 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 [8]. 
Válvulas antirretomo. 
Válvula selectora de circuito o elemento OR - Aísla las señales emitidas por 
válvulas de señalización desde diversos lugares e impide que el aire escape 
por una segunda válvula de señalización. 
f 
-
Figura 2.5 Sección Válvula Selectora de Circuito. 
Válvula de escape rápido. 
Válvula de simultaneidad o elemento AND - Se utiliza principalmente en 
mandos de enclavamiento, funciones de control y operaciones lógicas. 
73 
Figura 2.6 Sección Válvula de Simultaneidad. 
2.2.2.2.3 Válvulas de presión. 
Estas válvulas influyen principalmente sobre la presión, o están acondicionadas al 
valor que toma la presión [8]. 
Válvulas de regulación de presión. 
Válvulas de limitación de presión. 
Válvulas de secuencia. 
2.2.2.2.4 Válvulas de caudal. 
Estas válvulas influyen sobre la cantidad de circulación de aire comprimido; el 
caudal se regula en ambos sentidos de flujo [8]. 
Válvulas de estrangulación. 
Válvulas de restricción de turbulencia. 
Válvulas de estrangulación regulable. 
74 
Válvulas de estrangulación de accionamiento mecánico, actuando contra la 
fuerza de un muelle. 
2.2.2.2.5 Válvulas de cierres. 
Son elementos que abren o cierran el paso del caudal, sin escalones [8]. 
Grifo de cierre. 
2.2.2.3 Localización de válvulas. 
Para la localización de válvulas o distribuidores en máquinas o mecanismos, 
deben tenerse en cuenta los siguientes puntos [3]: 
Las válvulas de vías deben de montarse lo más próximos posible a los 
cilindros [3]. 
La válvula con accionamiento o de fin de carrera viene fijada por el punto y 
la manera en que han de ser controlados [3]. 
La colocación de los distribuidores auxiliares (presión, caudal, cierre) es 
independiente, teniendo cuidado, sin embargo, de evitar las longitudes 
innecesarias de tubería [3]. 
75 
2.3 SIMBOLOS GRAFICOS NORMALIZADOS. 
Para desarrollar sistemas neumáticos, es necesano recumr a símbolos gráficos 
normalizados que representan elementos y esquemas de distribución. Los símbolos aplicados en 
la neumática corresponden a la norma industrial DIN ISO 1219 "Símbolos de sistemas y equipos 
de la técnica de fluido" [5]. En la Figura 2.7 a y b se presentan los símbolos utilizados en el 
programa computacional. 
VALVULAS DE ASIENTO 3/2 
2 
Normalmente Cerrado. N ormlllm ente Abierto. 
V ALVULAS DE VIAS 4/2 
CANALIZACIONES 
é 
Alimentación Permanente Escape Canalizado Canalización 
Figura 2.7a Tabla de símbolos neumáticos normalizados. 
CR.INDRO DE DOBLE EFECTO. 
V ALVULAS DE ACCIONAMIENTO MECANICO-RODILLO 3/2 
~ Qw 
1 J 1 3 
N ormalmmte Cerrado. N ormlllmmte Alllerto. 
VALVULA DE SIMULTANEIDAD V ALVULA SELECTORA DE CIRCUITO 
Figura 2. 7b Tabla de símbolos neumáticos normalizados. 
Para mas detalles, consultar las siguientes normas [3]: 
DIN ISO 1219. 
ISO: DP5784. 
CETOP: RP 33. 
76 
77 
2.4 REALIZACION DE ESQUEMAS NEUMATICAS 
La base de todo equipo neumático de mando realizado en la práctica es el plano o 
esquema. Al igual que el arquitecto determina con unos planos la forma y las dimensiones de un 
edificio, el técnico de mando determina en un esquema el contenido de un equipo neumático. En 
este plano no se consideran las longitudes de las tuberías de unión, sino que se considera la 
interrelación mutua de los elementos, funciones y magnitudes [2]. 
2.4.1 CROQUIS DE SITUACION. 
Se recomienda en todos los casos, confeccionar un croquis de situación de los elementos 
partiendo del planteamiento del problema. Esto es para comprender mejor la acción de los 
elementos de trabajo, y el funcionamiento del mando [9]. Ver figura 2.8 
Figura 2.8 Croquis de situación. 
2.4.2 DESIGNACION DE LOS ELEMENTOS. 
Dos tipos de designación han resultado ser favorables y se encuentran a menudo [9]: 
Designación por cifras. 
Designación por letras. 
2.4.2.1 Designación por cifras. 
78 
Existen diferentes posibilidades en la identificación por cifras, utilizándose aquí 
dos sistemas [9]: 
a) Numeración continua -Es recomendable para los mandos complejos y, sobre 
todo, cuando el método b) no es aplicable, en razón de coincidencias. 
b) La identificación se compone de un numero de grupo y numeración continua 
en el interior del grupo. 
Para mayor detalle referirse a bibliografia. 
2.4.2.2 Designación por letras. 
Los elementos de trabajo se identifican por letras mayúsculas y los fines de 
carrera por minúsculas, numeradas en función de su posición respecto al cilindro que los 
acciona [9]. La figura 2.9 muestra un ejemplo. 
79 
A 
11 
al 
1 
Figura 2.9 Identificación por letras. 
A, B, C, . . . . . . . . . . . . . . . Elementos de trabajo. 
aO, bO, cO........ ..... Captadores de información colocados en la posición de vástago 
entrado. 
al, bl, el............ Captadores de información colocados en la posición final de 
vástago salido. 
La ventaja de este tipo de identificación consiste, en que de inmediato puede 
decirse, que órgano de señal queda accionado, cuando un cilindro pasa a una determinada 
posición. Así es que, por ejemplo, al movimiento A+ le da una señal el final de carrera al 
y al movimiento B- le da señal el final de carrera bO [9]. 
Queda indicar además, que también existe la posibilidad, de utilizar, como en la 
electricidad, una combinación de cifras y letras para la identificación de los elementos. 
80 
2.4.3 SECUENCIA. 
Usando el croquis de situación, se requiere investigar la fonna en que puede conseguirse 
una secuencia dada. Para ello no es necesario considerar detalles, tales como, tiempos de 
respuesta, regulación de velocidad de los cilindros, y el tipo de trabajo a realizar por ellos. 
Tampoco se consideran las exigencias de construcción del mecanismo, sino que el propósito real 
es encontrar las combinaciones correctas entre un número de movimientos de entrada y salida 
[2]. 
Ejemplos de secuencias. Ver figura 2.10. 
Marcha, A+, B+, A-, B-
Marcha, A-, B+, A+, B-
Marcha, A+, B+, C+, A-, B-, C-
Figura 2.10 Secuencias 
81 
2.4.4 DIAGRAMA DE MOVIMIENTOS 
Las posiciones de los vástagos en las diferentes etapas de la secuencia pueden indicarse 
por medio de tablas o diagramas. Cualquiera que sea el sistema escogido, ambos presentan la 
secuencia de un modo más sencillo de entender que si se explica por palabra [2]. A continuación 
se presentan tres tipos de diagramas [9]: 
a) Diagrama espacio-fase. 
b) Diagrama espacio-tiempo. 
c) Diagrama de mando. 
Dependiendo de la complejidad del mando a realizar se utiliza uno u otro diagrama [2]. 
2.4.4.1 Diagrama de espacio-fase. 
Aquí se representa el ciclo de un elemento de trabajo, quedando en función de las fases 
respectivas (fase: cambio de estado de cualquier unidad operatoria) anotado el espacio recorrido. 
Cuando para un mando existen varios elementos de trabajo, quedan representados estos de la 
misma manera y dibujados uno bajo el otro. La relación queda establecida por las fases [9]. Ver 
figura 2.11. 
82 
Sale 
1 2 3 4 5=1 
Vl N 1 CILINDRO A Entra 
1 2 3 4 5=1 
Sale 
1 Vl N CJLINDROB Entra 
r Espacio Fases 
Figura 2.11 Diagrama de movimientos/Espacio-fase 
2.4.4.2 Diagrama de espacio-tiempo. 
El espac10 de una unidad operatoria es representado en función del tiempo. En 
contraposiciones al diagrama de espacio-fase se aplica aquí el tiempo ta escala, representando la 
unión entre las distintas unidades [9]. Ver figura 2.12. 
Sale 
CILINDRO A 
Entra 
Sale 
CILINDROB 
Entra 
1 2 3 4 5=1 
vrsJ21SJ 
1 
1 
2 3 4 5=1 
VI tsJ 
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 
Tiempo! 
Figura 2.12 Diagrama de movimientos/Espacio-tiempo