Tarea 12

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Tarea 12 
Instituto Tecnológico de la Laguna 
Circuitos Hidráulicos y 
Neumáticos 
Unidad 4 
Mecatrónica 
Fecha: 20 de junio de 2021 
Índice 
Introducción ......................................................................................................... 3 
Marco teórico ....................................................................................................... 4 
Hidráulica ........................................................................................................... 4 
Principio de Pascal ........................................................................................... 5 
Funcionamiento de un sistema hidráulico .................................................... 5 
Circuito hidráulico ............................................................................................ 6 
Electrohidráulica ............................................................................................... 6 
Válvulas distribuidoras .................................................................................... 6 
Válvula 3/2: ...................................................................................................... 6 
Válvula 4/2: ...................................................................................................... 7 
Válvula de simultaneidad ................................................................................. 7 
Relé ..................................................................................................................... 8 
Válvula solenoide: ............................................................................................ 8 
Cilindro de doble efecto ................................................................................... 9 
Tanque (depósito) ........................................................................................... 10 
Grupo motriz (simplificado) ........................................................................... 10 
Obtención de ecuaciones ................................................................................. 11 
Ecuaciones antes de memoria ...................................................................... 11 
Primera tabla de ponderación ....................................................................... 11 
Segunda tabla de ponderación ..................................................................... 12 
Ecuaciones después de memoria ................................................................. 12 
Mapa de Karnaugh .......................................................................................... 13 
Ecuaciones simplificadas .............................................................................. 13 
Secuencia hidráulica ......................................................................................... 14 
Secuencia electrohidráulica ............................................................................. 16 
Conclusiones ..................................................................................................... 18 
Referencias bibliográficas ................................................................................ 20 
Introducción 
 
El presente reporte tiene la finalidad de mostrar que el estudiante, efectivamente, 
comprende los conceptos de la hidráulica y la electrohidráulica. Esto será posible 
a través de, primero que nada, las consideraciones teóricas para entender la 
manera en que la hidráulica funciona, además de sus ventajas, desventajas y 
diversas aplicaciones que esta puede llegar a tener, así como poder tener una 
“comparación” entre lo que es hidráulica y neumática, que fue lo que, 
principalmente, fue abordado a lo largo de este curso. Posteriormente, una vez 
aclarado todo el marco teórico, será posible realizar la elaboración de la 
secuencia requerida: A+A-B+B-, cuyas ecuaciones serán obtenidas con los 
métodos ya conocidos y abordados en todo el largo de la clase. Una vez 
obtenidas las ecuaciones, será necesario su simplificación para, ahora sí, 
ingresarlas al simulador FluidSIM Hidráulica, tanto en su forma puramente 
hidráulica (es decir, mediante únicamente válvulas de distintos tipos) como en su 
forma electrohidráulica (con ayuda de un diagrama Ladder, solenoides y 
electroválvulas). Finalmente, la simulación será corrida, y una vez funcionando, 
podremos ver que su funcionamiento, al menos en simulador, es muy, muy 
similar a la parte neumática, sin embargo, físicamente, tienen distintas diferencias, 
como lo son el tamaño de las mangueras, la potencia y velocidad de 
accionamiento y, principalmente, el fluido utilizado para lograr el movimiento, que, 
en el caso de neumática, es simplemente aire comprimido y, en la hidráulica, 
estamos hablando de un aceite. 
Marco teórico 
 
Hidráulica 
La hidráulica es una rama de la física y la ingeniería que se encarga del estudio 
de las propiedades mecánicas de los fluidos. En concreto, se trata de, mediante 
un circuito hidráulico, controlar por medio de una serie de válvulas un actuador 
hidráulico, para así, a su vez, gobernar una serie de aplicaciones que van desde 
la maquinaria industrial hasta la dirección asistida de los vehículos. 
Gracias a la hidráulica se ha podido emplear los líquidos: ya sea agua o, más 
comúnmente, aceites para la transmisión de la energía necesaria para mover y 
hacer funcionar mecanismos. Prácticamente lo que hacen estos sistemas es 
aumentar la presión del líquido mediante un sistema hidráulico para utilizarla 
como un trabajo útil, como en un pistón. 
La hidráulica utiliza básicamente los fluidos hidráulicos como medios de presión 
para mover los pistones de los cilindros. En la figura se representa el movimiento 
típico de un pistón dentro del cilindro gracias a la energía proporcionada por un 
sistema hidráulico formado por una bomba, un depósito y un conjunto de tuberías 
que llevan el fluido a presión hasta los puntos de utilización. 
 
Los sistemas hidráulicos se aplican típicamente en dispositivos móviles tales 
como maquinaria de construcción, excavadoras, plataformas elevadoras, 
aparatos de elevación y transporte, maquinaria para agricultura y simuladores de 
vuelo. Sus aplicaciones en dispositivos fijos abarcan la fabricación y montaje de 
máquinas de todo tipo, líneas transfer, aparatos de elevación y transporte, 
prensas, máquinas de inyección y moldeo, máquinas de laminación, ascensores 
y montacargas. 
Los sistemas hidráulicos tienen las siguientes ventajas: 
Gran potencia transmitida con pequeños componentes, posicionamiento preciso, 
arranque con cargas pesadas, movimientos lineales independientes de la carga 
ya que los líquidos son casi incompresibles y pueden emplearse válvulas de 
control, operación suave e inversa, buen control y regulación y disipación 
favorable de calor. 
Y entre sus desventajas figuran: 
Contaminación del ambiente con riesgo de incendio y accidentes en el caso de 
fuga de aceite, sensibilidad a la suciedad, peligro presente debido a las excesivas 
presiones, dependencia de la temperatura por cambios en la viscosidad. 
Tal como los sistemas neumáticos, los sistemas hidráulicos se complementan 
con los eléctricos y electrónicos mediante dispositivos tales como válvulas 
solenoide, señales de realimentación de interruptores magnéticos, sensores e 
interruptores eléctricos de final de carrera. 
Los sistemas hidráulicos basan su funcionamiento en el principio de Pascal, el 
cual, se menciona a continuación. 
 
Principio de Pascal 
Enuncia que “la presión en cualquier punto de un fluido sin movimiento tiene un 
solo valor, independientemente de la dirección”. Aplicando este principio a la 
figura, se ve que una fuerza pequeña 𝐹1 sobre un émbolo de área 𝐴1 produce 
una presión 𝑃1 =
𝐹1
𝐴1
. Esta presión se transmite a lo largo del tubo por medio de 
un fluido hasta un émbolo de sección mayor, cuya área es 𝐴2 . Dado que el 
sistema está en equilibrio, las presiones deben ser lasmismas. Es decir: 
𝑃1 = 𝑃2 
𝐹1
𝐴1
=
𝐹2
𝐴2
 
𝐹2 =
𝐴2
𝐴1
𝐹1 
Y, se observa que con una fuerza pequeña 𝐹1, se puede producir una fuerza 
considerablemente mayor 𝐹2. 
Funcionamiento de un sistema hidráulico 
Para conseguir esta fuerza para la realización de un trabajo, se necesita una 
energía, que será transmitida a través de un conducto por medio de un fluido y 
se generará a partir de una fuerza inicial. Traducido; un rotor proporcionará una 
determinada energía mecánica a una bomba, y esta, según la energía que recibe, 
suministra una determinada energía hidráulica, la cual se transfiere, bajo forma 
de caudal y presión, y mediante un fluido, a un pistón, donde se vuelve a 
transformar en la energía mecánica necesaria para realizar un trabajo. 
 
Dicho todo esto, ahora podemos 
mencionar lo que es un circuito 
hidráulico tal como se está llevando 
a cabo en la materia. 
 
Circuito hidráulico 
Un circuito hidráulico es un sistema que comprende un conjunto interconectado 
de componentes separados que transporta líquido. Este sistema se usa para 
controlar el flujo del fluido (como en una red de tuberías de enfriamiento en un 
sistema termodinámico) o controlar la presión del fluido (como en los 
amplificadores hidráulicos). 
Electrohidráulica 
La electrohidráulica agrega a la particularidad de la hidráulica las grandes 
ventajas de los controles ofrecidos por la electrónica, obteniendo así movimientos 
rápidos, suaves y precisos. 
Válvulas distribuidoras 
Las válvulas distribuidoras se utilizan para cambiar el sentido del flujo de aceite 
dentro del cilindro y mover el pistón de un extremo al otro de su carrera. Para el 
caso de esta práctica, serán utilizadas válvulas de 4/2 vías, de 3/2 vías, además 
de las válvulas de simultaneidad, que trabajan tal como una compuerta AND en 
electrónica digital. 
• Válvula 3/2: Controlan el paro, el arranque y la dirección del caudal. Tiene 
3 vías que durante la conmutación se conectan brevemente. Las entradas 
P y A admiten una presión máxima de 350 bar (5076 psi) y el caudal puede 
pasar en ambas direcciones, mientras que la T va, regularmente, a un 
tanque que almacena el aceite. 
 
Para esta válvula, específicamente, necesitaremos, por un lado, el 
accionamiento mecánico (el cual se dará cuando se toquen los limit switch, 
ya sea al inicio o final de carrera), y, por otro lado, se tendrá el retorno de 
muelle. Es decir, su símbolo se vería así: 
 
• Válvula 4/2: Es semejante a la válvula 3/2 con la diferencia que tiene 4 
entradas que admiten simultáneamente la presión de 350 bar. Típicamente 
la entrada P se conecta a la bomba, las entradas A y B a los actuadores y 
la T al tanque. 
 
Para estas válvulas, además de la “típica” entrada hidráulica que se usará 
para la parte puramente hidráulica, será necesario, para el caso de la 
electrohidráulica, utilizar una electroválvula 4/2, como se muestra: 
 
Válvula de simultaneidad 
Funciona similar a una compuerta AND o un circuito en serie en electrónica. Se 
utilizan cuando se necesitan dos condiciones para que se permita el paso de 
fluido. Si ambas presiones de entrada son mayores a cero, la válvula de 
simultaneidad abre (función AND) y la presión de entrada menor (A o B) se 
convierte en la presión de salida (C). 
 
Relé 
Los relés son elementos que conectan 
y mandan con un coste energético 
relativamente bajo; se aplican 
preferentemente al procesamiento de 
señales. El relé se puede contemplar 
como un interruptor accionado 
electromagnéticamente, para 
determinadas potencias de ruptura. 
Existen diferentes tipos de relés, pero 
su principio de funcionamiento es igual 
en todos los casos. Aplicando voltaje a 
la bobina (entre A1 y A2), circula corriente eléctrica por el enrollamiento (5) y se 
crea un campo magnético, por lo que la armadura (3) es atraída al núcleo (7) de 
la bobina. Dicha armadura, a su vez, está unida mecánicamente a los contactos 
(1, 2, 4), que se abren o cierran. Esta posición de conexión durará, mientras esté 
aplicada la tensión, una vez eliminada se desplaza la armadura a la posición 
inicial, debido a la fuerza del resorte (6). 
Con los relés, es posible dar paso a la 
electrohidráulica, tal como se hizo para pasar de 
la parte neumática a la parte electroneumática. En 
él, se conectarán los sensores que indican el inicio 
y final de carrera, así como el enclave y las 
memorias, de manera que se pueda desarrollar 
correctamente un circuito electrohidráulico con 
ayuda del diagrama Ladder. 
 
Válvula solenoide: 
Es un dispositivo cuyo fin es controlar el flujo del fluido; es accionado 
eléctricamente. Este tipo de válvulas puede ser controlado por interruptores 
eléctricos simples, termostáticos, de flotador, de baja presión, de alta presión, por 
reloj, o cualquier otro dispositivo que abra o cierre un circuito eléctrico. En el 
simulador, el solenoide hace conmutar la válvula: por medio de una etiqueta, el 
solenoide puede unirse a una válvula para convertirla en electroválvula, la cual, 
nos será útil para el caso de la electrohidráulica y ya fue mencionada previamente. 
 
Cilindro de doble efecto 
El cilindro de doble efecto utiliza la fuerza generada por el fluido hidráulico para 
mover el pistón en los dos sentidos mediante una válvula. Con cilindros de doble 
efecto y de un solo vástago, se obtienen diferentes fuerzas y velocidades en las 
carreras de avance y retroceso, debido a las diferentes superficies del lado del 
émbolo y del lado del vástago. 
 
 
Los actuadores hidráulicos proporcionan pares y fuerzas elevadas, además de 
un buen control del movimiento y ésta es su principal ventaja frente a los sistemas 
neumáticos y eléctricos. Los fluidos hidráulicos son, prácticamente, 
incompresibles y gracias a las altas presiones con que trabajan (35 a 350 bar) 
permiten un control del caudal lo suficientemente preciso para el actuador. Sus 
desventajas son el coste elevado y la necesidad de acondicionar, contener y 
filtrar el fluido hidráulico a temperaturas seguras y en centrales hidráulicas o 
unidades de potencia. Las aplicaciones típicas se pueden ver en vehículos 
(frenos hidráulicos, por ejemplo), elevadores, grúas hidráulicas, máquinas 
herramientas, simuladores de vuelo, accionamiento de timones en los aviones, 
etcétera. 
Tanque (depósito) 
El tanque se encuentra integrado en el grupo motriz y tiene una presión de 0 bar. 
Este componente es el encargado de almacenar y “reciclar” el aceite que se 
utiliza a lo largo de todo el proceso de trabajo del circuito hidráulico o 
electrohidráulico. 
 
 
Grupo motriz (simplificado) 
El grupo motriz se encarga de suministrar constantemente el flujo volumétrico 
preestablecido. El simplificado tiene la misma función, pero en una presentación 
sencilla. 
 
 
Obtención de ecuaciones 
La secuencia es 
A+ A- B+ B- 
 
Ecuaciones antes de memoria 
 
• A+ = A0B0 
• A- = A1B0 
• B+=A0B0 
• B- = A0B1 
Y, se observa que se repiten unas ecuaciones, las cuáles son A+ y B+. Por lo 
cual, es necesario agregar una memoria X. Para esto, se tienen que realizar las 
tablas de ponderación. 
 
Para la primera tabla, los valores de las variables serían los siguientes 
 
A = 2 
B = 4 
Primera tabla de ponderación 
 
 +2 -2 +4 -4 
A+ A- B+ B- 
0 2 0 4 0 
 
Y, se observa que se repite el número se tiene un 0 en el paso A-, por lo cual, 
una memoria X tendría que ser agregada justo antes de ese paso. 
 
Así, los valores de las variables para la nueva tabla de ponderación serían 
A = 2 
B = 4 
X = 8 
 
Segunda tabla de ponderación 
 
 +2 +8 -2 +4 -8 -4 
A+ X+ A- B+ X- B- 
0 2 10 8 12 4 0 
 
Observamos que, finalmente, la tabla comienza y termina en 0, así como que 
ningún número se repite. Por lo tanto, es correcta esta secuencia ya con una 
memoria incluida en el circuito, que representa un paso extra (aunque no físico). 
 
Entonces, la nueva secuencia, incluyendo el temporizador, sería: 
A+X+A-B+X-B-Ecuaciones después de memoria 
 
• A+ = A0B0X0 
• X+ = A1B0X0 
• A-= A1B0X1 
• B+= A0B0X1 
• X-= A0B1X1 
• B- = A0B1X0 
 
Con el objetivo de simplificar estas ecuaciones, pasamos a realizar un Mapa de 
Karnaugh 
Mapa de Karnaugh 
 
 00 01 11 10 
0 A+ B- X+ 
1 B+ X- A- 
 
• A+ = A0B0X0 
• X+ = A1X0 
• A- = A1X1 
• B+ = A0B0X1 
• X- = B1X1 
• B- = B1X0 
De esta manera, las ecuaciones ya simplificadas, con memoria, que son las que 
se utilizarán dentro del simulador, tanto para hidráulica como para 
electrohidráulica, son las siguientes. 
 
Ecuaciones simplificadas 
 
• A+ = A0B0X0 
• X+ = A1X0 
• A- = A1X1 
• B+ = A0B0X1 
• X- = B1X1 
• B- = B1X0 
 
AB 
X 
Secuencia hidráulica 
 
Luego de obtener las ecuaciones, se procede a realizar las conexiones 
hidráulicas en el simulador. Tenemos, en las válvulas 3/2, un accionamiento que 
está dado por la etiqueta que tienen los sensores en su inicio y su final de carrera. 
Estos, también, cuentan con un retorno de muelle. 
Adicionalmente, se agregó un botón de inicio y un botón de paro, con los cuales 
detener la secuencia cuando sea requerido y, al reanudarlo, se podría retomar 
en el paso en el cual se había detenido el circuito. 
Para conseguir el avance de los pistones, se utiliza una válvula 4/2 para cada 
uno; en ella, se tienen entradas neumáticas, en las cuales, va a llegar la 
“ecuación”, la cual estará dada por las válvulas de simultaneidad, que son 
análogas a una compuerta AND, y nos ayudan a tener dos o más “señales” para 
que entren a la válvula. De esa manera, se tendrían las “ecuaciones” como 
entrada. 
Se tiene que considerar que es necesario una memoria X, tal como se vio en las 
ecuaciones, la cual se representa con una válvula 4/2, y no es, tal cual, un paso 
físico, sino solo un “auxiliar”, que nos favorece para realizar la secuencia deseada. 
 
El diagrama hidráulico en FluidSIM Hidráulica es el siguiente: 
 
Secuencia electrohidráulica 
 
Con las mismas ecuaciones, se procede a realizar las conexiones 
electrohidráulicas en el simulador. Iniciamos con el botón de inicio, que se 
encarga de activar el enclave, generando un “autoenvlavamiento” con la conexión 
en paralelo del botón de inicio con el contacto “enclave”, también, se tiene el 
botón de paro, que se encargará de interrumpir la secuencia cuando sea 
requerido y, al reanudarlo (con el botón de inicio), se podría retomar en el paso 
en el cual se había detenido el circuito. 
Con las etiquetas de los sensores que se dan al final y al inicio de carrera, se 
activa un relevador para cada uno, ya que serán utilizadas en más de una 
ecuación; esto se hacer para el inicio y el final de carrera del pistón A (A0 y A1) 
y del pistón B (B0 y B1), que irán en serie con el enclave. 
Ahora, iniciando con la secuencia, se les coloca la etiqueta (que, físicamente, 
representarían conexiones con cables) a los contactos, de manera que activan 
una válvula solenoide, la cual, activa el lado electroválvula correspondiente al 
solenoide, y esto mismo aplica para todas las líneas del diagrama Ladder que 
incluyen los contactos y el solenoide. 
Adicionalmente, se tienen unos relés adicionales, las cuales serían para la 
memoria X (X+ y X-), donde se conectan los contactos según las ecuaciones 
obtenidas. Y, en paralelo a estos, se conecta un normalmente abierto 
(correspondiente al relé del paso a activar) y un contacto normalmente cerrado 
(correspondiente al relé del paso “contrario”), y esto mismo sucede tanto para la 
conexión del relé X+ y X-. Finalmente, para el paso X-, como en todo paso “–“de 
las memorias, es necesario agregar un botón de memoria, que se encargará de 
activarla inicialmente, ya que no se tiene otra manera para activarlas. 
 
El diagrama electrohidráulico en FluidSIM Hidráulica es el siguiente 
 
Conclusiones 
 
La hidráulica cuenta con un gran campo de aplicación a nivel industrial; es por 
eso que se torna necesario el tener conocimiento acerca de la manera en que 
este tipo de circuitos llega a trabajar. Como ya se habló, la hidráulica tiene la 
ventaja de que puede soportar fuerzas más elevadas, lo que la hace adecuado 
para el manejo de cargas pesadas, además de que se puede tener el control de 
velocidad más sencillo y una larga vida útil. Sin embargo, también trae consigo 
algunas desventajas, tales como que puede ser propenso a fugas de aceite y 
ciertos accidentes dadas las altas presiones y el fluido de trabajo, aunado a su 
tecnología de alto costo y mantenimiento. 
Ya con el conocimiento de hidráulica, comparado con el adquirido en neumática, 
observamos que, al menos, su principio de funcionamiento y conexiones en 
simulador son prácticamente iguales. Los cambios llegan al momento de llegar a 
una conexión en físico, donde ya los componentes pueden llegar a ser 
“diferentes”, sobre todo en cuestión de dimensiones, donde los elementos 
hidráulicos, en general, tienden a ser más grandes que los neumáticos, además 
de que, en la hidráulica, no es posible simplemente colocar un silenciador en 
alguna salida, como en neumática; aquí tiene que ir directamente a un tanque o 
depósito para, posteriormente, reutilizar ese aceite, así como también es 
necesario un mantenimiento más continuo, ya que el aceite tiende a 
“contaminarse” más que el aire comprimido, tal como se realiza el cambio de 
aceite y mantenimiento en los automóviles. 
Finalmente, por mi parte, anteriormente, ya que me encontraba en una 
preparatoria en la cual cursé la carrera técnica en electrónica, ya había trabajado 
con el simulador de FluidSIM, pero solamente el de neumática, así como también 
ya había visto un circuito neumático trabajar físicamente con la posibilidad de 
realizar algunas conexiones. Sin embargo, para el caso hidráulico, solamente 
había tenido la posibilidad de observar el “tablero”, pero sin verlo funcionar 
físicamente o haberlo manipulado. Por esta razón, considero que la realización 
de esta práctica, y en general todo lo que ha tenido que ver con neumática e 
hidráulica, a pesar de ser este semestre solamente en línea, resultó fructífero e 
interesante, ya que pude topar como base el poco conocimiento que tenía acerca 
de este tema y, a partir de eso, realmente podría imaginarme físicamente lo que 
sucedía, además de complementarlo con videos de YouTube o secuencias 
realizadas por el maestro. Entonces, esta asignatura, en general, a falta de 
laboratorio presencial, fue llevada a cabo de una excelente manera gracias a la 
disposición y conocimiento del facilitador encargado de la materia, así como del 
simulador de FluidSIM tanto hidráulica como neumática que, realmente, en estos 
tiempos de pandemia, es la mejor opción que se nos presenta para continuar 
trabajando y aprendiendo a lo largo de este tipo de materias que requieren un 
poco más de práctica de manera presencial. Se espera, en un futuro, poder 
realizar este tipo de secuencias de manera presencial ya sea en la materia 
dirigida a PLC o, de alguna manera, tener la posibilidad de presenciar una 
práctica de la materia de Circuitos Hidráulicos y Neumáticos. 
 
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