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PAU Technology & Engineering II (Cantabria): Sistemas neumáticos e hidráulicos: componentes, diseño y simulación de circuitos

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Sistemas neumáticos e hidráulicos: componentes, diseño y simulación de circuitos

El bloque de neumática e hidráulica evalúa la lectura y el diseño de circuitos con simbología ISO 1219, el cálculo de fuerzas, presiones y caudales en cilindros, y la elección razonada entre aire comprimido y aceite a presión.

Componentes y simbología

  • Producción y acondicionamiento: compresor, enfriador, depósito, purga de condensados y unidad FRL (filtro, regulador de presión y lubricador).
  • Válvulas distribuidoras: se nombran vías/posiciones (3/2, 5/2, 5/3). La primera cifra son las conexiones y la segunda las posiciones; el mando (manual, por leva, por muelle, eléctrico o neumático) se representa en los laterales del símbolo.
  • Válvulas auxiliares: antirretorno, estranguladora (regula caudal), selectora (función OR), de simultaneidad (AND), de escape rápido y de seguridad.
  • Actuadores: cilindro de simple efecto con retorno por muelle y de doble efecto, motor neumático; en hidráulica, bomba, válvula limitadora de presión, acumulador y filtro.

Cálculos

  • Fuerza: F = p·S. Avance: S = π·D²/4. Retroceso: S = π·(D² − d²)/4, con d el diámetro del vástago.
  • Velocidad: v = Q/S. El caudal se regula con estranguladoras, preferiblemente en el escape para evitar saltos bruscos.
  • Unidades: 1 bar = 10⁵ Pa = 0,1 MPa = 0,1 N/mm²; 1 L/min = 16 667 mm³/s.

Ejemplo resuelto

Cilindro de doble efecto con D = 50 mm, d = 20 mm, p = 6 bar = 0,6 N/mm² y Q = 10 L/min.

  1. Avance: S = π·25² = 1 963,5 mm²; F = 0,6·1 963,5 = 1 178 N.
  2. Retroceso: S = π·(25² − 10²) = 1 649 mm²; F = 0,6·1 649 = 990 N.
  3. Velocidad de avance: Q = 10 L/min = 166 667 mm³/s; v = 166 667/1 963,5 ≈ 85 mm/s.

Trampas que restan puntos

  • Invertir el orden vías/posiciones al nombrar una válvula.
  • Usar el diámetro en lugar del radio en S = π·D²/4.
  • Olvidar restar el área del vástago en el retroceso.
  • No convertir los bar a N/mm² antes de calcular fuerzas.
  • Suponer velocidad constante en neumática: el aire es compresible y la velocidad depende de la carga.