Circuitos de fluidos y dirección

50 Unidad 1

8. Estudio de los mecanismos según
sus fuerzas

Para el estudio de fuerzas, identificamos los distintos componentes, tales como
palancas, en las que distinguimos los brazos y puntos de cada una. Conocido el
empuje de una de ellas, calculamos la resistencia que pasará a ser el empuje de la
que le sigue, para calcular su resistencia, que pasará a ser el empuje de la siguien-
te hasta llegar a la resistencia del conductor final.

8.1. Engranaje

Es un conjunto mecánico compuesto de dos o más ruedas dentadas cuyos dientes,
enlazados entre sí, transmiten un movimiento circular de un árbol a otro.

Transmisión simple

N2 En la figura 1.95 tenemos dos ruedas dentadas que engranan entre sí.
R2
N1 C1 ¿C2? La rueda dentada 1 tiene movimiento de rotación, y cada uno de sus dientes van engranan-
do en los entrantes de la rueda dentada 2, a la que transmite su movimiento.
R1
Z1 • La rueda dentada 1:

R Z2 – Tiene Z1 dientes.
a Figura 1.95. – Su régimen de giro es N1.
– Se le aplica un par motriz C1.
• La rueda dentada 2:

– Tiene Z2 dientes.
– Su régimen de giro es N2.
– Queremos calcular el par que se transmite C2.
Para calcular el par transmitido a la rueda conducida, consideramos a las ruedas como
palancas acopladas continuamente, que giran, y estudiamos cada una por separado.

– Para la conductora: Resistencia = C1
C1 = R1 · Resistencia , R2

Como la resistencia de la conductora es el empuje de la conducida:

C2 = Resistencia · R2 = C1 · R2
R1

de donde tenemos: R1 C1
R2 C2
=

Relación de transmisión

Como vimos en el epígrafe 5.1, es la relación entre el régimen de giro de la con-
ductora y la conducida.

Como demostramos, se puede expresar en función de las relaciones siguientes:

RT = N1 = Z2 = R2
N2 Z1 R1

Fundamentos de máquinas 51

Y ahora la podremos expresar además en función de las relaciones de par:

RT = N1 = Z2 = R2 = C2
N2 Z1 R1 C1

Si conocemos los dientes o los radios primitivos de las ruedas dentadas, podemos
calcular la relación de transmisión. Conocida, es posible hallar el par que se trans-
mite a una rueda si conocemos el de la otra.

C2 = C1 · RT

Trenes de engranajes

Un tren de engranajes es una sucesión de transmisiones simples. saber más

Según la disposición entre ellas, distinguimos varios tipos de trenes, como son: Reducir y aumentar
Con una reducción se reduce la
• Tren de engranajes en serie. Es aquel en el que cada eje tiene solo un engranaje. velocidad y se aumenta la fuerza y
con una multiplicación al revés.
• Tren de engranajes en paralelo. Es un tren en el que todos los ejes tienen dos
engranajes solidarios entre sí.

• Tren en serie-paralelo. Es una combinación de los anteriores.

A la hora de estudiar un tren de engranajes, puede considerarse como una cade-
na de transmisiones simples y calcular así la relación de transmisión de cada una
de esas transmisiones.

La relación de transmisión total del tren es el producto de todas estas transmisio-
nes simples.

Relación de transmisión
RTT = RT1 · RT2 · RT3 · ... · RTN

EJEMPLO

Dado el siguiente tren de engranajes en serie, si conocemos los radios primitivos de cada una de las rue-
das y el par de la conductora, calcula el par de la conducida.

¿C4?

C1 R3 R4
R1
R2

a Figura 1.96. Tren de engranajes.

Solución

Se trata de un tren de engranajes en serie.

Está formado por tres relaciones de transmisión simples. Calculamos la relación de transmisión de cada una de es-
tas transmisiones.

RT1 = R2 = C2 ; RT2 = R3 = C3 ; RT3 = R4 = C4 ;
R1 C1 R2 C2 R3 C3

52 Unidad 1

A continuación calculamos la relación de transmisión total multiplicando separadamente las relaciones de transmi-
sión simples de los radios y las relaciones de transmisión simples de los pares.

u uu uRTT = R2 · R3 = R4 ; u uu uRTT =C2· C3 · C4
R1 R2 R3 C1 C2 C3

Igualamos ambas expresiones y tenemos la relación de transmisión total en función de la relación entre los radios y
entre los pares.

RTT = R4 = C4
R1 C1

Conocemos los radios y tenemos la relación de transmisión:

RTT = R4
R1

También conocemos el par conductor C1, con lo que podremos calcular C4.
C4 = C1 · RTT

ACTIVIDADES

42. Dado el siguiente tren de engranajes en paralelo, si conocemos el número de dientes de cada una de las rue-
das y el par de la conductora, calcula el par de la conducida.

C1

Z1 Z2 Z’3 Z4

Z’2 Z3 Z’4 Z5

¿C5?

a Figura 1.97. Engranajes paralelos.

43. Dado el siguiente tren de engranajes serie-paralelo, si conocemos el número de dientes de cada una de las
ruedas y el par de la conductora, calcula el par de la conducida.

Z1 Z2 Z’3 Z’4 Z’5
C1 kgf · m Z’3
Z4 Z’5 Z6

¿C5?

a Figura 1.98. Tren de engranajes serie paralelo.

Fundamentos de máquinas 53

8.2. Cremalleras

EJEMPLO

Dada la figura 1.99 de cremallera siguiente, y conocido el par transmitido del 10 (kgf · m)
volante al piñón de ataque, calcula la fuerza que se transmite a la cremallera.

Solución 3 (cm)
Para calcular la fuerza, sabemos que el piñón trabaja como una palanca. ¿R ?
Conocemos el par motriz y queremos calcular la resistencia:

10 kgf · m = 3 cm · R

R = 10 kgf · m = 10 kgf · 100 cm = 333,3 kgf a Figura 1.99 Rueda y cremallera.

3 cm 3 cm

8.3. Tornillos sinfín

EJEMPLO

Dado el siguiente tornillo sinfín si conocemos el par aplicado al tornillo sinfín, C1 = 10 kgf · m
calcula el peso que sube. rev

Solución r = 10 cm N1 = 120 min
La relación de transmisión del tornillo sinfín es:
¿C2?

N1 (régimen de la conductora) Z = 34
N2 (régimen de la conducida)
R1 = = Z
1
¿v?
En este tema tenemos otra relación entre pares, tal que: a Figura 1.100. Tornillo sinfín.

RT = Z = C2 C 2 = 340 kgf · m
1 C1

De donde, tenemos:

C2 = C1 · Z

C2 = 10 kgf · m · 34 = 340 kgf · m 10 cm

Para calcular el peso que puede elevar el torno, consideramos que se trata de una ¿R ?
palanca de la que conocemos el par de empuje C2 y queremos calcular la resisten-
cia o peso que eleva.

340 kgf · m = 10 cm · R

uR = 340 kgf · m = 34.000 kgf · cm = 3.400 kgf
u10 cm
10 cm a Figura 1.101. Torno.

ACTIVIDADES

44. Demuestra a partir de la actividad anterior la ley de la conservación de la energía: la potencia motriz, o que
entra, es igual a la potencia resistente, que sale.

54 Unidad 1

8.4. Mecanismos de palancas

EJEMPLO En el sistema de dirección de la figura 1.102, con los datos que aparecen,
calcula la fuerza que debemos aplicar en el volante para vencer una resis-
caso práctico inicial tencia al giro en cada rueda de 14 kgf.

En este ejemplo se da respuesta
a la cuestión 3.

20 cm Mangueta

20 cm Barra de r = 25 cm
Palanca acoplamiento
de ataque Z = 14 dientes
Palanca
14 kgf
A de mando

30 cm Palanca de Barra
acoplamiento de mando

15 cm

a Figura 1.102. Sistema de dirección.

Solución
Se trata de una cadena de transmisiones que iremos estudiando desde la rueda hasta el volante.

Mangueta E Barra de mando
E = 7 kgf
E = 7 kgf
30 cm

14 kgf 15 cm E · 30 cm = 14 kgf · 15 cm
E = 14 kgf · 15 cm = 7 kgf

30 cm

C = 10 (kgf · cm) Volante
1 25 cm

Mecanismo sin fin E
¿C 1?

C 1 = E · 25 cm

C2 7 kgf · 20 cm E = 10 kgf · cm = 0,4 kgf
C1 C1 25 cm

20 cm RT = Z = = = 14

7 kgf C1 = 7 kgf · 20 cm = 140 kgf · cm = 19 kgf · cm
R 14 14

C1 = 10 kgf · cm
a Figura 1.103. Esquema de los mecanismos.

Todos los cálculos se han hecho para la rueda izquierda. Para la derecha sería lo mismo, ya que gira en la misma me-
dida y la fuerza sería la misma. Por tanto, al volante tenemos que aplicarle una fuerza del doble de la que calculamos:

ETOTAL EN EL VOLANTE = 0,81 kgf

Fundamentos de máquinas 55

EJEMPLO

Con el tornillo tensor del tema anterior queremos ten- Rosca derecha Rosca izquierda
sar un cable con una fuerza de 2.500 kgf. ¿Qué fuerza E
debemos aplicar a la palanca con la que hacemos girar R = 2.500 kgf
al tornillo?
50 cm
Solución
a Figura 1.104. Tornillo tensor.
Sabemos que, con cada vuelta que da el tornillo, tira del ca-
ble la distancia que se contrae (el doble que el paso 2 · p). Si
gira a un régimen N (rev/min), la velocidad a la que se con-
trae será: v = N rev/min · 2 · p mm/rev

Aplicamos la ley de la conservación de la energía y sustitui-
mos valores, con lo que nos queda:

Pmotriz = E · v = E · 2 · π · 50 cm/rev · N rev/min = E · 2 · π · 50 · N cm/min

u uPresistente = 2.500 kgf · N rev/min · 2 · 1 mm/rev = 2.500 kgf · N · 2 mm/min
u u u uPmotriz = Presistente j E · 2 · π · 50 N cm/min = 2.500 kgf · N · 2 mm/min

uE = 2.500 kgf · 2 mm = 2.500 kgf · 2 mm = 1,59 kgf
2 · π · 50 cm uπ · 1.000 mm

ACTIVIDADES

45. En la dirección de cremallera de la figura 1.105. Calcula la fuerza que tenemos que aplicar en el volante, para
vencer la resistencia de giro, si para cada rueda la fuerza es de 14 kgf.

15 cm

Ø = 6 cm Palanca de
arranque

30 cm

Mangueta

Bieleta Barra de Piñón de
mando ataque

25 cm

a Figura 1.105. Sistema de dirección.

Nota: A medida que los vehículos van siendo más pesados, se necesita más fuerza para girar las ruedas, por
lo que son necesarios volantes mayores, reducciones en la dirección mayores o direcciones asistidas hidráuli-
camente. Los volantes mayores no son cómodos y grandes reducciones disminuyen la velocidad de respues-
ta por lo que se tiende a utilizar direcciones asistidas.

56 Unidad 1

ACTIVIDADES FINALES

1. Localiza los elementos de guiado entre los componentes móviles: pistón-biela, biela-cigüeñal, cigüeñal-
bloque. Explica su forma de montaje y ajuste.

2. Calcula el módulo de una rueda dentada si tiene 50 dientes y un radio primitivo de 90 mm.

3. Si dos ruedas dentadas engranan, ¿tienen el mismo paso? Explícalo.

4. Demuestra que si dos ruedas dentadas tienen el mismo paso, también tienen el mismo módulo.

5. ¿Cómo extraerías un espárrago que no se desenrosca bien?

6. ¿Cuáles son las medidas nominales que caracterizan a cada una de las piezas siguientes? Si tuvieras que
pedir una pieza de estas, ¿qué medida le darías al almacenista?
Tornillo; tuerca; arandela; anillos seegers para ejes y agujeros; arandelas de retención; anillos de retención;
tornillos prisioneros; pasadores; abrazaderas; casquillos elásticos; ejes ranurados; retenes; fuelles o guar-
dapolvos; rodamientos

7. ¿Qué tipo de correa trapezial deberíamos emplear en una transmisión, donde la polea menor gira a 2.500 rpm
y la potencia a transmitir es de 5,88 kW? ¿Y para 300 rpm y 20 CV?

8. ¿Qué diferencia hay entre una junta homocinética y no homocinética? ¿Cuáles conoces de un tipo u otro?

9. ¿Dónde encontrarías juntas elásticas en un vehículo?

10. ¿Dónde encontrarías juntas homocinéticas en un vehículo? ¿De qué tipo son?

11. Cambia a m/seg las siguientes velocidades: 23 km/h; 245 m/min; 23.400 m/h; 90 km/h; 346 m/min.

12. Sabemos que el tractor de la figura 1.106 se mueve en línea recta a 35 km/h. Calcula la velocidad angular
de las ruedas delanteras y traseras.

v = 35 (km/h) Ø 80 cm

Ø 150 cm Ø 150 cm 2,1 m C.I.R.
3,6 m Ry = 15 m
Ø 80 cm
a Figura 1.106. Radio de giro (actividad 12).

Fundamentos de máquinas 57

13. Si el mismo tractor coge una curva de radio de giro de 15 metros y la rueda delantera izquierda gira a las mis-
mas revoluciones que en el ejercicio anterior, calcula las revoluciones a las que giran las demás ruedas. (Sabe-
mos que la velocidad a la que se desplaza el tractor es la media de la velocidad lineal de las cuatro ruedas).

14. En la bicicleta de la figura 1.107 la rueda trasera gira a 200 rev/min. Calcula la velocidad a la que gira la
rueda delantera, así como la velocidad a la que se desplaza la bicicleta.

90 cm

1,5 m

C.I.R.

90 cm 20 m

a Figura 1.107. Radio de giro (actividad 14).

15. En el vehículo de la figura 1.108 la rueda delantera izquierda gira a 350 rev/min. Calcula la velocidad con
que giran las demás ruedas y la velocidad a la que se desplaza el vehículo.

b = 4,2 m

V = 2,1 mØ = 55 cm

R4 = 18 m
a Figura 1.108. Radio de giro (actividad 15).

58 Unidad 1

ACTIVIDADES FINALES (cont.)

16. Para tensar un cable utilizamos un tornillo tensor como el Rosca derecha Rosca izquierda
de la figura 1.109. Se trata de dos tornillos, uno a dere-
cha y otro a izquierda, de tal manera que ambos se enros- a Figura 1.109. Tornillo tensor.
can o desenroscan al mismo tiempo. Considerando que el
paso de rosca es de 1 mm, calcula con qué velocidad con-
traemos el cable si lo hacemos girar a una velocidad me-
dia de 25 rev/min.

17. Pasa a CV las siguientes potencias:
18.000 W; 6 kW; 358 kgf · m/s

18. Un motor alternativo desarrolla una potencia de 120 CV a 5.500 rev/min. Calcula el par que transmite en
kgf · m.

19. Si el motor del ejercicio anterior transmite un par de 110 kgf · m a 4.400 rev/min, ¿qué potencia desarro-
lla a este régimen?

20. El motor anterior tira del vehículo de 1.200 kg de masa a una velocidad de 70 km/h con una relación en el
cambio tal que el motor gira a 5.500 rev/min y desarrolla la potencia máxima de 120 CV. Por otra parte, a
esa velocidad la resistencia aerodinámica es de 50 kgf y la de rodadura de 26 kgf. Calcula:

a) La fuerza con la que tira el motor del vehículo.

b) La aceleración o reprís del vehículo en esas condiciones.

21. Un motor capaz de desarrollar una potencia 1 7 Z1 = 15
máxima de 115 CV a 5.200 rev/min está aco- 35 Z2 = 45
plado a un vehículo con ruedas de 45 cm de Z3 = 20
diámetro, con la caja de cambios simplificada Del Z4 = 40
y el grupo cónico-reductor de la figura 1.110. motor Z5 = 25
Calcula: Z6 = 35
C1 Z7 = 30
a) El par que desarrolla el motor. Z8 = 30
9 Z9 = 15
b) La velocidad máxima y la mínima alcanza- Z10 = 60
das por el vehículo (para el régimen de A las
5.200 rev/min). ruedas 10

c) El par máximo y el mínimo transmitidos a 46 8
las ruedas. 2
a Figura 1.110. Tren de engranajes.
d) Las fuerzas de impulsión máxima y mínima.

e) La potencia de salida o resistente para los
dos casos anteriores.

22. Clasifica los siguientes elementos, según el esfuerzo principal al que están sometidos: remache, árbol de
transmisión, pasadores, broca de taladro, viga de la construcción, destornillador, chaveta, cadena, pasador
o rodillo de cadena, columna de la construcción, correa, cable, manivela, cuerda, bulón.

23. Los elementos enumerados en la actividad anterior, ¿cómo crees que se romperían, por fatiga o por ro-
tura? Razona la respuesta.

Fundamentos de máquinas 59

EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS

Resuelve en tu cuaderno o bloc de notas

1. Un tornillo de cabeza hexagonal es un elemen- 7. Para que dos ruedas engranen una con otra, es
to: necesario que las dos tengan:
a) Estructural. a) El mismo módulo.
b) De unión. b) El mismo número de dientes.
c) De impermeabilización. c) El mismo diámetro primitivo.
d) De seguridad. d) El mismo diámetro exterior.

2. Las arandelas grower, ¿de qué material están 8. En el movimiento angular de un coche toman-
fabricadas? do una curva a la derecha, ¿qué rueda es la que
a) Cobre. tiene menor velocidad angular?
b) Acero común. a) Todas igual.
c) Aluminio. b) Las dos del lado izquierdo.
d) Acero elástico. c) La delantera derecha.
d) La trasera derecha.
3. Las uniones elásticas o silentblocs utilizan un
vínculo intermedio flexible, ¿qué material se uti- 9. En un conjunto de piñón y ruedas dentadas
liza? que engranan entre sí, ¿cómo son las velocida-
a) Caucho o goma. des lineales de sus circunferencias primitivas?
b) Madera. a) Mayor la del piñón.
c) Aleación de hierro. b) Mayor la de la rueda.
d) Amianto. c) Iguales las dos.
d) Ninguna de las anteriores.
4. En las articulaciones de rótula siempre está pre-
sente: 10. Si una pieza se parte con una carga muy inferior
a) Una unión esférica. a la carga de rotura, cuando está sometida a
b) Una unión guiada de cola de milano. esfuerzos variables, diremos que se ha roto por:
c) Una unión con soldadura. a) Tracción.
d) Todas las anteriores. b) Torsión.
c) Compresión.
5. En la fabricación de cojinetes se utiliza mate- d) Fatiga.
rial antifricción, ¿qué propiedad lo hace acon-
sejable? 11. Tenemos dos volantes de dirección, uno tiene
a) La resistencia al desgaste. el doble de diámetro que el otro. El esfuerzo
b) La dureza. que tenemos que hacer en el pequeño para
c) La resistencia a la tracción. producir el mismo momento o par será:
d) El coeficiente de dilatación. a) Igual.
b) Menor.
6. Si tenemos un rodamiento cuya denominación c) Mayor.
es 32203 ZZ, ¿qué significado tienen las ZZ? d) El doble.
a) Que el elemento rodante son agujas.
b) Que dispone de dos protecciones, una a cada lado 12. ¿Cuál es la unidad de potencia en el S.I.?
del rodamiento. a) Vatio.
c) Que soporta perfectamente los esfuerzos axiales. b) CV.
d) Ninguna de las anteriores es correcta. c) HP.
d) kgf · m.

60 Unidad 1

HERRAMIENTAS PRÁCTICA PROFESIONAL

• Prensa y extractores de rodamientos Sustitución de un rodamiento
• Juego de alicates
• Juego de llaves OBJETIVOS
• Tubos de diferentes diámetros
Practicar el desmontaje y montaje de rodamientos, utilizando los útiles apropia-
y longitudes dos y cumpliendo las normas de seguridad.
• Plancha eléctrica
PRECAUCIONES
(placa de calentamiento)
• Aceitera • No golpear directamente sobre las pistas de los rodamientos.
• Utilizar equipo de seguridad individual.
MATERIAL

• Mangueta de un vehículo

ACONSEJADO PROHIBIDO
PRENSA Tubo

Tubo apoyando Huellas de Jaula deformada
sobre el anillo las bolas en bolas dañadas
interior las pistas

MONTAJE PRENSA Tubo apoyando sobre
el anillo exterior

Tubo Rotura

Arandela gruesa escamas Punzón de
apoyando sobre grietas en bronce
los 2 anillos los anillos

Virutas en
los rodamientos

ACONSEJADO Cuña PROHIBIDO
80° a 90°
MONTAJE EN FRÍO MONTAJE EN CALIENTE (80° A 90°) Mechero

Dilatación del Revenido del acero y pérdida de la dureza
anillo interior

Aceite COEFICIENTE DE DILATACIÓN DEL ACERO 100 C6:
limpio 11,9 . 10–6

Soporte Ej.: un anillo interior del rodamiento de ø interior 40 mm
aislante se dilata, para 60° de: 40 x 11,9 x 10–6 x 60 = 3/100 mm
Montaje k5: apriete medio 1,15/100
Hornillo Dilatación de todo
el rodamiento Juego de montaje 3/100 – 1,15/100 = 2/100
Placa eléctrica con termostato
regulada entre 80° y 90°

Eje Con el frío el eje se contrae
y permite la colocación del
Nitrógeno líquido rodamiento
-196°
Diámetro del eje a baja temperatura

Fundamentos de máquinas 61

Sustitución de una correa HERRAMIENTAS
de servicios
• Equipo individual de herramientas
OBJETIVOS • Equipo de aire comprimido
• Tensiómetro
Saber realizar la sustitución y comprobación de las correas utilizadas en la trans-
misión de movimientos de los vehículos, utilizando los útiles de bloqueo, tensado MATERIAL
y herramientas adecuadas, y cumpliendo las normas de seguridad.
• Vehículo a motor equipado
PRECAUCIONES con correas de servicio y distribución

• No realizar tareas con el motor en funcionamiento. • Kit o conjunto de sustitución
• Documentación técnica
• Antes de desconectar el cable de masa de la batería, comprobar si el vehículo • Manual de reparación
tiene montada una radio codificada. Si la tiene, asegurarse de que el propieta-
rio tenga constancia del código o que el aparato esté conectado a una fuente
de alimentación auxiliar o protector de memoria.

• Antes de comenzar el trabajo, desconectar siempre la conexión a masa de la batería.

• Girar siempre el motor en el sentido de rotación normal a menos que se especifique lo contrario.

• Cuando se gira el motor manualmente, hay que asegurarse de que no queden atrapados manos o dedos entre la
correa y la polea o tensores.

• Seguir las instrucciones de limpieza recomendadas por el fabricante. No se deben utilizar líquidos limpiadores so-
bre las correas, poleas, piñones o rodillos.

• Respetar los intervalos de tiempo para la sustitución y procedimientos de reemplazo.

• Mantener en su embalaje los materiales y piezas hasta que se necesiten. Almacenarlos en un ambiente sin hume-
dad, buena temperatura y libre de contaminación de polvo, aceite y refrigerante.

• Utilizar las herramientas adecuadas y en buen estado.

DESARROLLO a Figura 1.111.

1. Realizar el desmontaje de las protecciones para acceder a la misma.

2. Efectuar el destensado y posterior desmontaje (véase la figura 1.111).

3. Realizar un examen visual de la correa, que nos indicará las condiciones de fun-
cionamiento. La correa no debe presentar muestras de manchas de aceite, refrige-
rante, grietas, ni faltas de material, síntomas de rotura o de deshilachado (véase la
figura 1.112).

a Figura 1.112. Inspección visual.

62 Unidad 1

PRÁCTICA PROFESIONAL 2 (cont.)

4. Antes de colocar una correa nueva, hay que asegurarse de que las poleas de transmisión están limpias y libres de
daño o posible desgaste. Asegurarse de que la correa de repuesto tenga un perfil de dientes correcto e idéntico
al retirado; en caso de ser distinto no es intercambiable. No torcer la correa de manera forzada, volver del revés o
doblarla con un radio inferior a 25 mm.

5. Asegurarse de que las poleas giran libremente y están correctamente alineadas (véase la figura 1.113).
6. Comprobar el funcionamiento libre de los mecanismos anexos tales como la bomba de agua, la bomba de acei-

te y el eje equilibrador. Comprobar el funcionamiento libre del rodillo tensor (véase la figura 1.114) y del rodillo
guía.

Desalineación Desalineación Desalineación angular
y paralela
angular paralela

a Figura 1.113. Desalineado de correas. a Figura 1.114. Rodillo tensor.

7. Respetar las flechas indicadoras de dirección y marcas sobre la superfi- a Figura 1.115.
cie exterior para la colocación.
Posición correcta Posición incorrecta
En caso de utilizar la correa usada, antes de desmontarla, marcar siempre a Figura 1.116. Garganta.
la correa con la dirección original de funcionamiento (véase la figura
1.115).

8. Ajustar la tensión preescrita. Cuando la correa de tipo V se gasta mucho,
la base de la V puede tocar la garganta de la polea, evitando que los cos-
tados de la correa hagan buen contacto lateral con la polea (véase la fi-
gura 1.116).

Esto reduce la fricción y es causa de resbalamiento; una correa gastada
que comienza a tocar fondo se debe reemplazar.

Cuando la correa en multi-V controla varios componentes, los tensores
se utilizan para guiar la correa y mantener la tensión en toda la longitud
de la misma. El perfil del tensor se caracteriza en estos casos por una o
más pestañas.

a Figura 1.117. Tensado. a Figura 1.118. Comprobación de tensado.

Fundamentos de máquinas 63

El tensado se consigue actuando sobre el tensor de la correa (véase la figura 1.117).

El control de la tensión de la correa se puede realizar de las formas siguientes:

A) Visual, de tal manera que la correa pueda retorcerse manualmente 90º (véase la figura 1.118). Esta forma es
orientativa y no está recomendada por ningún fabricante.

B) Colocando el útil y midiendo la flecha, que debe coincidir con la prescrita por el fabricante (véase la figura
1.119).

C) Midiendo la frecuencia (véase la figura 1.120). Para ello, se acerca el sensor a la correa y con un pequeño im-
pacto se hace vibrar, cuanto más tensada se encuentre mayor frecuencia emitirá. Ajustar la tensión a la fre-
cuencia con la prescrita por el fabricante.

a Figura 1.119. Correa. a Figura 1.120. Comprobación de tensado.

9. No ejercer palanca ni forzar la correa en sus poleas o piñones. Respetar todos los pares de apriete.

10. Una vez ajustada la tensión, girar el motor manualmente dos vueltas accionando sobre la tuerca del cigüeñal (véa-
se la figura 1.121) y verificar que el montaje y el tensado han sido correctos (véase la figura 1.122).

a Figura 1.121. Giro de motor. a Figura 1.122. Comprobación de que la tensión es correcta.

64 Unidad 1

MUNDO TÉCNICO

¿Es mejor la distribución por correa
o por cadena?

8 de septiembre, 2009

A nivel particular cada uno puede tener sus propias pre- que suceden para alcanzar desde la parte baja del
ferencias en este sentido, pero a nivel general y respon- motor a la culata, son hoy por decirlo de alguna ma-
diendo a la pregunta que nos plantea un buen amigo, nera marginales, ya que tienen menos posibilidades
debéis saber que la mejor distribución es sin duda algu- de romperse, y correctamente tensadas no provocan
na por cadena. Hasta no hace mucho tiempo este tipo rozaduras en el motor y pueden perfectamente du-
de distribución tenía la peculiaridad de que emitía un rar la vida completa del coche, y como ya hemos co-
pequeño ruido en todo momento, hoy día son total- mentado antes, hoy día son considerablemente si-
mente silenciosas. No obstante, en muchas ocasiones lenciosas.
no se trata de poder elegir el tipo de distribución a la
hora de comprar un coche nuevo, ya que esto siempre http://cocheslujo.net/author/adrian/page/11
va unido al tipo de modelo en cuestión, y hoy día los
coches que disponen de distribución por cadena no
siempre están al alcance de todo el mundo.

Por otro lado, como ya sabéis, la forma más usual de lle-
var el movimiento del cigüeñal hasta los árboles de levas
que manejan la distribución es una correa dentada, que
podemos destacar de entre sus ventajas que aparte de
que su funcionamiento es silencioso, su coste de produc-
ción es bastante barato, pero no debemos olvidar que la
duración de su vida está de alguna forma contada, por
lo que necesitará sustitución cada cierto tiempo. Hay
quien asegura que este tipo de correas pueden alcanzar
de media 150.000 km, nosotros no aconsejamos para
nada que se realicen estos kilómetros con este tipo de
correas, de hecho en cualquier taller siempre os aconse-
jarán que la sustituyáis a partir de los 60, 70 o como mu-
cho 80 mil kilómetros, intentar prolongar más la vida de
este tipo de correas quizás nos pueda acarrear una repa-
ración realmente importante y cuantiosa.

La otra alternativa son las cadenas, que como sabéis
son motores con cascadas de piñones, engranajes

Fundamentos de máquinas 65

EN RESUMEN

FUNDAMENTOS DE MÁQUINAS Y MECANISMOS

Funciones mecánicas Elementos Mecanismos
elementales de guiado y apoyo de transmisión

ESTRUCTURAL Movimientos ENGRANAJES

DE UNIÓN COJINETES DE CORREAS Y POLEAS
• Rígida permanente DESLIZAMIENTO
• Rígida desmontable CADENAS
• Elástica o silenblocs COJINETES DE
• Móvil RODADURA O HUSILLO
RODAMIENTOS
DE ESTANQUEIDAD ACOPLAMIENTO
• Junta de estanqueidad LINEAL DE ÁRBOLES
• Obturadores
• Fuelles o guardapolvos ANGULAR PALANCAS

COMPUESTO

entra en internet 2. En esta página puedes encontrar innovaciones
y archivos tecnológicos sobre los engranajes:
1. En las siguientes direcciones puedes encontrar • http://www.engranajesjuaristi.com
cuanto precises sobre cojinetes:
• http://www.es.schaeffler.com 3. Busca en la siguiente dirección catálogos, noti-
• http://www.fersa.com cias, notas de prensa y eventos sobre transmi-
• http://www.e-cojinetes.com sión del movimiento:
• http://www.skf.com • http://www.transmisiones.com

66 Unidad 4

Leyes de hidráulica

2 y neumática

vamos a conocer...

1. Magnitudes físicas de hidráulica y neumática
2. Leyes fundamentales de hidráulica

y neumática
PRÁCTICA PROFESIONAL

Realización de medidas de densidad, presión
relativa y absoluta, caudal, vacío (depresión),
temperaturas, etc.
MUNDO TÉCNICO
Experiencia de Torricelli

y al finalizar esta unidad...

Establecerás equivalencias entre los múltiplos
y submúltiplos del sistema métrico decimal.
Analizarás las distintas magnitudes empleadas
en los fluidos.
Establecerás las diferencias entre densidad,
viscosidad, presión absoluta y relativa.
Determinarás la relación que existe entre
estas magnitudes, con las distintas leyes que
rigen a los fluidos.
Resolverás ejercicios con cálculos de presión,
caudal, potencia, pérdida de carga, etc.

Leyes de hidráulica y neumática 67

CASO PRÁCTICO INICIAL

situación de partida Estos equipos como elevadores, grúas, gatos, prensas, etc., des-
tinados a ayudar y hacer el trabajo más cómodo en la repara-
Miguel trabaja como profesional en una empresa dedicada al man- ción de los vehículos, necesitan un mantenimiento. Para hacer-
tenimiento y reparación de vehículos autopropulsados. lo de forma correcta, es necesario conocer su funcionamiento
y tecnología.
Los trabajos que tiene que realizar implican:
Para realizar estas tareas de mantenimiento, es necesario conocer
• Aplicar las leyes de hidráulica y neumática. los conceptos en los que están basados, para ello seguiremos este
• Determinar la relación que existe entre estas magnitudes con las procedimiento:

distintas leyes que rigen a los fluidos. • Comprobar temperaturas y densidades.
• Resolver ejercicios con cálculos de presión, caudal, potencia, pér-
• Medir depresiones, presiones relativas y absolutas.
dida de carga, etc.
• Diseñar instalaciones neumáticas. • Verificar caudales.
• Realizar las comprobaciones: densidad, velocidad, pérdidas, etc.
• Obtener la caída de presión en las instalaciones montadas, • Sustituir lubricantes con la densidad requerida en cada caso.

mediante ábacos y tablas. • Determinar pérdidas de carga en las instalaciones y equipos de
aire comprimido.
Llegan a la empresa vehículos para efectuar reparaciones, en
muchos casos hay que intervenir por la parte baja del vehículo plan- • Utilizar equipos de medidas.
teándose la necesidad de elevarlos, y en otras, hay que desmontar
elementos de un peso elevado. Para ello es necesario disponer de Por último, es necesario verificar el funcionamiento correcto
equipos y útiles. También llegan embalajes de recambios de gran mediante la realización de medidas de: densidad, presión relati-
peso que hay que transportar, por tanto, se plantea el problema: va y absoluta, caudal, vacío y temperaturas.
como elevar un gran peso realizando un pequeño esfuerzo.

estudio del caso

Durante el estudio de la unidad, analiza cada punto del tema, con el objetivo de contestar a las preguntas de este caso
práctico inicial.

1. ¿Qué es la presión? 4. ¿Qué es el principio de continuidad?
2. ¿Qué es el caudal? 5. ¿Qué es el principio de Pascal?
3. ¿Qué es la potencia?

68 Unidad 2

saber más 1. Magnitudes físicas de hidráulica
y neumática
Sistema métrico decimal
Como sabemos, magnitudes son todas aquellas características que podemos me-
Para pasar de cualquier unidad de dir, para lo cual las comparamos con una cantidad, a la que llamamos unidad.
longitud a otra menor tenemos En este punto estudiaremos las magnitudes que influyen en los fluidos, así como
que añadirle tantos ceros como las distintas unidades que se emplean en medirlas y la relación entre estas.
escalones bajemos y para pasar a
otra mayor tenemos que correr, a EJEMPLO
la izquierda, la coma tantos espa-
cios como escalones subamos. El volumen del recipiente
El volumen de un recipiente es una característica de este que podemos medir. Para
Para pasar unidades de superficie medirlo comparamos su volumen con el número de litros que puede contener. En
(longitud al cuadrado), haremos lo este caso hemos utilizado el litro como unidad. Por todo ello, deducimos que el
mismo pero añadiendo o corrien- volumen es una magnitud física y el litro una unidad de esta.
do la coma el doble de veces.
1.1. Densidad
Para unidades de volumen (longi-
tud al cubo) lo mismo pero el triple Se llama densidad de un cuerpo a la masa que dicho cuerpo tiene por unidad de
de veces. volumen.

km Un cuerpo de masa m kilogramos y volumen V litros tiene una densidad cuyo
hm valor es:
dam
m d= m (kg/litro)
dm V
cm
mm La densidad se mide generalmente en:

a Figura 2.1.

kg/m3 o kg/L

saber más 1.2. Viscosidad

Sistema anglosajón La viscosidad es una propiedad de los fluidos, que se define como la resistencia
1” pulgada = 25,4 mm que ofrecen las moléculas que configuran el fluido al deslizarse unas sobre otras.
Cuanto mayor es la viscosidad de un líquido, mayor es también la resistencia que
Para pasar de pulgadas a milímetros, este presenta al fluir.
multiplicaremos por 25,4 mm/pul-
gada. La viscosidad se mide con un viscosímetro, que consiste en un sencillo tubo, termi-
Para pasar de milímetros a pulgadas, nado en un orificio calibrado, a través del cual se deja escurrir el líquido de prueba.
dividiremos entre 25,4 mm/pulgada.
Según el tipo de viscosímetro que empleemos tenemos distintas unidades de vis-
cosidad. El viscosímetro Engler es el más utilizado por los fabricantes de aceites,
sobre todo europeos.

Consiste en un recipiente de 200 cc de capacidad en el cual se introduce el acei-
te a ensayar, se le hace alcanzar la temperatura correcta y se le deja entonces es-
currir totalmente, a través de una abertura inferior cuidadosamente calibrada. El
tiempo de escurrimiento se divide por el que emplean, en el mismo tipo de ensa-
yo y en el mismo aparato, 200 cc de agua. El cociente se expresa en grados Engler.

Si la viscosidad es demasiado alta, aumenta la fricción; y en caso contrario, si la vis-
cosidad es demasiado baja, aumentan las fugas internas al perder el efecto de sella-
do, lo que hace disminuir la eficacia de la bomba y aumentar las temperaturas.

Leyes de hidráulica y neumática 69

En 1950, la Sociedad de Ingenieros Automovilistas (SAE), de Estados Unidos, es- Obturador Termómetro
tableció una escala de viscosidades. La mayoría de los fabricantes de aceites se ci-
ñen a ella. Aceite
Los aceites se designan por las siglas SAE seguidas de un número: 10, 20, 30, 40,
50, 60 o 70. A medida que el número es mayor el aceite es más viscoso. Agua Tobera calibrada
En hidráulica utilizaremos normalmente un SAE 10 o SAE 10W40 hidráulico. Y Marca del nivel
para engrasar, en neumática, emplearemos un SAE 10. Probeta

1.3. Presión Volumen de la
probeta 200 cm3
Se define presión como la relación o cociente entre la fuerza y la superficie sobre
la que actúa la misma: a Figura 2.2. Viscosímetro Engler.

p= F caso práctico inicial
S
Aquí se define el término presión.
Según el sistema de unidades empleado al valorar la fuerza, tenemos las siguien-
tes unidades de presión: saber más
• Sistema Técnico: 1 kgf/cm2
• Sistema Internacional: 1 N/m2 =1 Pa 1 kgf = 9,81 N
Así pues, un fluido sometido a la presión de un pascal y en contacto con una su- 1kgf/cm2 = 105 N/m2 = 105 Pa
perficie plana ejerce sobre cada m2 de dicha superficie una fuerza de 1 N.

EJEMPLO

Dada la figura siguiente, si el émbolo soporta un peso de 200 kgf, calcula la presión que soporta el líqui-
do del cilindro.

Solución m = 200 kg
Si nos centramos en el conjunto pistón-peso vemos que sobre este ac- F1
túa la fuerza de la gravedad con que la Tierra atrae el peso hacia aba-
jo, F1, que será igual a la fuerza con que el líquido empuja al pistón ha- Ø = 0,1 m
cia arriba, F2. Al no moverse el peso: F2
¿p ?
F1 – F2 = 0 200 kgf – F2 = 0 F2 = 200 kgf
Por tanto, el líquido empuja hacia arriba al émbolo con una fuerza de a Figura 2.3.
200 kgf uniformemente repartida por toda la superficie S del pistón en
contacto con el líquido.
Como sabemos:

p= F
S

S = π · Ø2 = 3,14 · 0,12 = 0,00785 m2
44

p= 200 kgf = 25.477 (kgf/m2) = 25.477 kgf = 2,54 kgf
0,00785 m2 10.000 cm2 cm2

Lo que quiere decir que la fuerza que ejerce el líquido por cada cm2 de superficie del pistón es de 2,54 kgf.

70 Unidad 2

ACTIVIDADES

1. ¿Sabes cuál es la densidad del agua?
2. Clasifica de más a menos densos: el aire, el agua y el aceite.
3. Pasa a kg/litro las siguientes densidades: 1.000 kg/m3; 1.000.000 kg/dam3; 1.000.000 kg/hm3
4. Pasa a kg/m3 las siguientes densidades: 1 kg/dm3; 1.000 kg/cm3; 10.000 kg/mm3
5. Sabemos que el agua tiene más densidad que el aceite, ¿ocurre lo mismo para la viscosidad?
6. Calcula la presión que soporta el fluido en los siguientes casos. Exprésala en pascales y en kgf/cm2.

P1 = 100 kgf P2 = 500 kgf P3 = 1.000 kgf

Ø1 = 10 cm Ø2 = 15 cm Ø3 = 20 cm

¿P1? ¿P2? ¿P3?

a Figura 2.4. Émbolos.

7. Si la presión que soporta el fluido, en los casos anteriores, es de p1 = 200.000 kgf/m2; p2 = 5.000.000 N/m2 y
p3 = 10.000 N/m2, respectivamente. Calcula el peso que sostienen en cada caso.

Una columna 1 cm2 Presión atmosférica
de aire Como todos sabemos, la Tierra se halla envuelta de una masa de aire, a la que lla-
La columna mamos atmósfera.
de 1 cm2 pesa 1,03 kg Pues bien, toda esa masa de aire, en la que estamos sumergidos, ejerce una pre-
de sección al nivel sión sobre la superficie de la tierra y el mar, debida a su propio peso.
y tan alta del mar. A 25 °C y al nivel del mar, la presión atmosférica vale 1,033 kg/cm2.
Luego La presión atmosférica varía con la altitud. Está claro que a alturas elevadas, al ha-
como la presión ber menos longitud de columna de aire, el peso del aire que hay por encima será
la atmósfera atmosférica menor, pues hay menos cantidad, y por tanto, la presión será menor.
es de
1,03 kg/cm2 La atmósfera técnica y el bar
Si expresamos la presión atmosférica en kgf/m2 o N/m2, obtenemos números muy
a Figura 2.5. La presión atmosférica. grandes, que nos complicarían notablemente los cálculos. Por todo ello, en la
práctica se utilizan múltiplos de estos, como son:
saber más • El kgf/cm2, al que llamamos la atmósfera técnica:

Unidades de presión 1 atmósfera técnica = 1 kgf/cm2
La presión de los ventiladores se
mide en mm cda y la de las bom- • El bar, que equivale a 100.000 pascales:
bas en m cda.
cda: columna de agua. 1 bar = 100.000 pascales

Por otra parte, 1 bar es prácticamente igual a 1 kgf/cm2. A partir de ahora consi-
deraremos el bar igual al kgf/cm2.

1 bar = 1 kg/cm2 = 1 atmósfera técnica

Leyes de hidráulica y neumática 71

Propiedades de la presión en los fluidos
Entre las propiedades de la presión en los fluidos podemos enumerar:
1. La presión en todos los puntos de un mismo plano horizontal es la misma.
2. En un fluido en reposo, la fuerza debida a la presión es perpendicular a la su-

perficie de contacto y hacia fuera.
3. Los fluidos solo trabajan a compresión.

¿Cómo se mide la presión atmosférica? 0,5 m AB
0,5 mCD
La primera medición de la presión atmosférica se le atribuye al físico italiano To- a Figura 2.6. E. Torricelli.
rricelli, basándose en el siguiente hecho:
1 cm2
Consideremos un tubo abierto por los dos extremos y que contenga mercurio. BA
DC
Las presiones en los puntos C y D debidas al peso del mercurio son iguales, pues
están en el mismo plano horizontal. a Figura 2.7. E. Torricelli.
1m
En los puntos A y B la presión debida al peso del mercurio es cero porque están 760 mm
en la superficie del líquido. 0,5 m

La única presión en esos puntos es debida al peso del aire, es decir, la misma, por
la misma propiedad anterior.

A continuación, desarrollamos un experimento con relación a este punto.
Tomemos un tubo cerrado por un extremo, de 1 metro de longitud y 1 cm2 de sec-
ción, lleno de mercurio y un recipiente también con mercurio.

Introducimos el tubo lleno de mercurio boca abajo en el recipiente y observamos
que el mercurio del tubo baja un poco.

La única presión en el punto A es debida al peso del aire, es decir, la atmosférica.

pA = pATMOSFÉRICA (que en principio desconocemos).

Las presiones en los puntos A y B serán iguales (están en el mismo plano hori-
zontal).

pA = pB

Observa que, al estar el tubo cerrado por su parte superior, el peso del aire no ac-
túa sobre el punto B y al mismo tiempo en la parte superior del tubo no hay aire,
sino vacío.

Para conocer la presión en el punto B, necesitamos conocer el peso del mercurio
contenido en el tubo.

Para ello tenemos:
• Densidad del mercurio: d = 13,6 g/cm3
• Volumen de la columna: V = 1 cm2 · 76 cm = 76 cm3

Por tanto, la masa de la columna de mercurio vale:

m = d · V = 13,6 g/cm3 · 76 cm3 = 1.033,6 g = 1,033 kg

que al estar en el campo gravitatorio terrestre, tiene un peso de 1,033 kgf.
De la fórmula de la presión, nos queda:

pB = F = 1,033 kgf/1cm2 = 1,033 kgf/cm2
S

72 Unidad 2

Y, como vimos anteriormente:
pB = pA = pATMOSFÉRICA = 1,033 kgf/cm2

La presión atmosférica, a nivel del mar, es 1 atmósfera y equivale al peso de una
columna de mercurio de 760 milímetros.

Otra unidad de presión es el mm de mercurio (mmHg), empleada para medir pe-
queñas presiones.

760 mmHg = 1 atmósfera

EQUIVALENCIAS DE UNIDADES DE PRESIÓN

Presión kg/cm2 bar atm psi psf Pascal
Pascal 2,045 · 10-5 1
1 kg/cm2 10-5 0,981 · 10-5 0,9678 · 10-5 14,22 · 10-5 105
1 bar 2.048
1 atmósfera 1 0,981 0,9678 14,22 2.088 1,0193 · 105
1 libra por pulgada cuadrada 2.116 1,0332 · 105
1 libra por pie cuadrado 1,019 1 0,987 14,50 144 0,0703 · 105
47,876· 105
a Tabla 2.1. 1,033 1,013 1 14,70 1

0,07031 0,06896 0,06804 1

48,826 · 10-5 47,888 · 10-5 47,26 · 10-5 69,44 · 10-4

EJEMPLO

Los dos recipientes de la figura (de distinta sección) contienen pe- 3m
tróleo, cuya densidad es 800 kg/m3. Calcula:
2,5 m 3 m 2m
a) La fuerza que soporta el fondo para cada uno de los casos.

b) La presión que ejerce el petróleo en el fondo para cada uno
de los casos.

Solución 3m 1m
Recipiente A
a) La fuerza que soporta el fondo será el peso de las columnas de pe- Recipiente B
tróleo en cada caso. a Figura 2.8.

mA = d · VA = 800 kg · 3 m · 2,5 m · 3 m = 18.000 kg
m3

FA = mA · g = 18.000 kg · 9,81 m = 176.580 N
s2

mB = d · VB = 800 kg · 1 m · 2 m · 3 m = 4.800 kg
m3

FB = mB · g = 4.800 kg · 9,81 m = 47.088 N
s2

b) Para calcular la presión, sabemos que:

FAuupA = mA g m
SA = SA = d · VA · g = d · SA · hA · g = d · hA · g = 800 kg · 3 m · 9,81 s2 = 23.544 N/m2
SA SA m3

FBuupB = mB g m
SB = SB = d · VB · g = d · SB · hB · g = d · hB · g = 800 kg · 3 m · 9,81 s2 = 23.544 N/m2
SB SB m3

De todo ello, sacamos que la presión no depende del fondo del líquido, sino de la profundidad y su densidad y de
la gravedad.

p=d·h·g

Leyes de hidráulica y neumática 73

Limitaciones en la aspiración de líquidos
Supongamos que en el extremo superior del tubo de la figura 2.7, de 1 metro de
longitud, colocamos una bomba aspirante muy potente y la hacemos funcionar.
La bomba hace vacío y el mercurio empieza a subir, hasta que se hace el vacío to-
tal y el mercurio llega a los 760 mm.
Cuando la presión de la columna de mercurio se iguala a la atmosférica local, es
porque se ha hecho el vacío total, por lo que el mercurio dejará de subir.
Con todo ello, a nivel del mar, no podemos aspirar mercurio en un desnivel ma-
yor de 760 mm.
La fuerza que hace subir al mercurio es el empuje de la presión de la columna
de aire que está en la parte baja del tubo, punto B, y no la tracción del aire que
extraemos con la bomba, según la tercera propiedad de la presión expresada an-
teriormente.

Presiones absolutas y relativas
En las mediciones de presión se ha de diferenciar entre presión absoluta o ba-
rométrica y presión relativa o manométrica, según donde situemos el cero en
la escala.
La presión absoluta se mide con relación al vacío y la presión relativa se mide con
relación a la presión atmosférica local.
En neumática e hidráulica se utilizan siempre valores de presión relativa, es de-
cir, presiones por encima de la atmosférica del lugar en que se efectúa la medición.
Se define como depresión (presión relativa negativa) a la diferencia entre el va-
lor de la presión atmosférica y la presión absoluta, cuando esta es menor que la
atmosférica.

(pABS) = p0 + pr

(pr) Presión relativa
Presión absoluta
Presión atmosférica (p0)
Depresión

Cero absoluto
a Figura 2.9. Escalas de presión.

EJEMPLO

Un fluido empuja al émbolo de la figura con una presión absoluta pABS = 6,033 kgf/cm2 a 3.000 metros de
altitud, donde la presión atmosférica es p0 = 0,714 kgf/cm2. Calcula:
a) La presión relativa del fluido.
b) La fuerza con la que empuja al émbolo.

74 Unidad 2

¿F ? Solución
p0 = 0,714 kg/cm2 a) Como sabemos: pABS = pO + pr → pr = pABS – pO

Ø = 6 cm Puesto que la presión atmosférica pO varía según la altitud y condiciones meteo-
pABS = 6,033 kg/cm2 rológicas, también variará la presión relativa pr para una misma presión absoluta.

¿pr? p = 6,033 kgf/cm2 – 0,714 kgf/cm2 = 5,319 kgf/cm2
A 3.000 metros de altitud r
a Figura 2.10. Émbolo.
b) Para calcular la fuerza con la que empuja el émbolo, tenemos que considerar
p0 = 0,714 kg/cm2 la presión que soporta este por cada una de sus caras:

pABS = 6,033 (kg/cm2) Donde nos queda que la fuerza que actúa por cada una de las caras será:
A 3.000 metros de altitud
a Figura 2.11. Presiones. F = pABS · S
F’ = p0 · S
F’ La resultante de estas fuerzas será:

F FTOTAL = F – F’ = pABS · S – p0 · S
A 300 metros de altitud Si sacamos como factor común la S.
a Figura 2.12. Fuerzas.
FTOTAL = ( pABS – p0) · S
Como vemos, lo que hay dentro del paréntesis es la pr, y nos queda:

FTOTAL = pr · S
A la hora de calcular la fuerza que ejerce un pistón, es suficiente con cono-
cer la presión relativa, puesto que de utilizar la absoluta tendríamos que conocer
la presión atmosférica en cada caso concreto.

Por todo ello, tanto en hidráulica como neumática, siempre se utilizarán ma-
nómetros para medir la presión relativa, que es la que nosotros emplearemos
siempre.

ACTIVIDADES

8. Pasa a kgf/m2 y N/m2 la presión atmosférica que, como sabemos, vale
1,033 kgf/cm2.

h 9. Expresa la presión de 1 bar, que equivale a 100.000 pascales, en kgf/cm2.

12 3 45 10. Con el dibujo de la figura 2.13, explica si la presión en todos los puntos de
un mismo plano horizontal es la misma. ¿En qué propiedad te basas?
a Figura 2.13. Vasos comunicantes.
11. Con el dibujo de la figura 2.14, ¿cuál será el sentido de la presión del líquido
sobre el fondo? Razona la respuesta.

FFF 12. ¿Cuál sería la altura de la columna de mercurio si utilizáramos un tubo de
F 2 cm2 de sección? ¿Y si el tubo fuera de 15 cm2 de sección? ¿Depende la al-
tura de la columna de la sección del tubo elegido?
F
a Figura 2.14. Recipiente. 13. Pasa la presión de las siguientes columnas de mercurio a kg/cm2:

F

748 mmHg 770 mmHg 760 mmHg

Leyes de hidráulica y neumática 75

14. Calcula la altura de una columna de agua cuya presión sea de una atmósfera.

15. ¿Cuál sería el desnivel máximo al que podríamos elevar agua por aspiración al nivel del mar? Razona la res-
puesta.

16. ¿Cómo se extrae el agua en perforaciones con una profundidad mayor de 10 metros? ¿Con una bomba as-
pirante o una impelente (sumergida)? Razona la respuesta.

17. ¿Cómo se extrae el petróleo a kilómetros de profundidad? Investiga la respuesta.

18. ¿Qué medimos con un barómetro? ¿Y con un manómetro?

19. ¿Qué presión consideraste cuando hiciste los ejercicios de las figuras 2.3 y 2.4? Razona la respuesta.

1.4. Caudal

Se define como caudal a la cantidad de fluido que pasa por la sección de un con- caso práctico inicial
ducto en la unidad de tiempo. Esta cantidad de fluido puede ser expresada en masa
o en volumen, debiendo distinguir el caudal másico o el caudal volumétrico. Definición de caudal.

• El caudal másico, Cm, se expresa en kg/s.

• El caudal volumétrico, Cv, en m3/s, aunque otras veces se emplea el litro/mi-
nuto o el m3/h.

( )do, nos queda:
Para pasar de un tipo de caudal a otro, si conocemos la densidad d = m del flui-
v

Cm = m
t

Cv = v
t

Si dividimos las dos expresiones entre sí:

Cm = m = d → Cm = d → Cm = Cv · d
Cv v Cv

Si tenemos un tubo de sección S cm2, a través del cual fluye un líquido de densi- S (cm2)
dad d g/cm3, con velocidad v cm/seg, al cabo de un segundo, el líquido que pasó a
través de la sección S es un cilindro de base S cm2 y altura h cm. El volumen de V (cm/s)
líquido que pasa en un segundo vale:

V = S (cm2) · v (cm/s) = S · v (cm3/s) a Figura 2.15. Volumen.

Y la masa del líquido correspondiente a este volumen es:

u um = S · v cm3/s · d g/cm3 = S · v · d (g/s)

luego:

Cv = S · v (cm3/s) ; Cm = S · v · d (g/s)

76 Unidad 2

1.5. Potencia

Consideremos una sección en el tubo de la figura, donde el fluido se desplaza a
una velocidad v m/s y empuja a la sección que va delante de ella con una presión
p kgf/cm2.

Para calcular la potencia que transmite este fluido, aplicamos la fórmula de la po-
tencia. Ya sabemos que:

P=F·v

De esta fórmula, conocemos la velocidad v a la que se desplaza el fluido y, para
calcular la fuerza que ejerce sobre el fluido que va delante, al que empuja, sabe-
mos que:

p= F → F=p·S
S

pSv Sustituimos en la expresión de la potencia:
a Figura 2.16.
P=F·v=p·S·v
caso práctico inicial
Por otro lado, sabemos que el caudal volumétrico es:
Distintos conceptos de potencia. Cv = S · v

que sustituyendo en la expresión anterior:

P = p · Cv

La potencia desarrollada por una bomba o compresor es igual al caudal de fluido
que bombea por la presión a la que lo bombea.

La potencia consumida por un receptor es igual al caudal de fluido que recibe por
la presión a la que lo recibe.

EJEMPLOS

Por una tubería de 20 cm de diámetro, circula una corriente de agua de 10 L/s. Calcula la velocidad de
la corriente.

Solución
Como sabemos, el caudal volumétrico es:

Cv = S · v

Si sustituimos valores, tenemos:

Cv = 10 L/s

S = π · Ø2 = 315 cm2
4

Leyes de hidráulica y neumática 77

Despejamos v y nos queda:

v = Cv = 10 dm3/s = 10.000 cm3/s = 31,8 cm/s
S 314 cm2 314 cm2

¿Qué caudal barre el émbolo de la figura si se mueve a una velocidad de 2 cm/s?

v = 2 cm/s

Ø = 5 cm
2 cm

a Figura 2.17. Desplazamiento del émbolo.

Solución
Sabemos que, en un segundo, el émbolo se ha desplazado 2 cm, por lo que el volumen de líquido desplazado
en un segundo equivale al del cilindro de 5 cm de diámetro y 2 de altura.

Cv = π · Ø2 · v = 3,14 · 25 cm2 · 2 cm/s = 39,25 cm3/s
4 4

ACTIVIDADES

20. Pasa a L/min, los siguientes caudales volumétricos:
3 m3/h 25 L/h 0,46 m3/s 0,32 L/s

21. Pasa a kg/min, los siguientes caudales másicos:
3.000 kg/h 40.000 g/min 0,35 g/s

22. La velocidad de la corriente de un río, en una zona en que su sección es de 60 m2, es de 0,15 m/s. Calcula el
caudal en m3/min de agua que pasa por el río.

23. Calcula la potencia que transmite un caudal de aceite de 200 L/min a una presión de 200 kg/cm2.
24. Calcula la potencia que transmite un caudal de aire de 2 L/s a una presión de 6 kg/cm2.
25. Queremos comprimir aire a un caudal de 3 L/s con una presión de 8 kg/cm2, ¿qué potencia debe tener el com-

presor que empleemos?
26. Calcula la potencia consumida por un motor hidráulico que consume 250 L/min a una presión de 175 kg/cm2.

78 Unidad 2

2. Leyes fundamentales de hidráulica
y neumática

Tanto los circuitos hidráulicos como los neumáticos están regidos por leyes que es-
tablecen relaciones entre las distintas magnitudes estudiadas en el punto anterior.

2.1. Ley fundamental de los gases (ley de Boyle-Mariotte)

Las tres magnitudes que determinan las condiciones en que se encuentra un gas son:
• La presión
• El volumen
• La temperatura
Cuando varía una de las magnitudes, dos o las tres a la vez, decimos que el gas su-
fre una transformación.
Las transformaciones que sufre un gas, cuando varían la presión y el volumen man-
teniéndose constante la temperatura, se rigen por la ley de Boyle-Mariotte, que dice:

A temperatura constante, consideramos el producto de la presión a que está some-
tido un gas por el volumen que ocupa se mantiene constante.

La fórmula que representa dicha ley es:

p · V = cte. o bien p1 · V1 = p2 · V2

donde:

• p1 es la presión antes de la transformación.
• V1 es el volumen antes de la transformación.
• p2 es la presión después de la transformación.
• V2 es el volumen después de la transformación.
Siempre que empleemos esta fórmula, expresaremos la presión absoluta.

EJEMPLO

100 kgf El pistón de la figura 2.18, en su posición de reposo, soporta una
presión p0 = 1 atmósfera y el gas que contiene ocupa un volumen
de V = 1 m3. Calcula el volumen que pasará a ocupar el gas, si apli-
camos sobre el pistón una fuerza de 100 kgf.

V1 = 1 m3 Ø = 10 cm Solución

El gas contenido en el cilindro sufre una transformación, al variar la
presión y el volumen que ocupa sin cambiar su temperatura, por lo
¿V2? que emplearemos la ley de Boyle-Mariotte:

a Figura 2.18. Compresión de gases. p ·V =p ·V
11 22
De donde conocemos p1 y V1 directamente.
Pasamos a calcular p2.

Leyes de hidráulica y neumática 79

Si, además de soportar la presión atmosférica, p0 = 1 atmósfera aplicamos una fuerza de 100 kgf:
p = · F = 100 kgf = 100 kgf = 1,27 kgf/cm2
S π · Ø2 cm2 78,5 cm2
4

p = p + p = 1,033 kgf/cm2 + 1,27 kgf/cm2 = 2,3 kgf/cm2
20

Si sustituimos los valores anteriores en la fórmula de Boyle-Mariotte:

1,033 kgf/cm2 · 1 m3 = 2,3 kgf/cm2 · V ; V = 1,033 kgf/cm2 1 m3 = 0,45 m3
2 2 2,3 kgf/cm2

2.2. Principio de continuidad caso práctico inicial

En un tubo cerrado, el caudal de fluido que circula por él es el mismo en cualquier En este apartado se explica la ecua-
punto o tramo de su recorrido, aunque estos sean de distintos diámetros. ción de continuidad.

Consideremos el tubo representado en la figura 2.19 y en él las secciones S1 y S2.
Al cabo de un tiempo t, las partículas contenidas en dichas superficies habrán re-
corrido unas distancias e1 y e2, respectivamente.
Resulta evidente que los volúmenes barridos en ambos casos han de ser iguales.
Es por ello que podemos expresar:

V1 = V2 S1 · e1 = S2 · e2

Dividiendo por t los dos miembros de la igualdad:

S1 · e1 = S2 · e2
tt

y considerando que el cociente e1 es la velocidad v1 que posee el líquido cuando
t

atraviesa la superficie S1, en tanto que e2 es la velocidad v2 del mismo cuando
t

atraviesa la superficie S2, obtenemos la denominada ecuación de continuidad:

S1 · v1 = S2 · v2 = cte. Cv1 = Cv2

e1
e2

V1 V2

S2

S1
a Figura 2.19.

80 Unidad 2

EJEMPLOS

¿La sección recta interior de un depósito es 0,25 m2 y la del orificio de salida 37 cm2. Calcula la velocidad
con que sale el líquido cuando el nivel del mismo en el interior desciende a razón de 0,4 m/min.

Solución 0,4 m Si el nivel baja a 0,4 m/min, en un minuto se desaloja el volu-
S = 0,25 m2 men contenido en un cilindro de base la sección del depósito y
altura el desnivel, que baja 0,4 metros.
V1
V1 = S1 · 0,4 m/min = 0,25 m2 · 0,4 m/min = 0,1 m3/min

Durante el mismo tiempo, todo ese volumen tiene que pasar
por el orificio de salida, que equivale al contenido en un cilin-
dro de base la sección del orificio de salida y altura el desplaza-
miento que sigue el agua en 1 minuto a través de dicho orificio.

V2 V2 = S2 · v2 = 37 cm2 · v2
S = 37 m2 Por el principio de continuidad, sabemos que:

a Figura 2.20. V1 = V2; → 0,1 m3 = 37 cm2 · v2
min

m3 cm3

v2 = 0,1 min = 100.000 min = 2.702 cm = 27,02 m = 0,45 m
37 cm2 37 cm2 min min s

Los émbolos de la prensa hidráulica de la figura 2.21 tienen una superficie de 0,02 m2 y 1,2 m2. Si el ém-
bolo pequeño se mueve hacia abajo a una velocidad de 4 m/s, calcula la velocidad a la que se eleva el
grande.

Solución

v = 4 m/s El volumen de aceite que barre el émbolo pequeño tiene que ser
igual que el que barre el grande, puesto que el aceite es in-
compresible.

V1 = S1 · v1 = 0,02 m2 · 4 m = 0,08 m3
s s

0,02 m2 V2 = S2 · v2 = 1,2 m2 · v2

1,2 m2

a Figura 2.21.

Por el principio de continuidad, tenemos que:

m3

V1 = V2 → 0,08 m3 = 1,2 m2 · v → v = 0,08 s → v = 0,066 m = 6,6 cm
s 22 1,2 m2 2 s s

Leyes de hidráulica y neumática 81

2.3. Principio de Pascal

La presión ejercida en un punto de un líquido se transmite íntegramente a todos F1 (N) v2 (m/seg)
sus puntos y en todas sus direcciones. v1 (m/seg) ¿F ?

Si en la prensa hidráulica de la figura 2.22, aplicamos una fuerza sobre el émbolo
pequeño de F1 newton, la presión que soportará el líquido será:

p = F1 N/m2 S1 (m2) S2 (m2)
S1
a Figura 2.22. Principio de Pascal.
Como esta presión es la misma en todos los puntos del circuito, también será la
presión que soporta el líquido sobre el émbolo mayor.

De la expresión de la presión calculamos la fuerza que ejerce el líquido sobre el

émbolo mayor.

F = p · S2 = F1 (N/m2) · S2 (m2) = F1 S2(N)
S1 S1

O lo que es lo mismo: caso práctico inicial

Las fuerzas son inversamente proporcionales a las superficies sobre las que se aplican: En este apartado se explica el prin-
cipio de Pascal y una de sus apli-
F = F1 caciones.
S2 S1

2.4. Principio de conservación de la energía

Se aplica sobre el émbolo menor de la figura 2.22 una fuerza de F1 kgf, a una ve-
locidad de v1 m/s. La potencia motriz o de entrada será:

Pmotriz = F1 · v1 kgf · m/s

Para calcular la potencia de salida o resistente: Presistente = F · v2

Calculamos v2 por el principio de continuidad: v2 = S1 · v1
S2

Y F por el principio de Pascal, tal que: F = F1 · S2
S1

Si sustituimos en la expresión de la potencia, nos queda:

Presistente = F · v2 = F1 · S2 · S1 · v1 = F1 · v1 = Pmotriz
S1 S2

De todo ello deducimos que, como en los mecanismos mecánicos, en los hidráu-

licos también se cumple el principio de conservación de la energía.

En un circuito neumático o hidráulico, al igual que en los mecanismos, la ener-
gía o potencia motriz (de entrada), es igual a la resistente (de salida).

P = Pmotrizresistente

EJEMPLO

Con un compresor que genera un caudal de 12 L/s a una presión de 8 atmósferas, queremos accionar un
cilindro a una velocidad de 6 m/s. Calcula:
a) La fuerza máxima que actúa sobre el pistón.
b) El diámetro de dicho pistón.

82 Unidad 2

Solución
a) Se trata de un mecanismo neumático que transmite potencia de un compresor a un cilindro.

La potencia motriz o del compresor será: Pmotriz = p · Cv = 8 kgf/cm2 · 12 L/s = 8 kgf/cm2 · 12.000 cm3/s =
= 8 · 12.000 kgf · cm/s = 96.000 kgf · cm/s = 960 kgf · m/s

La potencia resistente o del cilindro será: Presistente = F · v = F · 6 m/s

Por el principio de conservación de la energía, tenemos:

Pmotriz = Presistente → 960 kgf · m/s = F · 6 m/s → F = 960 kgf · m/s = 160 kgf
6 m/s

b) Si la presión del aire es de 8 kgf/cm2 y la fuerza que debe desarrollar de 160 kgf, la superficie del pistón será:
p = F → S = F = 160 kgf = 20 cm2
S p 8 kgf/cm2

Y por tanto, para el diámetro, nos queda: S = π · Ø2 = 20 cm2 ; Ø2 = 20 · 4 cm2 = 25,47 cm2 ; Ø G 5 cm
4π

ACTIVIDADES

27. Calcula el volumen que pasará a ocupar el gas en el ejercicio anterior si aplicamos sobre el pistón una fuerza
de 500 y 1.000 kgf.

28. Haz los cálculos de la actividad anterior expresando la presión en presión relativa. ¿A qué conclusión llegas?

29. A la hora de hacer el estudio sobre un circuito neumático, debemos distinguir entre caudal de aire libre y cau-
dal de aire comprimido.

Si el caudal de aire libre, antes de comprimir, es de 190 litros/minuto, calcula el caudal de aire comprimido a
las siguientes presiones relativas: p2 = 4,9 kgf/cm; p2 = 10,5 kgf/cm2; p2 = 14 kgf/cm2

Estamos sobre el nivel del mar.

30. Por el conducto de la figura 2.23 sabemos que circula un caudal de 1.500 cm3/s. Calcula la velocidad del flui-
do en cada una de las secciones marcadas.

31. Si, en la prensa hidráulica del ejercicio anterior, el émbolo mayor se mueve hacia abajo con una velocidad de
4 m/s, calcula la velocidad con que se eleva el pequeño.

S3 = 0,1 m2 32. Dada la prensa hidráulica de la figura 2.22, calcula la fuerza que
podemos elevar si aplicamos sobre el émbolo menor una fuerza,
¿V1? ¿V2? ¿V3? ¿V4? hacia abajo, de 80 kgf.

S2 = 0,25 m2 S4 = 0,4 m2 33. ¿Qué peso podemos elevar en la prensa anterior si aplicamos so-
S1 = 0,5 m2 bre el émbolo mayor una fuerza de 80 kgf?
a Figura 2.23.
34. Calcula, en la prensa hidráulica de la figura 2.24:
V1 = 2 cm/seg F1 = 50 N ¿V2? ¿F2?
a) La velocidad y la fuerza sobre el pistón conducido.

b) La potencia resistente. Comprueba que se cumple el principio de
conservación de la energía.

S1 = 0,02 m2 S2 = 1,2 m2 35. Un elevador hidráulico para camiones consiste en un cilindro tipo
buzo de 20 cm de diámetro. Si queremos elevar camiones de 20
toneladas a una altura de 2 metros en 30 segundos, calcula:

a) El caudal y la presión necesaria.

a Figura 2.24. b) La potencia en caballos de la bomba necesaria.

Leyes de hidráulica y neumática 83

2.5. Velocidad de circulación

Para que el fluido circule por la tubería es necesario que lleve una velocidad y una
presión que compense los rozamientos que se producen cuando el fluido se tras-
lada por ella, y al mismo tiempo, mantenga la velocidad de circulación.

Las velocidades recomendadas en las conducciones para dimensionarse se facili-
tan en la tabla siguiente, para la circulación del aceite. A partir de estas veloci-
dades y el caudal necesario se hallan los diámetros.

VELOCIDADES DE CIRCULACIÓN DEL ACEITE, EN TUBERÍAS DE PRESIÓN

Presión 0 - 10 10 - 25 25 - 50 50 - 100 100 - 150 150 - 200 < 200
kg /cm2

Veloci- 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6
dad m/s

a Tabla 2.2.

Para tubería de retorno (sin presión), se toma v = 2 m/s.

Para tuberías de aspiración o alimentación de la bomba se toma v = 0,5 a 1,5 m/s.

La siguiente tabla nos facilita el caudal máximo recomendado en tuberías de aire
a presión para longitudes no superiores a 15 m.

CAUDAL MÁXIMO RECOMENDADO EN TUBERÍAS DE AIRE A PRESIÓN PARA LONGITUDES NO SUPERIORES A 15 M

Presión Diámetro nominal en rosca gas de las tuberías estándar
inicial
kg/cm2 1/8” 1/4” 3/8” 1/2” 3/4” 1” 1 1/4” 1 1/2” 2”

Caudal máximo recomendado (litros-minuto de aire libre)

0,7 14 65 156 340 708 1.133 2.548 3.539 7.079

1,4 25 108 255 566 1.133 1.840 4.247 5.946 12.743

2,1 34 142 340 849 1.557 2.831 5.663 9.061 16.990

2,8 42 198 453 1.048 1.982 3.539 7.079 10.619 21.238

3,5 57 241 566 1.274 2.407 4.248 9.203 12.742 25.483

4,2 65 269 651 1.557 2.831 4.814 9.911 15.574 29.783

4,9 76 325 765 1.699 3.398 5.380 12.743 18.406 32.564

5,6 85 368 849 1.840 3.681 6.513 13.450 19.822 36.812

6,3 93 396 963 1.982 4.247 7.079 14.158 22.653 42.475

7,0 105 425 1.048 2.124 4.814 8.495 15.854 25.845 50.970

8,7 119 510 1.274 2.973 5.663 9.911 20.388 28.317 59.465

10,5 142 651 1.416 3.398 6.513 11.326 24.069 31.148 67.960

12,3 173 708 1.699 3.828 7.362 12.742 26.901 36.812 76.456

14,0 190 793 1.982 4.247 9.061 14.442 29.732 42.475 84.950

18,0 232 1.098 2.664 5.814 11.651 20.388 33.495 58.252 116.504

20,0 256 1.300 3.000 6.460 12.960 23.100 37.400 66.600 132.540

25,0 317 1.725 3.850 8.075 16.250 28.875 47.000 85.125 169.500

a Tabla 2.3.

El caudal máximo mantenido no debe exceder del 75 % del indicado.

Para longitudes mayores de 15 m, se debe elegir el diámetro inmediatamente superior.

Los diámetros para hidráulica están normalizados y son los mismos que para neu-
mática.

84 Unidad 2

DIÁMETRO NOMINAL 2.6. Pérdidas de carga
EN ROSCA GAS
Al circular un líquido por una tubería con sus longitudes, diámetros y accesorios,
DE LAS TUBERÍAS ESTÁNDAR se produce un rozamiento de las moléculas entre sí y contra las paredes de la tu-
bería, por lo cual se experimenta una pérdida de presión a medida que el fluido
Diámetro de la tubería avanza en la conducción. A esta pérdida de presión es lo que llamamos pérdida
de carga, pérdida de presión o caída de presión.
Pulgadas Milímetros
Las pérdidas de presión ocurren en los fluidos internos como resultado de la fricción.
1/8” 5 x 10 Estas pérdidas, que son importantes para el proyectista, pueden ocurrir en tubos rec-
1/4” 8 x 13 tos (pérdidas mayores) o en reductores, válvulas, codos, etc., (pérdidas menores).
3/8” 12 x 17
1/2” 15 x 21 Pérdidas de carga mayores, en tubos
3/4” 21 x 27
1” 26 x 34 Con ayuda del ábaco 1 de la figura 2.25, podemos calcular la pérdida de carga por
1 1/4” 33 x 42 metro en tuberías rectas de sección circular. Para ello, se traza una línea recta con
1 1/2” 40 x 49 los valores del diámetro interior del tubo y del caudal hasta que corte con la lí-
2” 50 x 60 nea de pérdida de carga.
2 1/2” 66 x 76
3” 80 x 90 Para calcular las pérdidas de carga en neumática, se emplea el ábaco 2. A partir
de los valores de la presión de trabajo y del caudal se obtiene el punto 1. La in-
a Tabla 2.4. tersección entre el diámetro nominal de la tubería, y la recta inclinada que par-
te del punto 1 da el punto 2. Por último, la recta horizontal que parte del punto
saber más 2 indica el valor de las pérdidas de carga.

Golpe de ariete CÁLCULO DE PÉRDIDA DE CARGA Y DIÁMETRO DE TUBERÍAS
EN FUNCIÓN DE LA PRESIÓN DE TRABAJO Y CAUDAL DE AIRE LIBRE
Se llama golpe de ariete a una
modificación de la presión en una CAUDAL DE AIRE LIBRE EN litros/minuto
conducción debida a la variación
del estado dinámico del líquido. En 100.000
las paradas de las bombas, en el 50.000
cierre de las válvulas, etc., se pro- 40.000
duce esta variación de la velocidad 30.000
de la circulación del líquido condu- 20.000
cido en la tubería. 10.000
5.000
El golpe de ariete se origina debido 4.000
a que el fluido es ligeramente elás- 3.000
tico. En consecuencia, cuando se 2.000
cierra bruscamente una válvula o 1.000
un grifo instalado en el extremo de 500
una tubería de cierta longitud, las 400
partículas de fluido que se han 300
detenido son empujadas por las 200
que vienen inmediatamente detrás 100
y que siguen aún en movimiento. 50
Esto origina una sobrepresión que 40
se desplaza por la tubería a una 30
velocidad que puede superar la 20
velocidad del sonido en el fluido.
Ábaco 2 5
4
3

2

Ábaco 1 PRESIÓN DE TRABAJO EN kg/cm2 PRESIÓN ABSOLUTA EN kg/cm2 1
PÉRDIDA DE CARGA EN kg/cm2 POR CADA 10 METROS DE TUBERÍA
DIÁMETRO 0,5
INTERIOR 0,4
DEL TUBO 0,3
0,2
mm
0,1
5
0,05
CAUDAL 6 0,1 2 0,04
l/min 0,03
0,2 0,02
800 8 0,3
0,4 0,01
600 10 0,5
500 0,005
0,004
PÉRDIDA 400 0 0,003
DE CARGA 300 0,002
1
bar Pa 20 0,001
10 200 2
3 0,0005
5 30 4
2 5
1 100 40
0,5 80 1

0,1 50 10
0,05 60
50 60 15
0,01 500 40 80 20
30 100 25
100
50

10
5

1

20

10 8’’ 6’’ 5’’ 4’’ 3’’ 2’’ 11/2’’ 11/4’’ 1’’ 3/4’’ 1/2’’ 3/8’’ 1/4’’
9
8
7
6

5

d Figura 2.25. Cálculo de tuberías. DIÁMETRO NOMINAL DE LA TUBERÍA

Leyes de hidráulica y neumática 85

EJEMPLO

Calcula la pérdida de carga de una tubería conociendo los siguientes datos:

• Longitud de la tubería 45 m

• Diámetro interior de la tubería 26 mm

• Presión del aire 7 kgf/cm2

• Caudal del aire libre 4.000 L/min

Solución

Para solucionar este problema hay que hacer uso del ábaco 2 de la figura 2.25, tal como se indica en línea con-
tinua sobre el mismo.

La pérdida de carga hallada en la tabla es de 0,13 kgf/cm2 por cada 10 metros. Por cada metro será de 0,013
kgf/cm2.

P = 45 m · 0,013 kgf = 0,585 kgf
Carga cm2 · m cm2

Pérdidas de carga menores, en singularidades

La primera fuente de pérdida de carga localizada la constituyen las curvas, de-
biéndose, como regla general, evitar las curvas de radio excesivamente peque-
ñas.

Los fabricantes suelen dar un valor que depende del tipo de accesorios, existien-
do tablas y ábacos para este concepto. A veces, para simplificar, este valor se da
en longitud equivalente de tubería, lo que significa equiparar la pérdida de pre-
sión que se produce en una resistencia simple a la que se produciría en una lon-
gitud de tramo recto de tubería.

Un caso particular, en neumática, utilizando la tabla 2.5, lo podemos ver en el si-
guiente ejemplo.

PÉRDIDAS POR ROZAMIENTO EN ELEMENTOS UTILIZADOS EN TUBERÍAS (METROS EQUIVALENTES)

Diámetro de la tubería

Elemento de la instalación

1/4” 3/8” 1/2” 3/4” 1” 1 1/4” 1 1/2” 2”
0,033
Válvula de compuesta 0,009 0,009 0,010 0,013 0,017 0,022 0,026 0,880
1,795
Válvula en ángulo 0,240 0,240 0,286 0,352 0,450 0,590 0,690 0,073
0,158
Válvula cónica 0,427 0,427 0,568 0,706 0,900 0,875 1,380 0,090
0,317
Codo a 45° 0,015 0,015 0,023 0,029 0,037 0,048 0,057

Codo a 90° 0,042 0,042 0,051 0,064 0,079 0,107 0,125

T (recta en el interior) 0,015 0,015 0,021 0,033 0,046 0,055 0,067

T (salida lateral) 0,076 0,096 0,100 0,128 0,162 0,214 0,246

a Tabla 2.5.

86 Unidad 2

Pérdida de carga total
La pérdida total de presión en un circuito es evidentemente la suma algebraica de
las pérdidas de carga distribuidas y localizadas que aparecen en él, es decir, de las
pérdidas de carga existentes en los tramos de tubería, en las uniones, las ramifi-
caciones, los cambios de sección, etc.
En una instalación bien proyectada, las pérdidas de carga totales, desde la bomba
o compresor al actuador, no deben rebasar del 3 % si es hidráulica y del 5 % si es
neumática.

EJEMPLO

Calcula la pérdida de carga en un codo de 45°, situado en la tubería de la última actividad resuelta.

Solución
Para realizar el cálculo debe hacerse uso del ábaco 2 de la figura 2.25, donde se establecerá la pérdida de carga por
cada 10 metros de tubería.
En la tabla 2.5 se toma el factor correspondiente a un codo de 45° y diámetro de 1”, correspondiente en este caso
a 0,037.
Para calcular la pérdida de carga, se multiplica la pérdida de carga por cada 10 m de tubería por el factor de la ta-
bla 2.5, dando en este caso el siguiente valor:

p = 0,13 · 0,037 = 0,00048 kgf/cm2
Carga

ACTIVIDADES

36. Queremos transmitir 12 L/s de aire a 8 atmósferas de presión por un conducto de 45 metros. Calcula el diá-
metro de la tubería que necesitaríamos.

A la hora de utilizar las tablas tenemos que considerar que los caudales son de aire libre y, como dato, tene-
mos el caudal de aire comprimido.

37. Determina el diámetro del tubo para el elevador hidráulico de la actividad 35.

38. En el elevador hidráulico de la actividad 35, calcula:

a) La pérdida de carga en el tubo si se trata de un tramo recto de 7 metros de longitud.

b) Si consideramos esta pérdida, ¿qué presión tiene que salir de la bomba y cuál será su potencia?

39. Haciendo uso del ábaco 2 de la figura 2.25, determina el diámetro de una tubería de la que conocemos los
siguientes datos:

• Longitud de la tubería 50 m

• Presión del aire 7 kgf/cm2

• Caudal del aire libre 1.500 L/min

• Pérdida de carga en los 50 metros 0,5 kgf/cm2

40. Calcula la pérdida de carga en una válvula cónica, situada en la tubería de la actividad 39.

41. Rediseña la instalación neumática de tu taller, con la misma distribución, recorrido de tubos y tomas que la
actual para un caso extremo como es el siguiente:

Leyes de hidráulica y neumática 87

a) El consumo de aire será el máximo que nos proporcione el compresor, a la presión tarada.
b) Habrá una simultaneidad del 25%. Se dará servicio al mismo tiempo al 25% de las tomas, repartiendo por

igual el caudal máximo entre todas ellas.

Debemos considerar los siguientes detalles:

a) La pérdida de carga entre el compresor y cualquier toma no debe superar al 15% de la presión tarada.

b) Por comodidad utilizaremos para todos los tramos el mismo tubo y las mismas válvulas.

c) Consideramos la válvula de cierre, a la salida del compresor, de compuerta y las válvulas al final de cada
toma de servicio cónicas.

d) Despreciaremos las pérdidas de carga de las unidades de mantenimiento, si las hubiera, ya que no tene-
mos datos disponibles sobre ellas.

e) Para todo ello, emplearemos los datos disponibles en la tabla 2.3, el ábaco 2 de la figura 2.25 y la tabla 4.

1.º Hacer en una cartulina un croquis a escala de la instalación del taller. Acotar todos los tramos.

Válvula de cierre f Válvulas cónicas
Te d
c
ab X tomas en esta rama
Y tomas en esta rama
Acumulador

Codo a 90°

a Figura 2.26. Instalación neumática.

2.º Con la tabla 2.3 deducimos el diámetro mínimo de la tubería para el caudal máximo admisible, entre
el acumulador y las últimas válvulas simultáneas que funcionen en la rama más larga.

3.º Partiendo de este diámetro, hacemos todos los cálculos de pérdida de carga y comprobamos que la pér-
dida en el tramo más alejado es menor del 15%.

4.º De ser mayor, tendríamos que recurrir al tubo inmediatamente más grande hasta que la pérdida fuese
menor.

88 Unidad 2

ACTIVIDADES FINALES

1. Calcula la presión a la que se encontrará un buzo a las siguientes profundidades:

– 5 metros – 15 metros – 20 metros

2. Pasa los distintos caudales de aire libre a los caudales comprimidos a sus correspondientes presiones.

– 1.000 L/min a 8 kgf/cm2 – 3.000 L/min a 8 kgf/cm2

– 1.000 L/min a 4 kgf/cm2 – 6.000 L/min a 8 kgf/cm2

3. La sección recta interior de una botella de sifón es 50 cm2 y la del orificio de salida 0,7 cm2. Calcula la ve-
locidad con que sale el líquido cuando el nivel del mismo en el interior desciende a razón de 4 mm/s.

4. En las prensas hidráulicas de la figura 2.27, calcula los valores que aparecen entre interrogaciones.

¿V2? V1 = 5 m/min V2 = 0,5 m/min V1 = 5 m/min
1 ¿F2? F1 = 5 kgf 2 ¿F2? F1 = 5 kN

Ø2 = 10 cm Ø1 = 10 cm ¿ Ø2? Ø1 = 5 cm
¿P?
F2 = 150 kgf ¿P?
F2 = 200 kgf V1 = 5 m/min 4 ¿V2?
V1 = 5 m/min
3 V1 = 0,5 (m/min) F1 = 5 kgf F1 = 5 kgf

Ø2 = 15 cm ¿ Ø1? Ø2 = 15 cm ¿ Ø1?

¿P?
a Figura 2.27. Prensas hidráulicas.

5. Comprueba en los casos de la actividad anterior que se cumple la ley de conservación de la energía.

6. En una instalación hidráulica queremos transmitir un caudal a una determinada presión por una tubería
adecuada.
Si conocemos dos de estos tres valores, calcula el tercero que le corresponda.

Presión Caudal del aire libre Tipo de tubería
30 kgf/cm2 ¿—? 1 1/4’’
75 kgf/cm2 ¿––?
0,00715 m3/s 2 1/2’’
¿—? 950 L/min
a Tabla 2.6.

Leyes de hidráulica y neumática 89

7. Calcula la pérdida de carga en cada uno de los casos anteriores si en todos ellos el tramo de tubo mide 9
metros y la potencia necesaria de la bomba en CV.

8. En una instalación neumática queremos transmitir un caudal de aire libre a una determinada presión por
una tubería adecuada de más de 15 metros.
Si conocemos dos de estos tres valores, calcula el tercero que le corresponda.

Presión Caudal del aire libre Tipo de tubería
6 kgf/cm2 ¿—? 3/4’’
10 kgf/cm2 ¿––?
6,5 m3/s 1’’
¿—? 11.200 L/min
a Tabla 2.7.

9. Calcula la pérdida de carga en cada uno de los casos anteriores si en todos ellos el tramo de tubo mide 35
metros. Calcula también los CV de las bombas necesarias.

10. Si en cada uno de los casos anteriores intercalamos una T (salida lateral), calcula la pérdida de carga en di-
cho elemento para cada uno de los tres casos.

11. ¿Cuál sería la pérdida de carga total en cada uno de los casos anteriores? ¿Qué presión necesitaríamos en
el compresor?

12. Tenemos un cilindro de doble efecto y vástago simple como el de la figura 2.28:

5 cm Ø = 20 cm

P = 150 kgf/cm2 CV = 1,5 litros
min

CV = 1,5 litros P = 150 kgf/cm2
min

a Figura 2.28. Cilindro doble efecto.

Si lo accionamos con un caudal de 1,5 L/min a una presión de 150 kgf/cm2, halla:

a) La fuerza y velocidad que actúan sobre el émbolo en cada uno de los sentidos, hacia izquierda y derecha.

b) La potencia que desarrolla el pistón en cada uno de los casos anteriores. ¿Se cumple el principio de
conservación de la energía?

13. Rediseña la instalación neumática de tu taller, considerando una simultaneidad del 100%. En un caso ex-
tremo, extraeríamos la totalidad de aire que genera el compresor por todas las tomas al mismo tiempo y la
misma cantidad en cada una de ellas.

Tendremos las mismas consideraciones que en el último ejemplo de la presente unidad.

90 Unidad 2

ACTIVIDADES FINALES (cont.)

14. Haz lo mismo que en la actividad anterior, pero en este caso cualquier toma debe de estar preparada para
recibir la totalidad del aire comprimido. Tendremos en cuenta las mismas consideraciones anteriores.

15. En el embrague hidráulico de la figura 2.29, halla:
a) La fuerza F2 aplicada sobre la bomba de embrague cuando se aplica una fuerza de 20 kgf sobre el pedal.
b) La presión en kgf/cm2 sobre la bomba del embrague.
c) La fuerza F1 aplicada sobre el bombín de accionamiento del cojinete de empuje.
d) La fuerza Fc transmitida al cojinete de empuje.

300 F20 kg 27 mm Ø
50 F2 22 mm Ø F1

Bomba Bombín FC 180
45

a Figura 2.29. Esquema de embrague.

16. En la dirección hidráulica de la figura 2.30 la resistencia al giro para cada rueda es de 14 kgf. Los demás
datos son los mismos que la actividad 25 de la unidad 4, con la diferencia de que a esta le añadimos un
sistema hidráulico, que consiste en un cilindro de doble efecto, con doble vástago en la barra de mando,
siendo el diámetro de la barra de 18 mm y el del émbolo de 3 cm. Si, por otro lado, la presión que actúa
por cada lado, según el sentido de giro, es de 2 kgf/cm2, calcula:

a) La fuerza que tenemos que ejercer sobre el volante para girar la dirección.

b) Compara los resultados con los de la dirección primera.

15 cm

30 cm Ø = 6 cm Ø = 3 cm
Ø = 18 mm
14 kgf

25 cm
a Figura 2.30. Sistema de dirección.

Leyes de hidráulica y neumática 91

EVALÚA TUS CONOCIMIENTOS

Resuelve en tu cuaderno o bloc de notas

1. ¿Cuál de estas unidades es de densidad? c) El caudal de fluido que recibe por la presión a la
a) L/min, kg/cm2. que lo bombea.
b) kg/s.
c) g/cm3, kg/L, libra/pulgada cúbica. d) El caudal de fluido que bombea por la presión a
d) m/s. la que lo bombea.

2. ¿Qué presión ejerce una fuerza de 100 kg al apli- 7. La ley de Boyle-Mariotte dice que:
carla sobre la superficie de un émbolo de 100 mm a) A presión constante, la presión por el volumen se
de diámetro? mantiene constante, pV = cte., o p1V1 = p2V2.
b) A temperatura constante, la presión por el
a) 1,27 kg/cm2. b) 127 kg/cm2. volumen se mantiene constante, pV = cte., o
p1V1 = p2V2.
c) 1,27 kg/cm3. d) 12,7 kg. c) A volumen constante, la presión por el volumen
se mantiene constante, pV = cte., o p1V1 = p2V2.
3. ¿Qué presión miden los manómetros? d) Se pueden relacionar los gases, el volumen, la
temperatura.
a) La absoluta. b) La residual.
8. En una tubería sin pérdidas con 3 diámetros dife-
c) La relativa. d) La de contacto. rentes, el caudal que pasa por cada uno es:
a) El mismo.
4. La presión absoluta es igual a:
a) La presión atmosférica + la presión relativa. b) A más diámetro más caudal.
b) La presión atmosférica – la presión relativa.
c) La presión manométrica + la presión relativa. c) Cuanto más pequeño es el diámetro más caudal
d) La presión manométrica – la presión relativa. pasa.

5. El caudal se mide en: d) No tienen influencia los diámetros.
a) kg/m3, L/m2, m2/s.
b) kg/cm2, m2/h, m2/s. 9. ¿Qué entiendes por pérdida de carga?
c) Galones, barriles. a) La pérdida de fluido en la tubería.
d) kg/s, L/min, m3/h, m3/s.
b) La pérdida de peso en la tubería.

c) La pérdida de presión del fluido a lo largo de la
tubería.

d) Ninguna de las tres es correcta.

6. La potencia desarrollada por una bomba es igual 10. Según el principio de Pascal, al aplicar sobre un
a: émbolo de 2 cm2 de superficie una fuerza de
10 kg, comunicado con otro émbolo de 200
a) El caudal de fluido que recibe por la presión a la cm2, la fuerza desarrollada es de:
que lo recibe.
a) 200 kg. b) 1.000 kg.
b) El caudal de fluido que bombea por la presión a la
que lo recibe. c) 2.000 kg. d) 100 kg.

92 Unidad 2

PRÁCTICA PROFESIONAL

HERRAMIENTAS Realización de medidas
de densidad, presión relativa
• Equipo individual de herramientas y absoluta, caudal, vacío
(depresión), temperaturas, etc.
MATERIAL
OBJETIVOS
• Fuente e instalación de aire
comprimido • Conocer las magnitudes de densidad, presión relativa y absoluta, caudal, de-
presión y temperatura.
• Lubricantes
• Manómetros de medidas de presión • Utilizar equipos de medida de presión relativa y absoluta, caudal, depresión,
temperatura (se realizarán distintas mediciones con los equipos y material dis-
aplicados a compresión de motores ponible, en ningún caso se realizará el estudio de los sistemas sobre los que se
de gasolina y diesel, aceite, harán las mediciones, éstos se estudiarán en los módulos correspondientes).
combustible, turbo, etc.
• Termómetro • Interpretar las características de los lubricantes según su aplicación.
• Vacuómetro, bomba de vacío • Cumplir las normas de seguridad.
• Equipo de diagnosis

PRECAUCIONES

• Colocar el manómetro de medida sin presión en el sistema.
• Realizar la medición según las condiciones especificadas.
• Evitar posibles fugas.

DESARROLLO

Medida de la densidad del anticongelante y viscosidad de los aceites

1. Medir la densidad del anticongelante de los motores que tengas en el aula taller. Prueba importante para determi-
nar el estado del mismo y evitar que obstruyan las canalizaciones del circuito.

a Figura 2.31. Comprobando densidad.

Leyes de hidráulica y neumática 93

2. Interpretar la viscosidad de los aceites según la aplicación de los mismos. La viscosidad es la principal característi-
ca de los productos lubricantes. Es la medida de la fluidez a determinadas temperaturas.

VISCOSIDAD ÍNDICE DE VISCOSIDAD Tipo Número de
El aceite al escurrir, encuentra El índice de viscosidad es un de lubricante viscosidad SAE
una resistencia que se define valor numérico, indicativo de la
como viscosidad o resistencia variación de la viscosidad con Carter 5W
a fluir. respecto de la temperatura. del cigüeñal 10W
Cuanto más alto es el índice, 20W
En igual tiempo más estable es la viscosidad del Trasmisión y eje 20
aceite. 30
a Figura 2.32. Ensayo. Fluido de transmisión 40
+100°C +50°C +20°C automática 50

Alto índice 75
+100°C +50°C +20°C 80
90
Bajo índice 140
250

Tipo A

Presión de un cilindro

1. Medir la presión de compresión de un cilindro es fundamental cuando se presentan síntomas de pérdida de po-
tencia del motor. Esta comprobación se debe realizar de la siguiente forma: quitar la bujía, inyector o bujía de pre-
calentamiento.

2. Verificar a presión la estanqueidad del circuito (manguitos, abrazaderas, bombas, radiadores, juntas de culata). Es
necesario aplicar presión de aire a través del orificio de la bujía, inyector o bujía de precalentamiento, para localizar
averías.

a Figura 2.33. Presión del cilindro. a Figura 2.34. Fugas.

3. Medir la presión de soplado de un turbo.
4. Medir la presión de tarado de un inyector.

94 Unidad 2

PRÁCTICA PROFESIONAL (cont.)

a Figura 2.35. a Figura 2.36. Presión de inyección.

5. Realizar alguna medida de presión absoluta con el equipo de diagnosis.
6. Verificar la depresión y estanqueidad de las electroválvulas y pulmones neumáticos.

a Figura 2.37. a Figura 2.38.

7. Medir la temperatura de ebullición del líquido de freno, prueba importante para determinar el estado del mismo, para
ello es necesario obtener una muestra de las pinzas de frenos a través del purgador, que es donde está más degradado.

8. La humedad presente en el líquido de freno puede, en el curso de frenadas violentas o repetidas, transformarse en
vapor y hacer ineficaz la acción sobre el pedal de freno.

9. Los líquidos de freno deben respetar una temperatura de ebullición límite:

a Figura 2.39.

Leyes de hidráulica y neumática 95

10. Medir la temperatura del sensor NTC o PTC y verificar su funcionamiento según datos. Los medidores láser de
temperatura hacen posible una medición sin contacto por medio de la radiación infrarroja de un cuerpo. Todos es-
tos medidores láser para temperatura poseen un rayo de luz piloto para su mejor orientación.

11. Medir la presión y caudal de combustible. 650 cm3 / 30 s.

a Figura 2.40. Medida de la temperatura.

20° C 2,3 ÷ 2,7 K V
5
40° C 1,1 ÷ 1,3 K 4
3
60° C 560 ÷ 630 K 2
1
80° C 310 ÷ 340 K
°C
100° C 180 ÷ 195 K 10 20 30 40 50 60

a Figura 2.41.

a Figura 2.42.

Pérdida de carga
1. Midiendo la presión en dos puntos distintos de la red de distribución de aire del taller, cuanto más nos alejamos de la

salida del compresor menor es la presión. Si colocamos un manómetro a la salida del compresor y otro en el extremo
más alejado, la diferencia entre las 2 mediciones nos dará la pérdida de carga que tenemos en esa conducción.

96 Unidad 2

MUNDO TÉCNICO

Experiencia de Torricelli

En 1643, el físico italiano Evangelista Torricelli ideó un La presión atmosférica varía según la altitud y también
procedimiento para medir la presión atmosférica. debido a los vientos y tormentas. Suele tomar valores en-
tre 720 y 770 mmHg. Una presión alta generalmente pro-
¿Por qué el mercurio no descendió más? El tubo no se va- nostica buen tiempo; y una baja presión atmosférica pro-
ció porque el aire exterior presionaba sobre el mercurio mete lo contrario. El aparato que permite medirla se
de la cubeta (en cambio, en la parte superior del tubo se llama barómetro.
produjo vacío). La presión ejercida por la atmósfera en el
punto Q es igual a la presión en R, ya que ambos puntos Poco después de la experiencia de Torricelli, Blaise Pascal
están al mismo nivel en el mismo fluido. Es decir, que la predijo que la presión atmosférica debe disminuir cuan-
presión que la columna de aire ejerce sobre la superficie do se asciende por una montaña, ya que la columna de
libre del mercurio (PQ) es igual a la que ejerce la columna aire soportada es cada vez menor. Su cuñado se encargó
de 76 cm de mercurio (Pa), entonces: de hacer la experiencia y comprobar la hipótesis en 1658.
A medida que ascendía al monte Puy-de Dome observó
patm = pHg hHg = 13,6 g/cm3 · 76 cm = el descenso de la columna mercurial del barómetro (que
desde entonces pudo ser usado también como altímetro).
= 1.033,6 g/cm2 = 101.293 N/m2 = 101.293 Pa
Pero, ¿cuál es la relación entre la presión atmosférica y la
Este valor, que corresponde a la presión atmosférica nor- altura? Si la densidad del aire fuera uniforme, la presión
mal, se llama atmósfera (atm). También se acostumbra a disminuiría proporcionalmente con la altura. Podríamos
dar la presión atmosférica en milímetros de mercurio afirmar, por ejemplo, que «la presión disminuye 1 torr por
(torr) o en milibares (1mb = 0,75 torr). cada 11 metros que nos elevamos». Pero tengamos pre-
sente que las capas más bajas de la atmósfera están más
1 atm = 760 mmHg = 760 torr comprimidas por lo que, conforme subimos, el aire se va
enrareciendo (se hace menos denso). Por lo tanto, cuan-
Esta experiencia logró explicar por qué había un límite de to más alto estemos, más se necesitará subir para que la
profundidad para extraer el agua de las minas: la atmós- presión disminuya 1 torr.
fera no ejerce una presión ilimitada, solo alcanza a soste-
ner una determinada altura de agua. http://www.portalplanetasedna.com.ar/presion.htm

1. Llenó con mercurio 2. Lo invirtió, lo sumergió 3. El mercurio descendió
un tubo de 1 m dentro de una cubeta hasta una altura
de longitud cerrado con mercurio y retiró de 76 cm. En la parte
en un extremo, el dedo, cuidando superior del tubo
y lo tapó con el dedo. que no entrara aire quedó vacío.
en el tubo.

R·Q

Leyes de hidráulica y neumática 97

EN RESUMEN

LEYES FUNDAMENTALES DE HIDRÁULICA Y NEUMÁTICA

Magnitudes Leyes de hidráulica Dimensionado para
y neumática conductos de fluidos
Densidad
Viscosidad Leyes de hidráulica Velocidad de circulación
y neumática
Presión Pérdidas de carga
• Absoluta Boyle-Mariotte
• Relativa • En tubos
Principio de continuidad • En curvas o accesorios
Potencia
Principio de Pascal

Principio de conservación
de la energía

entra en internet • http://www.hotfrog.es

1. En la siguiente dirección puedes encontrar información 3. Busca en la siguiente dirección catálogos, noti-
sobre el funcionamiento de los compresores: cias, notas de prensa y eventos sobre el sector.
También puedes realizar descargas de docu-
• http://www.sapiens.itgo.com/neumatica mentos de equipos didácticos:

2. Busca en la siguiente dirección catálogos, noti- • http://www.inncomex.com.mx/
cias, notas de prensa y eventos sobre transmi-
sión del movimiento:

98 Unidad 4

Elementos de

3 neumática e hidráulica

vamos a conocer...

1. Elementos de neumática
2. Elementos de hidráulica
PRÁCTICA PROFESIONAL

Mantenimiento de una instalación
de aire comprimido
MUNDO TÉCNICO
Blaise Pascal

y al finalizar esta unidad...

Analizarás características, constitución
y funcionamiento de los elementos
hidráulicos y neumáticos.
Identificarás los elementos utilizados
en los circuitos hidráulicos y neumáticos.
Establecerás las diferencias entre los diversos
elementos hidráulicos y neumáticos.
Relacionarás los elementos hidráulicos
y neumáticos con la simbología.
Seleccionarás e interpretarás las características
de elementos hidráulicos y neumáticos.

Elementos de neumática e hidráulica 99

CASO PRÁCTICO INICIAL

situación de partida proporcionar aire a presión a múltiples herramientas neumáticas
como pistolas de limpieza, conjuntos diversos de llaves, destorni-
Manuel trabaja como profesional en una empresa dedicada al lladores, extractores, elevadores, equipos de sustitución y repara-
mantenimiento y reparación de vehículos autopropulsados. Los ción de neumáticos.
trabajos que tiene que realizar implican:
Para realizar este trabajo, se procede a revisar la instalación de aire
• Mantener y reparar los circuitos hidráulicos y neumáticos. comprimido partiendo del puesto de trabajo hacia la fuente de
presión, siguiendo el proceso siguiente:
• Seleccionar la documentación técnica y manuales de funciona-
miento para la identificación, comprobación, mantenimiento y • Realizar una inspección visual de que no existen: roturas, estran-
reparación de los circuitos hidráulicos y neumáticos. gulamientos o deformaciones de la manguera.

• Utilizar los equipos y herramientas necesarios para la realización • Verificar si la herramienta funciona en otra toma de aire para
de las reparaciones y/o mantenimiento en los circuitos hidráuli- descartar si es avería de la herramienta o no funciona por falta
cos y neumáticos. de alimentación de aire.

• Realizar de forma correcta las reparaciones o mantenimientos • Observar la presión de la instalación en la unidad de manteni-
en los procesos descritos. miento. Si es correcta, comprobar el enchufe rápido y, si no es
correcta, seguir el proceso.
• Cumplir las normas de seguridad, salud laboral y medioam-
biental para las reparaciones y/o mantenimiento de los circuitos • Comprobar la presión de aire del compresor, en caso de ser
hidráulicos y neumáticos. correcta existirá una fuga en la instalación, por tanto, hay que
revisar las canalizaciones de forma visual o midiendo presiones
En la empresa se ha producido una avería que se manifiesta por la poniendo especial interés en las uniones, por otra parte, si no
falta de presión en las herramientas neumáticas que impide reali- existe presión en el compresor se procede a revisar el manteni-
zar el trabajo de forma correcta con la consiguiente pérdida de miento y verificar el compresor.
tiempo e inseguridad.

En una empresa dedicada al mantenimiento y reparación de
vehículos, existe una o varias instalaciones de aire comprimido para

estudio del caso

Durante el estudio de la unidad, analiza cada punto del tema, con el objetivo de contestar a las preguntas de este caso
práctico inicial.

1. ¿Dónde se encuentra el filtro de aspiración? 4. ¿Qué sistema se utiliza para conectar los equipos y he-
2. ¿Qué función cumple la válvula limitadora de presión? rramientas a la red de aire comprimido?
3. ¿Cómo debe realizarse el montaje de la tomas de servi-
5. ¿Por qué elementos está constituida una unidad de man-
cio? tenimiento?