Diseño de Circuitos Neumaticos e Hidraulicos

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Exclusive 30 HIDRAULICA - NEUMATICA Day Trial Diseño de Circuitos Neumaticos e Tema: Hidraulicos

Diseño de circuitos neumáticos, Access Nowhidráulicos e híbridos No thanks, I don't want my exclusive trial

Presentado por:

Juan Pablo Luna Pablo Cajamarca Joseph Peñafiel Juan Hernández

Docente:

Ing. Javier Vázquez

UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA INGENIERÍA MECÁNICA AUTOMOTRIZ GRUPO 1 CUENCA-ECUADOR 2016

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Unlock Access to An Los actuadores neumáticos cubren una gama muy amplia de aplicaciones mientras que los hidráulicos son los de elección si se precisa de grandes esfuerzos para ejecutar las maniobras. Y los actuadores eléctricos son más económicos, pero presentan movimientos lentos debido a su pequeño par.

Exclusive 30 Day Trial

El planteamiento del grado de automatización de las instalaciones tiene que ser formulado con Diseño de Circuitos Neumaticos e el objetivo de conseguir el máximo grado de automatización a un precio razonable. No obstante, Hidraulicos los productos son cada vez más complejos, y su ciclo de vida disminuye constantemente. Además, resulta imperativo reducir constantemente los costos de fabricación, lo que implica reducir el trabajo manual relacionado directamenteAccess con elNow producto. De aquí que se utilizan varias herramientas de diseño de los circuitos. No thanks, I don't want my exclusive trial

EL presente trabajo es evidencia de la recopilación bibliográfica realizada acerca del diseño de circuitos, el mismo que trata de ser claro y de fácil comprensión gracias a su correcta y simplificada redacción con los puntos más importantes dentro del tema antes mencionado.

Objetivos. 

Objetivo General

Realizar la investigación acerca del diseño de circuitos neumáticos, hidráulicos e híbridos. 

Objetivo Específico.

Diseñar esquemas de distribución de circuitos neumáticos e hidráulicos Plantear soluci0ones neumáticas o hidráulicas para automatizar procesos

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Desarrollo Unlock Access to An

Exclusive 30 implementación. Generalmente los pasos necesarios son: Day Trial

1. Diseño de circuitos Neumáticos

El diseño de circuitos neumáticos e hidráulicos requiere de métodos que faciliten su

Diseño de Circuitos Neumaticos e Hidraulicos

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Paso 1: Funciones necesarias y requisitos a cumplir.

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Paso 2: Componentes requeridos para realizar l as funciones.



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Paso 3: Sistema de control de los actuadores (válvulas distribuidoras, reguladoras de Access Now caudal, de bloqueo y reguladoras de presión y elementos de control)., Paso 4: Forma de conexión entre los cilindros y las válvulas (racores, tubos flexibles o No thanks, I don't want my exclusive trial

rígidos, silenciadores, transmisión de energía, roscas). 

Paso 5: Generación del aire comprimido/presión hidráulica y las unidades de mantenimiento, filtros, secadores, lubricadores, reguladores de presión.



Paso 6: Secuencias de los movimientos y transmisión de las señales

1.1 Métodos de diseño 1.1.1 Método intuitivo En los circuitos de mando, las válvulas distribuidoras de dos posiciones reciben señales de pil otaje que las sitúan en una posición o la otra para así accionar los cilindros con el vástago saliendo o retrayéndose. El diagrama de mando de la figura siguiente representa el estado de conmutación de las válvulas distribuidoras visualizando los instantes en que llega la señal de pilotaje a cada lado de la válvula. De este modo, se evita el error de la presencia de señal neumática en un lado de la válvula cuando se quiere pilotarla por el otro lado y se comprueba que no hay señales permanentes. En otras palabras, que en un momento determinado del ciclo no existan señales neumáticas de la misma presión a ambos lados del pistón del cilindro, con lo cual este quedaría inmovilizado y la secuencia de trabajo se interrumpiría.

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Figura 1 Diagrama de mando de un cilindro de doble efecto

Para solucionar el inconveniente de señales opuestas en la misma válvula distribuidora existen tres soluciones: 1 - Final de carrera de palanca y rodillo que actúa cuando el vástago se extiende y que se libera antes de llegar al final de carrera del vástago, produciendo un impulso neumático en una sola dirección. Este impulso opera sobre la válvula distribuidora, pero una vez ha actuado no deja presión de aire remanente en el piloto.

2-Válvula distribuidora con presiones neumáticas de actuación distintas en ambos pilotos que

permiten operar la válvula en una dirección, aunque los dos pilotos reciban la misma señal (pero con diferente presión). 3 - Generador de impulsos que envía un impulso de corta duración a la línea piloto cuando se aplica una señal de presión y de este modo, la libera del aire atrapado.

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Exclusive 30 Day Trial Diseño de Circuitos Neumaticos e Hidraulicos Figura 2 Sistemas de neutralización de señales opuestas en las válvulas distribuidoras

Estos sistemas se complican cuando debe operarse con varios cilindros, de modo que es deseable Access Now diseñar los circuitos con métodos que eliminen las señales permanentes en el caso de que No thanks, I don't want my exclusive trial existan, pero sin necesidad de comprobarlo como ocurre con el método intuitivo. La conclusión

es que a partir de cierta complejidad es preferible diseñar los circuitos con métodos tales como cascada, paso a paso y secuencial. 1.1.1.1 Aplicación del método intuitivo

Un cilindro puede tener un mando directo manual, semiautomático o de un solo ciclo que se detiene cuando termina el ciclo. El diseño de este tipo de circuitos se realiza generalmente mediante el método intuitivo. Un cilindro automático de ciclo continuo solo para si el operador pulsa un dispositivo de paro y puede diseñarse por el método intuitivo o bien aplicar un diagrama de movimientos para su mejor comprensión.

1.1.2 Método de Cascada Se ha visto que el método intuitivo puede dar lugar a señales opuestas en la misma válvula distribuidora, para evitarlo, en el método cascada se usan dos conjuntos de válvulas direccionales, uno trabajando sobre los actuadores, formado por tantas válvulas como cilindros y el otro sobre un banco de memoria formado por un grupo de válvulas cascada que suministran aire a presión a las líneas de los grupos que pueden estar con presión o sin ella. El papel que juegan las válvulas cascada es eliminar presión en una línea y dar presión a otra línea al pasar de un grupo de secuencia de movimientos a otro y como en cada grupo no hay ninguna letra repetida es imposible que se presenten interferencias en las señales que van a las válvulas de accionamiento de los cilindros.

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Figura 3 Método Cascada secuencia A+ B+ B- A-. Grupo I (A+ B+) y Grupo II (B- A-)

1.1.2.1 Reglas del método de Cascada

De estas figuras pueden deducirse las reglas del método cascada. a) Establecer la secuencia correcta de movimientos y dibujar el diagrama espacio-tiempo que muestra en cada ciclo, el estado de los cilindros, las señales de entrada y las señales de realimentación. De este modo, al dividir en grupos la señal, puede verse fácilmente si el cambio de las señales se presenta dos veces, con lo cual estarían presentes señales opuestas. Se inicia el esquema del circuito dibujando los cilindros en la posición que les corresponde al comienzo del ciclo y debajo las válvulas distribuidoras de accionamiento. Debajo de las válvulas distribuidoras se trazan tantas líneas horizontales (líneas de presión) como grupos haya en la secuencia y se numeran con números romanos. Debajo de las líneas de presión se dibujan las memorias (válvula 4/2 o 5/2) conectadas de forma escalonada y de aquí proviene el nombre de cascada del método. b) Se inicia la secuencia de movimientos con la válvula Marcha/Paro o de Arranque y se divide en grupos de tal modo que no haya ninguna letra repetida en cada grupo y que el número de grupos sea el menor posible. Cada grupo será designado por cifras romanas. c) El número necesario de válvulas final de carrera es igual al número total de letras de la secuencia. La representación de estas válvulas suele ser debajo de los actuadores, si bien si se dibujan en posición normal, el dibujo es más claro desde el punto de vista de funcionamiento.

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d) El número necesario de válvulas distribuidoras (5/2) de accionamiento de los cilindros es igual al número total de cilindros.

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e) Se escoge un numero de memorias (distribuidores selectores) de cascada igual al número de grupos menos uno.

f) Las memorias (distribuidores selectores) cascadaNeumaticos son pilotadas por las ultimas señales de los Diseño de Circuitos e grupos de las válvulas de final de carrera.Hidraulicos

Access Now g) El suministro de aire para las señales de pilotaje de cada grupo se conecta a una línea de presión común y por lo tanto hay tantas líneas de presión como grupos. Estas líneas son No thanks, I don't want my exclusive trial

puestas a presión o en escape por las memorias (distribuidores selectores) en cascada. El método de diseño de circuitos en cascada es fiable y generalmente fácil. Sin embargo, si la secuencia del programa contiene procesos repetitivos, se aumenta el número de grupos y se complican las necesidades de espacio, por lo que no se recomienda en estos casos. En cambio, en secuencias sin pasos repetidos el método proporciona el circuito más simple y más económico.

1.1.3 Método paso a paso. El método paso a paso recibe este nombre porque un grupo es activado por el grupo anterior y desactivado por el siguiente. Análogamente al método cascada se establece la secuencia o sucesión de movimientos a realizar (A+, B+ A-, B-, C+, A+ B+, A-, B- C-) Se divide la secuencia de movimientos en grupos, de tal modo que en los grupos no haya ninguna letra repetida y que el número de grupos sea el menor posible.

Figura 4 Secuencia movimientos y grupos del método paso a paso

Cada grupo es activado por el grupo anterior.

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Grupo I: Activado por el grupo V y la válvula final de carrera c0. Grupo II: Activado por el grupo I y la válvula final de carrera a1. Unlock Access to An a0 y b1. Grupo III: Activado por el grupo II y la válvula final de carrera

Exclusive 30 Day Trial Método de secuenciador.

Grupo IV: Activado por el grupo III y la válvula final de carrera c1. Grupo V: Activado por el grupo IV y la válvula final de carrera a1 y b1.

1.1.4

de Circuitos Neumaticos e En circuitos secuenciales complejosDiseño con movimientos que se repiten durante la evolución de la Hidraulicos

secuencia, es de interés aplicar circuitos secuenciadores o de cadenas secuenciales modulares formados por un conjunto de módulos adosados que excitan individualmente cada una de las Access Now fases que componen la secuencia. Hay un módulo inicial que recibe las condiciones iniciales de la secuencia para el inicio de la No thanks, I don't want my exclusive trial

operación y uno final que indica que la secuencia ha terminado satisfactoriamente.

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Dependiendo de los fabricantes, el modulo inicial dispone de los orificios “P”, Y”, “Z” y “

“R” con las señales:

P = Aire comprimido de alimentación de toda la cadena secuencial. Y = Señal que activa al primer módulo (estado “1”). Z = Señal que anula al último modulo (estado “0”). R = Señal de RESET que pone a “0” todos los módulos de etapa. 

El modulo final dispone de los orificios “Y” y “Z” con las señales:

Y = Señal que activa al primer módulo (estado “1”). Z = Señal que anula al último modulo (estado “0”). 

Los módulos intermedios constan de los siguientes elementos: Válvula de simultaneidad (función “Y”). Selector de circuito (función “O”). Memoria o válvula inestable 3/2.

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Access Now No thanks, I don't want my exclusive trial Figura 5 Circuito desarrollado con el método del secuenciador

1.2 Esquema neumático Para representarlos, la norma ISO 1219-2 indica que para circuitos complejos o los que requieran varias páginas de representación, se use la siguiente identificación: 

Cilindros = A, B, C, etc.



Dispositivos, finales de carrera o válvulas distribuidoras asociadas:



o

a0 = posición retraída del pistón confirmada en el cilindro A.

o

a1 = posición extendida del pistón confirmada en el cilindro A.

o

b0 = posición retraída del pistón confirmada en el cilindro B.

o

b1 = posición extendida del pistón confirmada en el cilindro B.

En el caso de circuitos simples se usa también la nomenclatura: o

a-= posición retraída del pistón confirmada en el cilindro A.

o

a+ = posición extendida del pistón confirmada en el cilindro A.

o

b-= posición retraída del pistón confirmada en el cilindro B.

o

b+ = posición extendida del pistón confirmadaenelcilindroB.

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Un circuito neumático al igual que un circuito hidráulico debe tener la siguiente estructura.

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Figura 6 Estructura de un sistema neumático/hidráulico

2. Diseño de circuitos Hidráulicos El proceso para el diseño de circuito hidráulicos es similar al proceso de diseño de un sistema neumático, pero presentan algunas variantes.

2.1 Parámetros para diseñar un circuito hidráulico. Parámetros generales 

Economía.



Seguridad (del personal, del sistema y normativas legales aplicables).



Grado de precisión requerida.



Facilidad de mantenimiento y disponibilidad de los elementos de repuesto.



Limitaciones físicas (peso, dimensiones, volumen).



Sistema de mando y control (manual, eléctrico, neumático, semiautomático, etc.).



Condiciones ambientales

Elaboración del diseño 

Comprensión del trabajo a realizar y predefinición de los actuadores (cilindros, motores).



Realización de un croquis con los elementos impulsores y los actuadores.



Elaboración de una tabla con los ciclos de trabajo.



Cálculo de los parámetros: esfuerzos y dimensiones de los actuadores.

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

Cálculo de los parámetros: presiones de trabajo, caudales y la potencia necesaria.



Completar la tabla del ciclo de trabajo, incluyendo los caudales de retorno. Access to An Definir los elementos direccionalesUnlock y de regulación.



Definir y dimensionar el resto de componentes, sistema de montaje, etc.



Estudiar otras opciones posibles, analizando sus ventajas e inconvenientes.





Exclusive 30 Definir la opción más interesante. Day Trial Realizar el croquis definitivo.



Definir los componentes.




2.2 Simbología hidráulica.

Access Now Los símbolos de los componentes representan esquemáticamente su funcionamiento interno y su sistema de control o regulación, ya que si se representaran en función de su apariencia externa No thanks, I don't want my exclusive trial

surgirían muchos problemas de interpretación al haber muchos componentes externamente iguales.

Figura 7 Simbología

2.3 Consideraciones 

El diseño de un circuito conlleva dos tareas primordiales: por una parte, el cálculo y la definición concreta del componente en función de sus necesidades (presión, caudal, etc.), y por otra el dibujo o croquis del circuito.



En la mayoría de ocasiones se tendrá que jugar con los valores variables del sistema para adaptarlos a los componentes que existen en el mercado.

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

Suele ser necesario rehacer los cálculos para adaptar al sistema los componentes



estandarizados que mejor se adapten a las necesidades del mismo Unlock Access to An Para el diseño de un circuito es imprescindible el conocimiento exacto de las necesidades y

Exclusive 30 2.4 Sistema para el accionamiento deDay un cilindro Trial

trabajos a realizar por los elementos accionado res (velocidades, fuerzas, tiempos, ciclos, etc.)

Diseño de Circuitos Neumaticos e Se trata de diseñar un circuito para el accionamiento Hidraulicos de un cilindro vertical de una prensa.

Inicialmente, para facilitar el sistema, sólo se suministran los datos correspondientes a esfuerzos, velocidades y componentes ya existentes:

Access Now

a) Se ha de desarrollar una fuerzaNo dethanks, 14.000 kg en lamy prensada I don't want exclusive que trial se realiza en 20 s. b) A continuación se mantiene la pieza prensada durante otros 30 s. c) Seguidamente retrocede la prensa en 10 s hasta alcanzar su posición inicial; para realizar este movimiento debe vencer un peso de 5.350 kg. d) Finalmente la prensa se mantiene en reposo durante 15 s; es muy importante que se mantenga en esta posición ya que si bajase por propio peso podría lastimar al operario que está cambiando la pieza prensada por otra nueva. e) La longitud total a recorrer es de 150 cm. f) Se va a aprovechar un cilindro hidráulico de 1.600 mm. de carrera, con diámetro interior de 120 mm y 80 mm de diámetro de vástago. g) Se dispone de energía eléctrica suficiente y el accionamiento y la temporización se deberá realizar por medios eléctricos Croquis del sistema

En primer lugar, se dibujan el elemento impulsor (una bomba accionada por un motor eléctrico) y los que posteriormente transformarán la energía hidráulica en mecánica (un cilindro).

Figura 8 Croquis

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Ciclo de Trabajo

Elaborar una tabla que disponga de todos los datos del ciclo de trabajo, y en la que, una vez Unlock Access to An realizados, se añadirán los datos de presiones y caudales necesarios para la realización de cada movimiento del ciclo



Access Now No thanks, I don't want my exclusive trial Figura 9 Ciclo de trabajo

Calculo de Parámetros  Presiones:

 Caudales:

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El caudal en las dos fases de movimiento no es el mismo; por ello se debe utilizar una bomba capaz de satisfacer las necesidades del caudal máximo, e incluir un regulador (limitador) de to An caudal para reducirlo durante la fase de Unlock avance.Access Para que este regulador sólo funcione en la fase

Exclusive 30 también limitaría el flujo en la fase de retroceso (limitador de caudal con anti retorno Day Trial

de avance se colocará en la vía de entrada del cilindro por la parte anular, y se complementará con una válvula que permita el libre paso del fluido en sentido contrario, ya que de no ser así ).

Sea cual sea el tipo de bomba a utilizar, este será accionado por un motor eléctrico a 14 50 rpm, por lo que Diseño de Circuitos Neumaticos e la cilindrada de la bomba será Hidraulicos

Access Now

Esta sería la cilindrada teórica, sin embargo, las bombas tienen un rendimiento volumétrico que se puede estimar en el 90%, por lo que la cilindrada necesaria para suministrar el caudal requerido será de 39/0.9=13.3 cm3/red

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 Motor eléctrico:

La potencia del motor eléctrico necesario para el accionamiento de la bomba se calcula según la fórmula:

Para este caso se han de realizar dos cálculos, el de la pote ncia absorbida en el avance y la del retroceso

Así pues, el motor eléctrico deberá tener un mínimo de 18CV

Figura 10 Ciclo de trabajo

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 Definir el elemento direccional.

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Al decidir la corredera del distribuidor, se han de tener en cuenta las distintas posiciones

Exclusive 30 anómalos del sistema. Las posiciones intermedias de las correderas las facilita el fabricante, y Day Trial podrían ser similares a las del dibujo anterior.

intermedias de la corredera, ya que podrían dar lugar a golpes de ariete u otros funcionamientos



Figura 11 Elementos direccionales

3. Diseño de circuitos Híbridos El circuito hibrido hace referencia a todo aquello que sea el resultado de la mezcla de dos o más elementos de diferente naturaleza o tipo. El circuito híbrido es entendido entonces como algo que no es puramente ninguno de las partes que lo compuso si no que toma elementos de todas ellas para convertirse en algo nuevo. En la neumática y la hidráulica para formar circuitos híbridos se combina con elementos electrónicos los cuales forman circuitos automatizados que en la actualidad viene cobrando vital importancia en la optimización de los procesos a nivel industrial

3.1 Circuitos electro neumáticos Consta de un circuito neumático dibujado de acuerdo con las características indicadas, más un circuito eléctrico dibujado según las especificaciones expuestas en el tomo Circuitos Electro neumáticos. La estructura de niveles dentro de circuito Electro neumáticos y en lo que hacen referencia a su circuito neumático.

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3.1.1 Métodos de Diseño de Circuitos Unlock An Los métodos de diseño que se les pueden aplicarAccess en su to construcción son los ya vistos de intuitivo,

Exclusive 30 El esquema electroneumatico es el plano de representación de todos los elementos, con los Day Trialeléctricos pueden representarse según conductos y líneas de conexión del mando. Los esquemas cascada y paso a paso.

las normas ISO y ANSI de la forma siguiente: Diseño de Circuitos Neumaticos e Hidraulicos 1. Los elementos de trabajo se dibujarán siempre en posición horizontal.

2. Los finales de carrera no se representan en su posición normal. Suelen colocarse debajo de los órganos de mando, y se dibuja una línea conAccess el numero Now en el lugar que ocupan en el circuito 3. Los circuitos se dibujan en la posición de partida, o sea, los elementos no están excitados inicialmente.

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4. Para evitar errores se numeran los distintos elementos

Figura 12 Circuito electro neumático (método intuitivo)

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Figura 13 Circuito electro neumático (método cascada)

3.1.2 Estructura de un sistema Electro neumático

Figura 14 Estructura de un sistema electroneumatico

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3.1.3 Dispositivos que participan en un sistema Electro neumático

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Figura 15 Dispositivos

3.1.4 Simbología electro neumática


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3.2 Circuitos electro hidráulicos. El circuito electrohidráulico consta de un circuito hidráulico más un circuito eléctrico. La parte de fuerza del circuito es hidráulica y la unica diferencia con los circuitos oleo hidráulicos son los pilotajes eléctricos de las electroválvulas. Estas suelen ser 5/2 que son biestables, y los detectores finales de carrera que son detectores magnéticos o de palanca o rodillo. Los métodos de diseño que se les pueden aplicar en su construcción son los semejantes a los examinados para las válvulas electro neumáticas intuitivo, cascada y paso a paso.

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3.2.1 Simbología electro hidráulica.

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Figura 18 simbologia

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Unlock Access to An  El desarrollo de sistemas neumáticos implica la adopción de varios pasos. Es sumamente

Exclusive 30 definitiva. AL preparar dicha documentación se debe considerar debidamente todas las normas y denominaciones vigentes. Day Trial importante preparar una documentación detallada para que conste en ella la versión

Diseñodecir de Circuitos e  Dentro de la hidráulica de puede que ElNeumaticos objetivo principal es el conocimiento básico Hidraulicos de la estructura interna, las propiedades y la elaboración del diseño de cada una de las

piezas que constituyen o que se componen de esta fuerza. La ingeniería de la hidráulica Access Now que se deseen hacer en la vida laboral, está constantemente pendiente en las actividades es por eso que la hidráulica es un factor muy importante para que nuestro país avance. No thanks, I don't want my exclusive trial

 Los circuitos híbridos son muy importantes al nivel industrial ya que nos permiten

automatizar los procesos y consecuentemente resultan procesos más compactos y óptimos a diferencia de los sistemas puramente neumáticos e hidráulicos. 

Los cálculos tanto en la neumática pura y el el ectro neumático no varía como también en la hidráulica no hay variación. Se va a calcular las dimensiones de las tuberías de la misma manera.

 [1] Buenache A. (2010, Julio 17). Neumática: Introducción A La Neumática, Simulación De

Elementos Neumáticos Y Aplicación En Instalación Industrial. Neumática, 1, 281. 2016, junio 12, De Simulación De Elementos Neumáticos Y Aplicación En Instalación Industrial Base de datos.  [2] Lladonosa V. & Gea Puertas J. (1998). Circuitos básicos de ciclos neumáticos y

electroneumáticos. Barcelona _ España: MARCOMBO S.A.  [3]Nicolás, A. S. (2009). Neumática práctica. Madrid: Paraninfo.  [4] Solé, A. C. (2007). Neumática e hidráulica. México, D.F.: Alfaomega.

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