Escuela Ingeniera Electromecnica

Carrera: Ingeniera en Mantenimiento Industrial

Neumtica

Informe I

Circuitos Bsicos de Neumtica

Profesor:

Ing. Osvaldo Guerrero Castro

Estudiante:

Gerald Fallas Garro 201036298

Daniel Nez Picado 201143875

Grupo: 01

I-2015

I

Tabla de contenido

Introduccin ............................................................................................................. 1 Objetivos ................................................................................................................. 2 Marco terico ........................................................................................................... 3

Neumtica ............................................................................................................ 3 Mandos neumticos ............................................................................................. 3 Vlvulas neumticas ............................................................................................ 4 Vlvulas distribuidoras ......................................................................................... 4

Nmero de posiciones...................................................................................... 4 Nmero de vas ................................................................................................ 5 Identificacin de las vas de una vlvula distribuidora ...................................... 5 Accionamientos de una vlvula ........................................................................ 6

Vlvulas de bloqueo ............................................................................................ 6 Vlvula de retencin ........................................................................................ 6 Vlvula de escape rpido ................................................................................. 7 Vlvula de aislamiento ..................................................................................... 7 Vlvula de simultaneidad ................................................................................. 8

Vlvulas de control de flujo .................................................................................. 8 Vlvula de control de flujo variable bidireccional .............................................. 8 Vlvula de control de flujo unidireccional ......................................................... 9

Actuadores neumticos ....................................................................................... 9 Cilindro de simple efecto .................................................................................. 9 Cilindro de doble efecto.................................................................................. 10

Unidad de mantenimiento .................................................................................. 11 Simbologa de los circuitos neumticos ................................................................ 12 Diagramas y funcionamiento de los circuitos ........................................................ 14

Pistn Simple efecto .......................................................................................... 14 Sale lento- entra normal ................................................................................. 14 Sale normal- entra lento ................................................................................. 15 Entra lento - sale lento ................................................................................... 16

Pistn doble efecto ............................................................................................ 17 Entra lento - sale lento ................................................................................... 17 Sale lento- entra normal ................................................................................. 18 Sale normal- entra lento ................................................................................. 19

Vlvulas especiales ........................................................................................... 20 Vlvula monoestable 5-2 ................................................................................ 20 Vlvula biestable 5-2 ...................................................................................... 21 Vlvula de escape rpido ............................................................................... 22 Vlvula de mando mediante final de carrera .................................................. 23 Control mediante vlvulas selectoras de circuito ........................................... 24 Control mediante vlvulas de final de carrera abatible. .................................. 25 Diferencia entre final de carrera abatible y final de carrera sencillo. .............. 26

Conclusiones ......................................................................................................... 27 Bibliografa ............................................................................................................ 28

II

ndice de figuras

Figura 1. Mecanismos neumticos. ......................................................................... 3 Figura 2. Nmero de posiciones de una vlvula distribuidora. ................................ 4 Figura 3. Vas de una vlvula distribuidora ............................................................. 5 Figura 4. Smbolo de vlvula distribuidora .............................................................. 5 Figura 5. Identificacin de las vas de una vlvula. ................................................. 5 Figura 6. Accionamientos de vlvulas distribuidoras. .............................................. 6 Figura 7. Vlvula de retencin con resorte. ............................................................. 7 Figura 8. Vlvula de escape rpido. ........................................................................ 7 Figura 9. Vlvula de aislamiento. ............................................................................ 8 Figura 10. Vlvula de simultaneidad. ...................................................................... 8 Figura 11. Vlvula de control de flujo variable bidireccional. ................................... 9 Figura 12. Vlvula de control de flujo variable unidireccional. ................................. 9 Figura 13. Cilindro de simple efecto. ..................................................................... 10 Figura 14. Cilindro de doble efecto. ....................................................................... 10 Figura 15. Unidad de mantenimiento. ................................................................... 11

ndice de tablas

Tabla 1. Simbologa empleada en los circuitos. .......................................................... 12

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Introduccin

El presente trabajo pretende mostrar los conceptos bsicos correspondientes a la

neumtica, adems del funcionamiento que tiene cada uno de los elementos

neumticos en un sistema, ya que es necesario conocer cada uno de estos para

poder disear un sistema de mayor complejidad.

Por otro lado de igual forma se dan los smbolos correspondientes para cada uno

de los dispositivos utilizados en los circuitos, debido a que cuando se lee un circuito

neumtico si no se conocen los smbolos no se podr entender el mismo, y por ende

no ser posible armarlo fsicamente.

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Objetivos

Comprender el funcionamiento y alambrado de circuitos neumticos sencillos

con pistn de simple efecto y su regulacin mediante una vlvula de

estrangulacin y antirretorno.

Comprender el funcionamiento y armado de circuitos neumticos sencillos

con pistn de doble efecto y su regulacin de velocidad mediante vlvulas de

estrangulacin y antirretorno.

Aprender el uso adecuado de una vlvula monoestable y sus aplicaciones

bsicas en circuitos neumticos.

Entender el uso de vlvulas biestables en aplicaciones bsicas y sus

diferencias de aplicacin y montaje respecto a una vlvula monoestable.

Formarse en la importancia y funcin de una vlvula de escape rpido y

diferenciar visualmente la diferencia de velocidad.

Disear mediante el uso de vlvulas selectoras de circuito circuitos bsicos

de control neumtico.

Alcanzar la importancia, a la automatizacin de un circuito neumtico, el uso

de vlvulas con finales de carrera mediante la solucin de problemas.

Diferenciar el uso de vlvulas con finales de carrera abatibles y finales de

carreras sencillos mediante un mismo circuito y observar el comportamiento.

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Marco terico

Neumtica

La neumtica utiliza el aire comprimido como un medio de transmisin de energa,

por medio de la cual se muevan y funcionen diferentes mecanismos. El aire al

comprimirse por medio de una fuerza, acumula energa, esta se libera cuando se le

permite al aire expandirse nuevamente. Lo anteriormente dicho responde a la ley

de los gases ideales. La neumtica convencional utiliza instrumentos neumticos

con partes mecnicas mviles.

Figura 1. Mecanismos neumticos.

Mandos neumticos

Los mandos neumticos estn conformados por elementos que dan seales, mando

y aporte de trabajo. Los elementos que controlan las seales y mando establecen

la sincronizacin que se desea entre los diferentes elementos de trabajo, estos son

las vlvulas. Para tratar la informacin de mando se utilizan elementos que

desempean funciones de control y direccin del flujo de aire comprimido.

En ocasiones el mando se puede realizar manualmente, pero en casos como por

ejemplo se tienen grandes distancias, se incorpora la electricidad para automatizar

los procesos.

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Vlvulas neumticas

Las vlvulas en sistemas neumticos regulan el paro y puesta en marcha, adems

controlan la direccin del fluido, regulan presin y caudal del fluido que es dado por

el compresor y est almacenado en el depsito.

De acuerdo a la funcin las vlvulas se dividen en:

- Vlvulas de vas o distribuidoras.

- Vlvulas de bloqueo.

- Vlvulas de presin.

- Vlvulas de caudal.

- Vlvulas de cierre.

Vlvulas distribuidoras

Esta vlvula le da la direccin al flujo de aire comprimido, para conocerla

perfectamente se deben tomar en cuenta las siguientes caractersticas:

- Posicin inicial

- Nmero de posiciones

- Nmero de vas

- Tipo de accin

- Tipo de retorno

- Caudal

Nmero de posiciones

Cantidad de maniobras o posiciones diferentes de una vlvula, en las que

permanece bajo la accin de su funcionamiento. Estas vlvulas se representan por

medio de un rectngulo, el cual est dividido en cuadros. El nmero de cuadros en

los que se divide el rectngulo representa la cantidad de posiciones de esta.

Figura 2. Nmero de posiciones de una vlvula distribuidora.

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Nmero de vas

El nmero de vas es la cantidad de conexiones de trabajo que tiene la vlvula

(entradas, salidas, escapes). El smbolo de una vlvula dice la cantidad de

posiciones y vas que eta posee, es importante mencionar que hay vas de paso y

de bloqueo.

Figura 3. Vas de una vlvula distribuidora

Figura 4. Smbolo de vlvula distribuidora

Identificacin de las vas de una vlvula distribuidora

Las vas de una vlvula distribuidora se identifican por medio de nmeros, el

significado de cada nmero se muestra a continuacin:

- No. 1: va de alimentacin de aire comprimido.

- No. 2 y No. 4: vas de salida.

- No. 3 y No. 5: vas de escape o drenaje.

- No 10., No. 12 y No. 14: vas de pilotaje, controlan la apertura y cierre de la

vlvula.

Figura 5. Identificacin de las vas de una vlvula.

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Accionamientos de una vlvula

Para activar una vlvula se tienen dos tipos de accionamientos:

- Musculares: botn, palanca, pedal.

- Mecnicos: pin, rodillo, rodillo abatible.

En las siguientes imgenes se ilustran los tipos de accionamientos de vlvulas

distribuidoras:

Figura 6. Accionamientos de vlvulas distribuidoras.

Vlvulas de bloqueo

Vlvula de retencin

Esta vlvula impide el paso de aire comprimido en un sentido, este bloqueo se

puede dar por medio de resorte, o por la propia presin que tiene el aire. En las

siguientes imgenes se ilustra este tipo de vlvula:

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Figura 7. Vlvula de retencin con resorte.

Vlvula de escape rpido

Cuando se requieren velocidades superiores a la que normalmente trabaja un pistn

cuando se acciona, se utiliza este tipo de vlvulas, ya que por medio de esta, el aire

se evacua con mayor velocidad, dado que la presin cae rpidamente en una de las

cmaras.

Figura 8. Vlvula de escape rpido.

Vlvula de aislamiento

Esta vlvula tiene tres orificios de los cuales se tienen dos entradas y una salida, al

enviarse una seal por una de las entradas, automticamente la otra es bloqueada

para que el aire fluya hacia la salida. En caso que haya una seal por cada entrada,

permanecer activa la que llegue primero a la vlvula.

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Figura 9. Vlvula de aislamiento.

Vlvula de simultaneidad

Esta vlvula posee tres vas, su funcionamiento se basa en que la salida se activar

siempre y cuando se tenga presin en las dos entradas, la seal que llegue primero

o sea menor se bloquea para dar paso a la otra. Estas vlvulas se usan para

funciones lgicas siempre teniendo como garanta que los puntos estn

presurizados.

Figura 10. Vlvula de simultaneidad.

Vlvulas de control de flujo

Vlvula de control de flujo variable bidireccional

Esta vlvula controla el flujo de acuerdo a las necesidades de aire comprimido de

un determinado proceso, el aire que llega a la vlvula es controlado por medio de

un tornillo cnico.

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Figura 11. Vlvula de control de flujo variable bidireccional.

Vlvula de control de flujo unidireccional

Est vlvula es un hibrido, ya que combina la vlvula de retencin con una vlvula

de control de flujo. Se tiene un nico cuerpo con el sistema de retencin y control

de flujo en paralelo.

Figura 12. Vlvula de control de flujo variable unidireccional.

Actuadores neumticos

La energa de presin del aire comprimido se transforma por medio de actuadores,

los cuales poseen un movimiento lineal. Un actuador neumtico consiste en un

cilindro que contiene un mbolo o pistn. Cuando se inyecta aire comprimido en el

actuador, el mismo se expande y provoca que el pistn se desplace.

Cilindro de simple efecto

En este tipo de actuador uno de los movimientos es dado por el aire comprimido, y

el otro se da por medio de la accin de un resorte que el cilindro posee para que

vuelva a su posicin original. Solo se realiza trabajo en uno de los dos sentidos.

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Algunas de las aplicaciones de este tipo de cilindros son en dispositivos de:

- corte.

- Sujecin.

- Expulsin de piezas.

Figura 13. Cilindro de simple efecto.

Cilindro de doble efecto

En este actuador los dos movimientos que tiene el vstago en el cilindro, se dan por

medio del aire comprimido. Este se usa generalmente cuando el movimiento de

avance y retroceso tienen una accin determinada.

Algunas de las aplicaciones de este actuador son:

- Apertura y cierre de puertas.

- Dispositivos de elevacin y descenso.

- Desplazamiento de rodillos.

- Dispositivos para prensas de moldeo y sujecin.

Figura 14. Cilindro de doble efecto.

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Unidad de mantenimiento

La unidad de mantenimiento es la que le da una condicin aceptable al aire

comprimido para que este ingrese a todo el sistema. Esta se conforma de los

siguientes elementos:

- Filtro.

- Regulador de presin.

- Lubricador.

Figura 15. Unidad de mantenimiento.

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Simbologa de los circuitos neumticos

En la siguiente tabla se muestra la simbologa empleada para los distintos circuitos

realizados en el laboratorio:

Tabla 1. Simbologa empleada en los circuitos.

Elemento Smbolo

Cilindro de simple efecto

Cilindro de doble efecto

Vlvula de estrangulacin y antiretorno

Vlvula direccional monoestable 3-2

con accionamiento de pulsador

Vlvula direccional monoestable 3-2

con accionamiento de botn pulsador

Vlvula direccional monoestable 3-2

con accionamiento de rodillo

Vlvula direccional monoestable 3-2

con accionamiento de rodillo abatible

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Vlvula direccional monoestable 5-2

con accionamiento de pulsador

Vlvula direccional biestable 5-2

Vlvula de escape rpido

Vlvula selectora de circuito

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Diagramas y funcionamiento de los circuitos

Pistn Simple efecto

Sale lento- entra normal

En el primer circuito se solicit que se dominara un pistn de efecto simple (1.0) en

el cual entrara normal y saliera rpido. Como se observa en el diagrama se logr

realizar la labor mediante una vlvula de mando 3-2 accionada por una palanca (1.1)

y una vlvula de estrangulamiento y anti-retorno (1.01). Su funcionamiento es el

siguiente, cuando la se conmuta la vlvula 1.1 est cambia de estado y permite el

paso de fluido a la vlvula 1.01 donde est en su posicin mostrada permite el paso

regulado de caudal, con esto el pistn 1.0 sale lentamente (segn el porcentaje de

la vlvula un 50% menos caudal del habitual) sin embargo al poner en reposo la

vlvula 1.1, el pistn libera el aire volviendo a su estado normal (en este caso

adentro) y el aire retorna por la vlvula anti-retorno que en este caso s permite el

paso de fluido en esa direccin.

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Sale normal- entra lento

Para el segundo circuito se solicit que este ms bien entrara lento y saliera normal.

Para esto se utiliz los mismos componentes con su misma designacin que en el

circuito anterior. Sin embargo la vlvula 1.01 se conect de forma inversa que en el

circuito anterior. Su funcionamiento comienza igual, al conmutar la vlvula 1.1 este

permite el paso del aire que est encuentra menor resistencia por la vlvula anti-

retorno que permite el paso en esta direccin y acciona el pistn 1.0. Luego al poner

la 1.1 en reposo de nuevo el aire que fue introducido al pistn slo tiene salida por

la vlvula de estrangulamiento lo que permite regular la velocidad de entrada del

pistn.

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Entra lento - sale lento

Para el circuito 3 se propuso el control de un pistn de efecto simple 1.0 el cual debe

realizar su funcionamiento de una forma lenta en ambas direcciones. Para esto se

utilizaron dos vlvulas de estrangulamiento y anti-retorno (1.01-1.02) y una vlvula

de mando accionada por una palanca (1.1). En este caso al conmutar 1.1 esta

permite el ingreso de aire al sistema y este encuentra en la vlvula 1.02 libre paso

por la anti-retorno, sin embargo en la 1.01 slo puede pasar por el estrangulamiento

con esto el 1.0 sale de forma lenta. Al poner en reposo 1.1 el aire del pistn busca

liberarse por lo que en 1.01 pasa por el anti-retorno pero en 1.02 slo permite el

paso por la estrangulacin. Este circuito puede ser simplificado utilizando slo una

vlvula de estrangulamiento.

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Pistn doble efecto

Entra lento - sale lento

En el cuarto circuito armado se solicit que se controlara esta vez un pistn de doble

efecto (1.0) en el cual entrara y saliera de forma lenta, esto se realiz mediante una

vlvula de control accionada por una palanca 5-2 (1.1) y dos vlvulas de

estrangulamiento y anti-retorno (1.01, 1.02) en este caso ambas vlvulas tienen la

misma direccin, en este caso particular la anti-retorno permite la salida de aire del

pistn. Su funcionamiento comienza al conmutar 1.1, esta permite el pase mediante

su salida 4 donde pasa por el estrangulamiento en 1.01 y hacer que el pistn sea

accionado. Al poner en reposo 1.1 permite el paso del aire del estrangulamiento de

1.02 y hace que el pistn vuelva ms lento.

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Sale lento- entra normal

En el quinto caso se solicit controlar la salida lenta de un pistn (1.0) y su entrada

a una velocidad normal, para esto se utiliz la misma vlvula 1.1 del ejemplo anterior

y slo la vlvula 1.01 que regula el caudal al empujar el pistn hacia su salida. AL

accionar 1.1 este hace pasar aire por el estrangulamiento de 1.01 y saca el pistn

1.0, cuando se coloca en reposo 1.1 permite el ingreso del aire por su salida 2 el

cual entra directamente al pistn y permite su velocidad normal ya que el aire en la

otra cmara permite salir por la vlvula anti-retorno.

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Sale normal- entra lento

Para el sexto circuito se solicita que ms bien el pistn salga normal pero regrese

de forma lenta. Para esto se utiliza los mismos componentes y su misma

designacin. Donde su funcionamiento es el siguiente. Al accionar 1.1 este permite

el paso de aire directo al pistn el cual sale a una velocidad normal. Sin embargo al

poner en estado de reposo a 1.1 esta permite el flujo de aire por su salida 2 la cual

se encuentra el estrangulamiento de 1.01 donde hace que el paso de aire sea ms

lento.

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Vlvulas especiales

Vlvula monoestable 5-2

Para este circuito se solicit el control de un pistn de doble efecto (1.0) que entrara

lento y saliera lento mediante vlvulas de estrangulamiento y anti-retorno (1.01,

1.02) las cuales tienen el mismo funcionamiento que el cuarto circuito de este

reporte. Ahora bien se incluy una vlvula de mando 5-2 monoestable con

accionamiento mediante aire. (1.1) y una vlvula de control 3-2 de accionamiento

de botn (1.2). En este caso se utiliz la vlvula 1.2 para conmutar la vlvula de

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mando 1.1, esta permite el paso de aire mediante su salida 4 y acciona el pistn (se

toma en cuenta las vlvulas de estrangulamiento, sin embargo ya han sido

explicadas varias veces). Al liberar el botn la vlvula 1.2 vuelve a su reposo lo cual

libera el aire de 1.1 y vuelve al estado de reposo, en este caso permite el aire por

su salida 2 y esto retrae el pistn.

Vlvula biestable 5-2

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Para este circuito se peda lo mismo que el anterior sin embargo deba ser utilizada

como 1.1 una vlvula 5-2 biestable. Para esto se debe agregar una vlvula 1.3 la

cual es una 3-2 accionada por un botn. En este caso su funcionamiento es igual

que el circuito anterior sin embargo para poder devolver el pistn 1.0 se debe

accionar 1.3 ya que la vlvula 1.1 es biestable con memoria.

Vlvula de escape rpido

En este circuito se busca comprender la funcin de la vlvula de escape rpido

(1.01), por lo cual se hace un circuito sencillo con un pistn de simple efecto (1.0)

una vlvula de estrangulamiento y anti-retorno (1.02). El funcionamiento del circuito

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es cuando la vlvula 1.1 es conmutada pasa por el estrangulamiento de 1.02 y la

seleccin del 1.01 hace que se enve el aire al pistn y el mismo sale. Cuando se

devuelve al estado de reposo 1.1 el resorte de 1.0 empieza actuar y el aire dentro

de la cmara del pistn busca la salida ms sencilla la cual es por 1.02 ya que posee

un dimetro mayor en su escape a la atmsfera.

Vlvula de mando mediante final de carrera

Como noveno circuito se solicit que un pistn de doble efecto (1.0) fuese activado

con un botn y volviese solo al estado de reposo. Para esto se utiliz una vlvula

de control 3-2 con accin de botn no sostenido (1.2), una biestable 5-2 con

accionamiento por aire (1.1) y final de carrera sencillo (1.3) tambin se agregaron

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dos vlvulas de estrangulamiento y anti-retorno (1.01, 1.02). Su funcionamiento es

el siguiente: Se conmuta 1.2 y aunque uno libere el botn la 1.1 por ser biestable

guarda su posicin, ese permite aire al pistn y el mismo sale. Ahora cuando el

pistn toca el final de carrera 1.3 este acciona la vlvula 1.1 y esto permite que 1.1

retraiga el pistn.

Control mediante vlvulas selectoras de circuito

En este circuito se solicit que cada botn pudiese activar el pistn (1.0) por lo que

se tiene 4 vlvulas 3-2 de botn no sostenido (1.1, 1.2, 1.3, 1.4) y para lograr la

equidad de dominio de los botones se utilizan tres vlvulas selectoras (1.01, 1.02,

1.03). Lo que se logr fue una analoga entre las vlvulas selectoras y compuertas

OR. Al colocarlas como se muestra en el diagrama, se logr crear una OR de 4

entradas, donde cualquiera de los botones y cualquier combinacin va a permitir

que el aire ingrese a 1.0 y este se accione.

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Control mediante vlvulas de final de carrera abatible.

En este circuito se tienen dos pistones de doble efecto (1.0, 2.0), dos vlvulas

biestables 4-2 (1.1, 1.2) dos vlvulas de final de carrera abatible 3-2 (1.3, 2.2), una

vlvula de final de carrera sencillo 3-2 (2.3) y una vlvula 2-3 con botn sin retencin

(1.2). En este caso al conmutar 1.2, acciona la 1.1 y el pistn 1.0 empieza a salir.

Cuando 1.0 toca el sensor 2.2 y este activa 2.1 haciendo que el pistn 2.0 salga.

Cuando 2.0 toca 2.3 este poner en reposo 2.1 y hace que 2.0 vuelva, con esto al

llegar a 1.3 desactiva 1.1 y el pistn 1.0 vuelve.

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Diferencia entre final de carrera abatible y final de carrera sencillo.

Para este caso se utiliz el mismo circuito anterior slo que 1.3 y 2.2 se cambian

por finales de carrera sencillos. En este caso 1.3 siempre est activo por lo que

aunque se apret el botn no puede conmutar la vlvula 1.2 por lo que el circuito no

funciona desde el principio.

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Conclusiones

- Se debe leer correctamente el circuito neumtico, ya que de esto depende el

correcto funcionamiento de los elementos que lo conforman.

- Se logr observar el funcionamiento de cada uno de los elementos

principales de un circuito neumtico.

- Es necesario identificar y conocer los smbolos de cada elemento, para

entender un circuito neumtico.

- Se debe verificar la posicin normal de los dispositivos neumticos, ya que

esta influye directamente en el funcionamiento esperado del sistema.

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Bibliografa

Bueno, A. (s.f.). Simbologa neumtica e hidrulica. Recuperado el 9 de Marzo de

2015, de

http://www.portaleso.com/portaleso/trabajos/tecnologia/neuma.ehidra/ud_si

mbologia_neu.pdf

Faletti, E. (2012). Neumtica. Recuperado el 9 de Marzo de 2015, de

http://es.calameo.com/read/0011668317a6310c60ca6

Introduccin a la neumtica. (s.f.). Recuperado el 9 de Marzo de 2015, de

http://www.microautomacion.com/capacitacion/Manual021IntroduccinalaNe

umtica.pdf

Tecnologa Neumtica Industrial. (2003). Recuperado el 9 de Marzo de 2015, de

http://www.parker.com/literature/brazil/m1001_br_neumatica.pdf