UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER SANTANDER ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA
POTENCIA FLUIDA - GRUPO E3 23 DE FEBRERO DEL 2015, II SEMESTRE ACADÉMICO DE 2014 2014
DIEGO ENRIQUE PINZON ABRIL 2101630
CARLOS AUGUSTO ORTIZ ORTIZ 2102185
.
SEGUNDO TALLER BOMBAS Y MOTORES HIDRAULICOS
INTRODUCCIÓN La realización de este trabajo es con la finalidad de complementar nuestros conocimientos hidráulicos y entablar nuevas bases a lo largo de la materia para la creación como Ingeniero Mecánico. Lo importante al enfatizar en lo referente a actuadores rotativos, como lo son los motores hidráulicos, es la capacidad que cada quién adquiere para resolver problemas y la posibilidad de enfrentarse a la vida laboral analizando y comprendiendo el funcionamiento de los distintos sistemas hidráulicos ganando experiencia y confianza en si mismo.
DESARROLLO DEL TALLER
Un levantador de carga que está trabajando con dos motores en paralelo, el cual se desea seleccionar el sistema hidráulico que produzca una aceleración tal que al cabo de alcance una velocidad de durante el ascenso de la carga. La presión de ajuste de la contrabalance es de , se cuenta con dos motores
*+
hidráulicos
con
(capacidad volumétrica). Asuma la caída de presión para la direccional de (por cada una de sus vías) y en los anti retornos de constantes.
Hallar:
de carga permitida por el sistema hidráulico. Hallar la potencia consumida durante la fase de ascenso de la carga en estado estable sabiendo que el motor eléctrico gira a Hallar la potencia consumida durante el
SOLUCIÓN
̇
descenso de la carga.
Datos:
* +
Al multiplicarlos por la relación de la caja para saber las rpm del motor eléctrico:
Como el caudal de la bomba tiene un 10% adicional del caudal de ascenso según los datos del problema:
Ya que el par de motores son fijos, por ende su torque permanece constante, y con la presión de la contrabalance de y el motores de
Presiones en la contra balance seria la presión 2 + el pilotaje de la presión 1 por el
Hallamos la presión de la bomba teniendo en cuenta la caída de presión por DCV
Hallamos la tensión en el cable
2. Una transmisión hidráulica se utiliza para elevar ; para ello se utiliza un tambor de radio de giro inercial de y peso se desea que la transmisión suministre potencia en un rango de velocidades de al motor motriz (Hp=cte). Presión de precarga presión máxima , eficiencia volumétrica 90%, eficiencia de arranque para motores 75%; eficiencia de la caja reductora 95%. Hallar: Capacidad volumétrica máxima de la bomba Cb y Cm de los motores. Torques de trabajo y sus respectivas presiones de salida. Calcular Hp del motor eléctrico
Válvula direccional función cumple
DATOS
de
control
que
Procedemos malacate
Y así
*+ * + a
calcular
la
velocidad
angular
=
Sumatoria de momentos en el eje
Con tres ecuaciones, tres incógnitas, hallamos
del
3. Un equipo móvil tiene tres bombas hidráulicas: La bomba A es de pistones de
SOLUCIÓN
desplazamiento variables, trasmisión hidrostática la cual suministra flujo en un circuito cerrado. Esta bomba tiene un
*+
y la velocidad de rotación ejercida es
de
La bomba de precarga tiene una capacidad
+ * *+ *+ *+ volumétrica
esta bomba contiene una válvula de alivio de como presión de precarga. La bomba B es de engranajes de desplazamiento fijo con centro tándem con bomba A con
′′
con
′′
′′
* +
La bomba C es un sistema auxiliar a través de trasmisión de poleas con
con
La bomba B y C manejan
circuitos abiertos. El equipo móvil tiene un depósito de aceite construido con una lámina de de espesor las medidas La y
Los subsistemas y las líneas hidráulicas están separados y un 50 % del calor de la Línea B-C se disipa en ambiente, el resto va a tanque. Los requerimientos de la bomba B fueron medidos y la presión promedio es de pero tiene un requerimiento de sobrepresión de que ocurre durante un 10% del ciclo.
Se asume 100% pérdidas, todo se convierte en calor y va a tanque.
Los requerimientos de la bomba C fueron medidos y la presión promedio es de pero tiene un requerimiento de sobrepresión de que ocurre durante un 20% del ciclo.
* +
Para hallar el
Como el 50% del calor se disipa por las mangueras:
* +
Para hallar el
Como el 50% del calor se disipa por las mangueras:
Para hallar el calor total generado que va a tanque sumamos el calor generado hallados anteriormente:
Hallamos el coeficiente global de trasmisión
* + * + ̇ ̇ ̇ ̇ ̇ ) (̇ ̇
Dado este resultado procuro buscar un intercambiador de calor ya sea enfriado por agua o enfriado por aire que pueda extraer el calor sobrante para así evitar calentamiento en el sistema hidráulico y posibles daños en los componentes del sistema.
Componentes Área f Bomba A
2,5
Bomba B
1,79
Motor
1,09
Cilindro 1
1,86
Cilindro 2
2,81
cilindro 3
6,63
D.C.V
1,25
Hallar:
Calcular el calor generado total. Calcular el calor total disipado por los componentes y la tubería. Si en el depósito, el área del tanque es 29 determine la CAP de un intercambiador de calor para disipar el calor remanente.
4. Un equipo móvil retroexcavadora tiene
de tubería de acero de de diámetro externo. Esta tubería conecta bombas, actuadores y motores hidráulicos. La bomba A es una unidad en tándem de desplazamiento variable con una El circuito posee una bomba B de engranajes acoplada al eje con .
La bomba de precarga perteneciente a la bomba principal A, tiene y una válvula de alivio tarada .( El tanque va a ). La presión de carcasa de la bomba A es y tanto bomba A como bomba B tienen La presión promedio operativa del circuito cerrado en A es . La presión promedio operativa del circuito B es 600 Psi. Asumir que el 25% de la bomba de precarga esta comandado por perdida de flujo. El remanente porcentaje de flujo remplaza las pérdidas del circuito principal.
DATOS
+ * U=
SOLUCIÓN
El calor generado por la bomba A no entra al tanque porque es un circuito cerrado
Hallamos los calores generados por los sistemas hidráulicos:
Hallamos el calor disipado por los componentes, tuberías y tanque:
[ ]
[ ] [ ]
Dado este resultado se intenta buscar un intercambiador de calor ya sea enfriado por agua o enfriado por aire que pueda extraer el calor. Preferiblemente con caudal de 34 GPM para poder suplir la demanda de calor sin generar riesgos en el sistema hidráulico.
5. Un equipo móvil tiene dos hidrotransmisiones, una de ellas está encargada de impulsar el minicargador y la otra se usa para mover el brazo. Un motor diesel a y maneja los ejes de la bomba A y bomba B. Especificaciones: La hidrotransmision A es de desplazamiento variable el remanente porcentaje (75%) reemplaza las perdidas.
* + La Hidrotransmision B
Asuma un 25% del calor generado total se disipa por tuberías, componentes, equipos, etc.
DATOS
* + U=
SOLUCIÓN
Hallamos los calores generados por los sistemas hidráulicos:
Como los componentes como válvulas, mangueras etc. disipan el 25% del calor total generado, el nuevo calor es:
Hallar
Hallar calor total generado por las dos hidrotransmisiones. Diseñar un tanque con una capacidad igual a cuatro veces el total del flujo de las bombas. Calor total disipado por el sistema y comprobar si el sistema hidráulico requiere de un intercambiador de calor.
Procedemos hallar el diseño óptimo del despreciando la parte superficial del tanque.
tanque
a
2a 3a
2a
3a a
Por lo tanto como el tanque que se diseño es capaz de extraer el calor generado por los componentes hidráulicos, es innecesaria la implementación de un intercambiador de calor.
6. Para el Sistema Hidráulico que alimenta un cilindro pistón posee las siguientes características: Diámetro del cilindro Carrera del cilindro Velocidad requerida por cilindro de . Presión máxima de Presión media del circuito de .
3a
2a
a
Por lo tanto el diseño óptimo es el tanque tipo tres ya que tengo una mayor área superficial para extraer el calor generado por los sistemas hidráulicos.
Hallar
El acumulador indicado para suplir la operación.
Acumulador
Máximo Capacidad Coeficiente [Lts] descarga [Lts/s]
HN 210
80
15
Como criterio de diseño asumimos que el volumen del tanque es 3 o 4 veces el caudal del fluido que circula por el sistema hidráulico.
HN 211
160
20
HN 212
160
40
SOLUCIÓN Empezamos a calcular el volumen de aceite que el cilindro tiende a llenar.
Volumen de aceite adicional por compresibilidad
Volumen total de aceite que debe suministrar
Procedemos a revisar las alternativas
No cumple con los requerimientos del sistema.
No cumple con los requerimientos del sistema.
La alternativa tres sería la mejor opción parel sistema hidráulico que estamos trabajando.
