Guias de hidraulica FESTO - Ejercicios.pdf

A-1 Curso

Sección A – Curso Ejercicio 1: Torno automático Características de la bomba

A-3

Ejercicio 2: Dispositivo elevador de paquetes Características de una válvula limitadora de presión

A-7

Ejercicio 3: Prensa de embutición Resistencias hidráulicas

A-11

Ejercicio 4: Dispositivo alimentador de una calandria Cilindro de simple efecto (circuito básico)

A-15

Ejercicio 5: Horno de templado Cilindro de simple efecto (medición y cálculo)

A-19

Ejercicio 6: Control de la puerta de un horno Cilindro de doble efecto

A-23

Ejercicio 7: Dispositivo tensor Válvula de 4/3 vías con recirculación

A-29

Ejercicio 8: Puerta de almacén frigorífico Acumulador

A-33

Ejercicio 9: Estación de mecanizado giratoria Válvula reguladora de caudal y contención

A-37

TP501 • Festo Didactic

A-2 Curso

Ejercicio 10: Cabina de pintura Característica de la válvula reguladora de caudal

A-41

Ejercicio 11: Máquina grabadora Válvula reguladora de caudal unidirecional y contención

A-45

Ejercicio 12: Rectificadora de superficies Circuito diferencial

A-49

Ejercicio 13: Máquina de taladrar Regulador de presión

A-55

Ejercicio 14: Puerta de protección Sujeción hidráulica de un cilindro

A-59

Ejercicio 15: Rampa de carga de un transbordador Válvula reguladora de caudal en líneas de entrada y salida

A-63

Ejercicio 16: Carga y descarga de contenedores Carga variable

A-69

Ejercicio 17: Prensa de encolado Comparación entre regulador de presión – válvula limitadora de presión

A-73

Ejercicio 18: Dispositivo de montaje Circuito secuencial por presión, diagrama desplazamiento/paso

A-77

Ejercicio 19: Cálculos para un dispositivo de montaje Cálculo de la presión y el tiempo

A-81

Ejercicio 20: Contenedor basculante Electrohidráulica

A-85


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A-3 Ejercicio 1

Hidráulica

Tema

Torno automático

Título

Enseñar al alumno a trazar la curva característsica de una bomba

Objetivo didáctico

Dibujo del esquema del circuito hidráulico Montaje práctico del circuito Determinación de los diferentes valores medidos y su introducción en la tabla Trazado de la curva característica de la bomba Sacar conclusiones


Definición del problema


A-4 Ejercicio 1

Ejercicio

El husillo principal de un torno automáico es accionado por un motor hidráulico, mientras que para ejecutar el movimiento de avance se utiliza un cilindro hidráulico. Se ha detectado que ya no se alcanza la velocidad especificada durante el ciclo de procesamiento. Por ello, debe determinarse la curva característica de la bomba.

Croquis de situación


A-5 Ejercicio 1

HOJA DE EJERCICIO

Presión p del sistema

15

20

25

30

35

40

45

50

Caudal q

bar

Evaluación

l/min

q (l/min)

3.0

2.0

1.0

0 0

10

20

30

40

p 50 (bar) Característica de la bomba

¿Cómo cambia el caudal a medida que aumenta la presión?


Conclusión

A-6 Ejercicio 1



A-7 Ejercicio 2

Hidráulica

Tema

Dispositivo elevador de paquetes

Título

Enseñar al alumno cómo obtener las características de una válvula limitadora de presión

Objetivo didáctico

Dibujo del esquema del circuito hidráulico Montaje práctico del circuito Ajustar una presión máxima de 50 bar Establecer la presión de apertura de la válvula limitadora de presión Determinar los diferentes valores medidos e introducirlos en la tabla Trazar la curva característica presión/caudal Sacar conclusiones



A-8 Ejercicio 2

Ejercicio

Debido a cambios en el proceso de producción, a un dispositivo elevador de paquetes se le exige levantar paquetes más pesados de los usuales para los que fue diseñado. Se ha observado que la velocidad de ascenso es ahora inferior. Utilizando la característica presión/caudal de la válvula limitadora de presión, determinar a qué presión empieza la derivación del caudal de la bomba.

A



A-9 Ejercicio 2

HOJA DE EJERCICIO

Presión p de trabajo

35

40

42.5

45

47.5

50

caudal q

bar

Evaluación

l/min

p (bar) 50

45

40

35

30 0

0.5

1

1.5

2

2.5

q (l/min)

¿Qué diferencia hay entre la presión de apertura y la presión máxima?


Característica de una válvula limitadora de presión

Conclusión

A-10 Ejercicio 2



A-11 Ejercicio 3

Hidráulica

Tema

Prensa de embutición

Título

Enseñar al alumno a medir resistencias al caudal

Objetivo didáctico

Dibujo del esquema del circuito hidráulico Montaje práctico del circuito Establecer un caudal constante Medición de las resistencias al caudal Sacar conclusiones



A-12 Ejercicio 3

Ejercicio

Para dar forma a unas piezas metálicas se utiliza una prensa de embutición. Después de una modificación en el sistema hidráulico, ya no se obtiene la precisión dimensional esperada. La razón puede ser que no se alcanza la presión requerida. Utilizar un montaje de prueba especial para medir la resistencia hidráulica de los componentes utilizados.



A-13 Ejercicio 3

HOJA DE EJERCICIO

Evaluación

p2.1 = Presión antes del componente p2.2 = Presión después del componente

Componente

Válvula limitadora de presión totalmente abierta Válvula de estrangulación totalmente abierta

Caudal q l/min

Presión p2.1 bar

Presión p2.2 bar

Diferencia de presión ∆p bar

2 1

2 1

Válvula de 4/2-vías, P –> A

2

Válvula de 4/3 vías, P –> A

2

1

1

¿Cómo cambia la diferencia de presión cuando se dobla el caudal?


Conclusión

A-14 Ejercicio 3



A-15 Ejercicio 4

Hidráulica

Tema

Dispositivo alimentador de una calandria

Título

Familiarizar al alumno con las aplicaciones de una válvula de antirretorno

Objetivos didácticos

Mostrar la activación de un cilindro de simple efecto utilizando una válvula de 2/2 vías Dibujo del esquema del circuito hidráulico Montaje práctico del circuito Evaluación de este circuito




A-16 Ejercicio 4

Ejercicio

Unos rollos de papel se elevan hacia una calandria por medio de un dispositivo de elevación. El dispositivo de elevación es accionado por un cilindro de émbolo buzo (cilindro de simple efecto). Cuando se pone en marcha el grupo hidráulico, el caudal de la bomba fluye directamente hacia el cilindro. Una válvula de 2/2 vías, cerrada en posición de reposo, está dispuesta en una línea en derivación que conduce al depósito. Se utiliza una válvula de antirretorno para proteger a la bomba de la contrapresión del aceite. Por encima de la válvula de antirretorno se dispone una válvula limitadora de presión para proteger a la bomba de presiones excesivas.



A-17 Ejercicio 4

HOJA DE EJERCICIO

m

P

T Ts

M Esquema del circuito


A-18 Ejercicio 4

HOJA DE EJERCICIO

Elem. Nº

Cantidad

Descripción

Lista de componentes

Conclusión

¿Cuál es la desventaja de este circuito?



A-19 Ejercicio 5

Hidráulica

Tema

Horno de templado

Título

Familiarizar al alumno con las aplicaciones de una válvula de 3/2 vías


Mostrar cómo determinar tiempos, presiones y fuerzas durante las carreras de avance y retorno de un cilindro de simple efecto. Dibujo del esquema del circuito hidráulico Determinación de los componentes necesarios Montaje práctico del circuito Medición de la presión durante el recorrido y tiempo del recorrido para las carreras de avance y retorno Cálculo de la presión necesaria en la carrera de avance Cálculo de la velocidad y tiempo en la carrera de avance



A-20 Ejercicio 5

Ejercicio

La tapa de un horno de templado debe ser elevada por un cilindro de simple efecto. El cilindro está activado por una válvula de 3/2 vías. Para representar la carga, hay unido al vástago del cilindro un peso de 9 kg. Medir y calcular los siguientes valores: Presión durante el recorrido, resistencias y contrapresión Tiempo y velocidad de la carrera de avance



A-21 Ejercicio 5

HOJA DE EJERCICIO

Dirección

Presión de recorrido

Tiempo de recorrido

Evaluación

Carrera de avance Carrera de retroceso

Datos característicos necesarios para el cálculo: Carga aplicada: Superficie del émbolo: Longitud de la carrera: Caudal de la bomba:

FG = 90 N APN = 2 cm2 s = 200 mm q = 2 l/min

FG Presión de la carga: pL = APN pL = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Resistencia hidráulica = Presión durante el recorrido - presión de la carga pres = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

¿Qué valor tiene la contrapresión en relación con la resistencia hidráulica?


Conclusión

A-22 Ejercicio 5

HOJA DE EJERCICIO

Velocidad durante el avance :

vext =

q APN

vadv = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Tiempo del avance :

t =

s vadv

t = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Conclusión

¿Coinciden los tiempos de avance medidos con los calculados?



A-23 Ejercicio 6

Hidráulica

Tema

Control de la puerta de un horno

Título

Familiarizar al alumno con las aplicaciones de una válvula de 4/2 vías


Mostrar cómo determinar tiempos, presiones y fuerzas durante las carreras de avance y retroceso de un cilindro de doble efecto. Dibujo del esquema del circuito hidráulico Determinar los componentes necesarios Montaje práctico del circuito Medición de las presiones de avance y retroceso y tiempo de transferencia para las carreras de avance y retroceso Cálculo de la velocidades de avance y retroceso Comparación de los valores medidos y los calculados




A-24 Ejercicio 6

Ejercicio

La puerta de un horno se abre y se cierra por medio de un cilindro de doble efecto. El cilindro es activado con una válvula de 4/2 vías con muelle de retorno. Esto asegura que la puerta sólo se abre mientras la válvula está accionada. Cuando la leva de accionamiento de la válvula se libera, la puerta se cierra de nuevo.



A-25 Ejercicio 6

HOJA DE EJERCICIO

P

T

Ts

M Esquema del circuito hidráulico


A-26 Ejercicio 6

HOJA DE EJERCICIO

Evaluación

Carrera de avance

Presión de recorrido p2.1

Contrapresión p2.2

Tiempo de recorrido tadv

Contrapresión p2.1

Presión de recorrido p2.2

Tiempo de recorrido tret

Carrera de retroceso

Datos característicos para el cálculo: Superficie del émbolo: Superficie anular el émbolo: Longitud de la carrera: Caudal de la bomba:

APN = 2 cm2 APR = 1,2 cm2 s = 200 mm q = 2 l/min α =

Relación de superficies:

APN APR

α = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Velocidad en la carrera de avance: vadv =

q APN

vadv = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Tiempo de avance:

tadv =

s vadv

tadv = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Velocidad de retroceso:

vret =

q APR

vret = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Tiempo de retroceso:

tret =

s vret

tret = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


A-27 Ejercicio 6

HOJA DE EJERCICIO

Relación de velocidades: vadv = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . vret Relación de tiempos: tadv = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . tret

Comparar los tiempos y velocidades de avance y retorno con la relación de superficie. ¿Cuál es su relación?


Conclusión

A-28 Ejercicio 6



A-29 Ejercicio 7

Hidráulica

Tema

Dispositivo tensor

Título

Familiarizar al estudiante con las aplicaciones de una válvula de 4/2 vías


Mostrar cómo utilizar una válvula de antirretorno pilotada Dibujo del esquema del circuito hidráulico Determinación de los componentes necesarios Montaje práctico del circuito Medición de la presión de avance y retroceso y de la presión del sistema en todas las posiciones de la válvula Calcular el balance de potencia para circuitos con varias válvulas de 4/3 vías con diferentes posiciones centrales.



A-30 Ejercicio 7

Ejercicio

Por medio de un transportador con banda de acero, se alimentan piezas a un horno de secado. Debe ser posible controlar la banda por medio de un sistema tensor para asegurar que la banda no salda de sus rodillos. Este dispositivo consiste en un rodillo de acero articulado en un extremo y movible en el otro, arrastrado por un cilindro de doble efecto. La potencia hidráulica debe estar disponible continuamente. El sistema hidráulico debe conmutar a recirculación (caudal de la bomba en derivación/bypass) cuando la válvula distribuidora no se halla accionada. La tensión de la propia banda ejerce una contrafuerza continua sobre el cilindro. Una válvula de antirretorno pilotada se utiliza para evitar el retroceso del cilindro como resultado de las pérdidas de aceite en la válvula distribuidora. A efectos de comparación, calcular la potencia de accionamiento necesaria, primero con una válvula de 4/3 vías, recirculando en posición media y segundo con una válvula de 4/3 vías, cerrada en posición media.



A-31 Ejercicio 7

HOJA DE EJERCICIO

P

T

Ts



A-32 Ejercicio 7

HOJA DE EJERCICIO

Evaluación

Sentido

Pos. válvula

Presión sistema

Presión avance/retroceso

p2

p2.1

p2.2

Avance

Retroceso

Pos. media

Cálculo de la potencia de accionamiento:

PAN =

p ⋅ q η

PDR = Potencia de accionamiento necesaria p

= Presión del sistema suministrada por la bomba:

Máximo 50 bar

q

= Caudal de la bomba:

Constante 2 l/min

η

= Rendimiento de la bomba:

Aprox.. 0,7

Potencia de accionamiento con posición media cerrada: PDR =

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Potencia de accionamiento con posición media a recirculación: PDR =

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Conclusión

¿Cuál es la ventaja del circuito de recirculación (bypass)?



A-33 Ejercicio 8

Hidráulica

Tema

Puerta de almacén frigorífico

Título

Mostrar el uso de un acumulador hidráulico como fuente de potencia


Mostrar cómo utilizar el acumulador para disponer de potencia durante las carreras de avance y retroceso del cilindro una vez se ha detenido la bomba Dibujo del esquema del circuito hidráulico Determinar los componentes necesarios Montaje práctico del circuito Determinar el número de ciclos de trabajo posibles una vez que se ha detenido la bomba Sacar conclusiones Explicar el diseño y el modo de funcionamiento de un acumulador de diafragma Nombrar las posibles aplicaciones de un acumulador



A-34 Ejercicio 8

Ejercicio

Una pesada puerta de un almacén frigorífico se abre y cierra por medio de un cilindro hidráulico. Debe instalarse un acumulador hidráulico para permitir cerrar la puerta en caso de un fallo en la tensión eléctrica. Esto permitirá que la puerta pueda abrirse y cerrarse varias veces. Para el accionamiento del cilindro se utilizará una válvula de 4/2 vías. La válvula debe conectarse de tal forma que el vástago avance con la válvula en posición normal. En este ejemplo, no es necesario prever el paro de seguridad, que es esencial para evitar que pudieran quedar personas atrapadas por la puerta. Esta función de corte, normalmente se realiza con un dispositivo de control eléctrico que actúa sobre el sistema hidráulico.

Nota

Asegurarse de seguir las instrucciones de funcionamiento del acumulador. Una vez desconectado el sistema, no desmontar los componentes hidráulicos hasta que no se haya liberado la presión del acumulador y éste haya sido aislado del sistema de control por medio de la válvula de cierre incorporada. Es indispensable descargar la presión del acumulador a través de la válvula reguladora de caudal.



A-35 Ejercicio 8

HOJA DE EJERCICIO

A

B

P

T

T

P

P

T

P

T

Ts



A-36 Ejercicio 8

HOJA DE EJERCICIO

Evaluación

Presión del sistema

Apertura

Cierre

20 bar 50 bar

Conclusión

¿Cuál es el efecto de instalar un acumulador en este circuito?

Explicar el diseño y la función de un acumulador de diafragma:

Nombrar ejemplos y aplicaciones de los acumuladores.



A-37 Ejercicio 9

Hidráulica

Tema

Estación de mecanizado giratoria

Título

Familiarizar al alumno con la utilización de una válvula reguladora de caudal de 2 vías


Mostrar cómo montar un circuito de contención Comprender el esquema de un circuito hidráulico Montaje práctico del circuito Puesta a punto de un circuito con una válvula reguladora de caudal y contención Ajuste y medición de las presiones de entrada y salida y tiempo de recorrido del cilindro Comparación de los tiempos de avance del cilindro para varias presiones de entrada y salida



A-38 Ejercicio 9

Ejercicio

Varios cabezales de una estación de mecanizado giratoria están accionados por un grupo hidráulico. Dado que los cabezales se activan y desactivan, producen fluctuaciones de presión en el circuito hidráulico. Este efecto será estudiado en la estación de taladrado. Las fluctuaciones de la presión y las fuerzas de tracción creadas durante el mecanizado no deben afectar al avance del cabezal de taladrado. Debe utilizarse una válvula reguladora del caudal para asegurar una velocidad de avance regular y ajustable, mientras que debe utilizarse una válvula limitadora de presión como válvula de contención para compensar las fuerzas de tracción.



A-39 Ejercicio 9

HOJA DE EJERCICIO

A P

T

P

A

B

P

T

P

T P

T Ts



A-40 Ejercicio 9

HOJA DE EJERCICIO

Evaluación

Medir lo siguiente: p2.1 p2.2 p2.3 t →

= = = =

Presión Presión Presión Tiempo

p2.1

Fluctuación de la presión de entrada

Conclusiones

p2.2

p2.3

50 bar

10 bar

40 bar

10 bar

30 bar

10 bar

20 bar

10 bar

10 bar

10 bar

p2.1

Fluctuación de la presión de salida

antes de la válvula reguladora de caudal después de la válvula reguladora de caudal en la válvula de contención de avance del cilindro

p2.2

p2.3

50 bar

10 bar

50 bar

20 bar

50 bar

30 bar

50 bar

40 bar

50 bar

50 bar

t→

t→

¿Cómo cambia el tiempo de recorrido cuando varían las presiones en la entrada y la salida?



A-41 Ejercicio 10

Hidráulica

Tema

Cabina de pintura

Título

Mostrar cómo trazar la curva característica para una válvula reguladora de caudal de 2 vías


Mostrar cómo hacer una comparación entre una válvula reguladora de caudal de 2 vías y una válvula de estrangulación del caudal Dibujo del esquema del circuito hidráulico Montaje práctico del circuito Medición de la presión y el caudal Trazado de la característica de la válvula reguladora de caudal de 2 vías Comparación con una válvula estranguladora



A-42 Ejercicio 10

Ejercicio

Una cinta transportadora alimenta piezas a una cabina de pintura. La cinta es accionada por un motor hidráulico. Debido a cambios en el proceso de producción, el peso de las piezas que pasan por la cabina de pintura ha cambiado. Sin embargo, la velocidad de la cinta transportadora debe ser la misma que antes. Debe determinarse si esto puede conseguirse instalando una válvula reguladora de caudal y, si es así, cuál es el tipo adecuado.



A-43 Ejercicio 10

HOJA DE EJERCICIO

Evaluación

Medir lo siguiente: p2.1 p2.2 qTWFCV qTV

= = = =

Presión antes de la válvula Presión después de la válvula Caudal a través de la válvula reguladora de caudal de 2 vías Caudal a través de la válvula estranguladora

p2.1

p2.2

qFCV

qTV

50 bar

10 bar

2 l/min

2 l/min

50 bar

20 bar

50 bar

30 bar

50 bar

40 bar

50 bar

50 bar

p2.1

p2.2

qFCV

qTV

50 bar

10 bar

2 l/min

2 l/min

40 bar

10 bar

30 bar

10 bar

20 bar

10 bar

10 bar

10 bar


Fluctuación de la presión de carga


A-44 Ejercicio 10

HOJA DE EJERCICIO

q (l/min)

3.0

2.0

1.0

0 0

10

20

30

40

p 50 (bar)

Característica de la válvula reguladora de caudal

Conclusiones

¿Cuál es la válvula adecuada para esta aplicación y porqué?


A-45 Ejercicio 11

Hidráulica

Tema

Máquina grabadora

Título

Familiarizar al estudiante con la utilización de una válvula reguladora de caudal unidireccional


Explicar las diferencias entre una válvula reguladora de caudal y una válvula de estrangulación, basándose en una aplicación concreta Dibujo del esquema del circuito hidráulico Montaje práctico del circuito Puesta a punto de un circuito con una válvula reguladora de caudal unidireccional y una de contención Ajuste y medición de las presiones de entrada y salida y del tiempo de avance del cilindro Comparación de los tiempos de avance con los del Ejercicio 9



A-46 Ejercicio 11

Ejercicio

Para grabar símbolos sobre una tira de metal, se utiliza una máquina especial. La tira se alimenta a la grabadora con un tiempo de ciclo ajustable. La velocidad de descenso de la estampa debe poder variarse. El movimiento de elevación o retroceso siempre debe ejecutarse rápidamente. Para controlar la velocidad de la estampa, se utiliza una válvula reguladora del caudal unidireccional, mientras que para evitar que el peso de la estampa haga descender el vástago del cilindro, se utiliza una válvula limitadora de presión como contención. Para el movimiento de subida y bajada se utiliza una válvula de 4/2 vías.



A-47 Ejercicio 11

HOJA DE EJERCICIO

B P

T A

A

B

P

T

P

T

P

T Ts



A-48 Ejercicio 11

HOJA DE EJERCICIO

Evaluación

Medir lo siguiente: p2.1 p2.2 p2.3 t →

= = = =

Presión Presión Presión Tiempo p2.1


Conclusiones

la entrada de la válvula reguladora de caudal la salida de la válvula reguladora de caudal la válvula de contención avance del cilindro p2.2

p2.3

50 bar

10 bar

40 bar

10 bar

30 bar

10 bar

20 bar

10 bar

10 bar

10 bar

p2.1

Fluctuación de la presión de salida

en en en de

p2.2

p2.3

50 bar

10 bar

50 bar

20 bar

50 bar

30 bar

50 bar

40 bar

50 bar

50 bar

t→

t→

¿Cómo cambia en tiempo de avance cuando varían las presiones en la entrada y en la salida?

¿Cuál es la diferencia entre este circuito y el de la válvula reguladora de caudal de 2 vías (véase ejercicio 9), y cuál es la razón de ello?


A-49 Ejercicio 12

Hidráulica

Tema

Rectificadora de superficies

Título

Familiarizar al alumno con el diseño y modo de funcionamiento de un circuito diferencial


Explicar la influencia de presiones, fuerzas, velocidades y tiempos de recorrido Comprensión del esquema de un circuito hidráulico Montaje práctico del circuito Medición de los tiempos y de las presiones de avance y retroceso Cálculo de las relaciones de superficies y fuerzas Cálculo del caudal a través de la válvula reguladora Comparación de este circuito con el del ejercicio 6



A-50 Ejercicio 12

Ejercicio

La mesa de una rectificadora de superficies es accionada por un cilindro hidráulico. Dado que se exige que la velocidad sea la misma en ambos sentidos, debe diseñarse el circuito hidráulico de forma que compense la diferencia de volumen de las dos cámaras del cilindro. Se sugiere un circuito diferencial con válvula de 3/2 vías y válvula reguladora del caudal para el ajuste de la velocidad.



A-51 Ejercicio 12

HOJA DE EJERCICIO

p

p

2.1

2.2

A

T

P

A

P

P

p

2

T

P

T Ts



A-52 Ejercicio 12

HOJA DE EJERCICIO

Evaluación

Medir lo siguiente: p2.1 p2.2 p2 t →

= = = =

Presión Presión Presión Tiempo

en el lado del émbolo del cilindro en el lado del vástago del cilindro del sistema = 50 bar de avance del cilindro , aprox. 4 s

Dirección

p2.1

p2.2

t

Carrera de avance Carrera de retroceso

Tabla de valores

Dimensiones del cilindro: Superficie del émbolo: APN = 2 cm2 Superficie anular del émbolo: APR = 1.2 cm2 Carrera del cilindro: s = 0.2 m α =

Relación de superficies:

APN APR

= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . tadv tret

Relación de tiempos:

= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Relación de fuerzas:

APN ⋅ p2.1 F1 = F2 APR ⋅ p2.2 = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Caudal durante la carrera de avance: Lado del émbolo:

qPN = APN ⋅

s tadv

= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lado anular del émbolo:

qPR = APR ⋅

s tadv

= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .


A-53 Ejercicio 12

HOJA DE EJERCICIO

Componente de la válvula reguladora de caudal: qFCV = qPN − qPR = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Caudal durante la carrera de retorno: Lado anular el émbolo:

s qPR = APR ⋅ tret

= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cuando se activa la válvula de 3/2 vías, hay la misma presión en ambas conexiones del cilindro ¿Por qué avanza el cilindro?

Durante la carrera de avance, las presiones en las dos cámaras del cilindro son diferentes. Por qué el émbolo avanza a pesar de que la presión de avance es inferior a la presión de retroceso?

¿Qué fuerza puede ejercer el cilindro durante su carrera de avance?


Conclusiones

A-54 Ejercicio 12

HOJA DE EJERCICIO

¿Cuál es la diferencia entre este circuito diferencial y un simple circuito de control de un cilindro (como por ejemplo, el del ejercicio 6)? 1. ¿Cuáles son los factores que controlan la velocidad del avance vadv? 2. ¿Cual es el valor de la velocidad de retroceso vret en comparación con la velocidad de avance v adv? 3. ¿Cuáles son los factores que controlan el tiempo de la carrera de avance tadv? 4. ¿Cual es el valor del tiempo de retorno tret en comparación con el tiempo de avance tadv?

Circuito simple

Circuito diferencial

1. Velocidad avance vadv 2. Velocidad retroceso vret 3. Tiempo de avance tadv

Comparación

4. Tiempo de retroceso tret

¿Qué relación de superficies produce unas velocidades de avance y de retroceso idénticas (utilizando un circuito diferencial)?


A-55 Ejercicio 13

Hidráulica

Tema

Máquina de taladrar

Título

Enseñar a los alumnos a diseñar un circuito de control con presión de salida reducida


Explicar el modo de funcionamiento de un regulador de presión de 3 vías Dibujo del esquema del circuito hidráulico Montaje práctico del circuito Medición de las presiones de avance y de retroceso Establecimiento de una presión de contención Evaluación del efecto de utilizar un regulador de presión



A-56 Ejercicio 13

Ejercicio

Para taladrar unas piezas huecas se utiliza una máquina taladradora. Las piezas se sujetan hidráulicamente en un tornillo de accionamiento hidráulico. Debe ser posible reducir la presión de sujeción para adaptarlo al diseño de la pieza. También debe ser posible variar la velocidad de cierre por medio de una válvula reguladora de caudal unidireccional.

B

A Croquis de situación


A-57 Ejercicio 13

HOJA DE EJERCICIO

Evaluación

Medir lo siguiente: p2.1 = Presión antes de la válvula reguladora de caudal p2.2 = Presión antes del cilindro p2.3 = Presión después del cilindro Estudiar la presión en los siguientes casos: 1. Durante la carrera de avance del cilindro 2. Émbolo en posición final con presión p2.2 = 15 bar 3. Durante el avance con presión de contención p2.3 = 20 bar 4. Émbolo en posición final 5. Durante el avance con la válvula de interrupción cerrada 6. Émbolo en posición final con la válvula de interrupción cerrada p2.1

p2.2

p2.3

1. Carrera de avance 2. Posición final 3. Carrera de avance con contención 4. Posición final 5. Carrera de avance con regulador pres. 6. Posición final

Carrera de avance

p2.1

p2.2

p2.3

1. Carrera de retroceso 2. Posición final 3. Carrera de retroceso con contención 4. Posición final 5. Carrera de retroceso con regulador pres. 6. Posición final

Carrera de retroceso


A-58 Ejercicio 13

Conclusiones

HOJA DE EJERCICIO

¿Cuándo es adecuado utilizar un regulador de presión?

¿Qué posibles ventajas pueden derivarse de la utilización de un regulador de presión?


A-59 Ejercicio 14

Hidráulica

Tema

Puerta de protección

Título

Familiarizar al alumno con un circuito para el bloqueo hidráulico de una puerta de protección


Mostrar la diferencia comparando circuitos con y sin contención Dibujo del esquema del circuito hidráulico Montaje práctico del circuito Medición del tiempo de avance del cilindro con y sin carga y con y sin contención Comparación y evaluación de los resultados



A-60 Ejercicio 14

Ejercicio

Para abrir y cerrar una puerta de protección de un horno se utiliza un cilindro de doble efecto. El cierre debe realizarse se forma regular y a una velocidad constante regulable. La velocidad se ajusta por medio de una válvula reguladora de caudal unidireccional. Debe disponerse una válvula limitadora de presión para crear la contención y evitar que la pesada puerta tire del vástago del cilindro durante la operación de cierre.



A-61 Ejercicio 14

HOJA DE EJERCICIO

m

p

p

2.1

2.2

B

A A

B

P

T

p

2

P

T

P

T Ts



A-62 Ejercicio 14

HOJA DE EJERCICIO

Evaluación

Medir lo siguiente: t→ p2.1 p2.2 p2

= = = =

Tiempo Presión Presión Presión

de avance del cilindro del cilindro durante el avance del cilindro durante el retroceso del sistema

Ahora debe modificarse la carga aplicada y la contención. Los ajustes iniciales deben ser tales que se alcance un tiempo de avance de 5 s con una presión del sistema de 50 bar pero sin una carga aplicada o una contención. A continuación debería establecerse una contrapresión de contención de 10 bar.

Nota

Al desmontar el circuito, asegurarse de que no queda fluido atrapado (p2.2 = 0 bar).

Carga y contención Sin carga ni contención

p2

p2.1

p2.2

50 bar

t→ 5s

Con carga sin contención Con carga y contención

10 bar

Sin carga con contención

10 bar

Tabla de valores

Conclusiones

¿Cómo varía el tiempo de avance cuando cambia la carga?

¿Cuál de los circuitos es el más adecuado?


A-63 Ejercicio 15

Hidráulica

Tema

Rampa de carga de un transbordador

Título

Familiarizar al alumno con un circuito de control de la velocidad con una carga de tracción


Comparar circuitos con válvulas reguladoras de caudal en la entrada y en la salida respectivamente Dibujo del esquema del circuito hidráulico Montaje práctico del circuito Medir el tiempo y las presiones de avance y retroceso con las válvulas reguladoras de caudal en la entrada y en la salida respectivamente Comparación y evaluación de resultados



A-64 Ejercicio 15

Ejercicio

La rampa de carga de un transbordador debe poder adoptar diferentes alturas. La rampa sube y baja por medio de un cilindro hidráulico. Este movimiento debe realizarse suavemente y a velocidad constante. Para ajustar la velocidad debe utilizarse una válvula reguladora de caudal. Esta debe instalarse de tal forma que impida que se creen presiones excesivas en el sistema.



A-65 Ejercicio 15

HOJA DE EJERCICIO

m

p

p

2.2

2.1

A

B

P

T

P

p

2

T

P

T Ts

M


Esquema del circuito hidráulico, con contención y válvula reguladora de caudal en la línea de entrada

A-66 Ejercicio 15

HOJA DE EJERCICIO

Evaluación

Medir lo siguiente: t→ p2.1 p2.2 p2

= = = =

Tiempo Presión Presión Presión

de avance del cilindro de avance del cilindro de retroceso del cilindro del sistema

Variar lo siguiente: Carga aplicada Contención Regulación del caudal en las líneas de entrada y salida

Ajustes: Primero, sin carga ni contención aplicadas y con la válvula reguladora de caudal en la línea de entrada, realizar los ajustes para obtener un tiempo de avance de t –> = 5 s con una presión del sistema de p2 = 50 bar. A continuación establecer una presión de contención de p2.2 = 10 bar. Seguidamente utilizar una válvula reguladora de caudal en la línea de salida para crear una contención.

Nota

Al desmontar el circuito, asegurarse de que no queda atrapado fluido a presión (p2.2 = 0).


A-67 Ejercicio 15

HOJA DE EJERCICIO

Carga y contención Sin carga ni contención

p2

p2.1

p2.2

50 bar

t→ 5s

Con carga y sin contención Con carga y contención

10 bar

Sin carga con contención

10 bar

Carga Sin carga

p2

p2.1

p2.2

50 bar

Con carga

¿Cómo cambia el tiempo de recorrido al variar la carga?

¿Cuál de los circuitos es el más adecuado?


Válvula reguladora de caudal en la línea de entrada

t→ 5s

Válvula reguladora de caudal en la línea de salida

Conclusiones

A-68 Ejercicio 15


A-69 Ejercicio 16

Hidráulica

Tema

Carga y descarga de contenedores

Título

Desarrollar un circuito hidráulico para un cilindro de doble efecto sujeto a variaciones de carga

Objetivo didáctico

Trazar el esquema del circuito Montaje práctico del circuito Puesta a punto del sistema de control Descripción del modo de funcionamiento del circuito de control



A-70 Ejercicio 16

Ejercicio

La carga y descarga de contenedores sobre una plataforma de transporte se realiza utilizando dos cilindros de doble efecto. Cada cilindro está sujeto a diferentes cargas – de tracción durante la descarga y de compresión durante la carga. El contenedor debe subir y bajar a una velocidad lenta y constante. Por lo tanto, cada cilindro debe contenerse hidráulicamente en ambos sentidos.



A-71 Ejercicio 16

HOJA DE EJERCICIO

A

B

P

T

P

T P

T Ts



A-72 Ejercicio 16

HOJA DE EJERCICIO

Conclusión

¿Cómo se realiza la contención hidráulica en ambos lados?


A-73 Ejercicio 17

Hidráulica

Tema

Prensa de encolado

Título

Enseñar al alumno cómo especificar la presión para un cilindro de doble efecto


Mostrar cómo decidir entre una válvula limitadora de presión o un regulador de presión Dibujo del esquema del circuito hidráulico Montaje práctico del circuito Medición y comparación de la presión del sistema, presión de recorrido y presión final Evaluación de la viabilidad de una válvula limitadora de presión y de un regulador de presión



A-74 Ejercicio 17

Ejercicio

Para adherir láminas o letras en paneles de madera o de plástico, se utiliza una prensa de encolado. La presión de trabajo debe poder ajustarse según el material y adhesivo utilizados y debe poder mantenerse durante largo tiempo mientras la válvula distribuidora se halle activada. Desarrollar y comparar dos circuitos. El primero debe utilizar un regulador de presión de 3 vías para ajustar la presión de la prensa, mientras que el segundo debe incorporar una válvula limitadora de presión conectada en la línea de recirculación para este fin. En ambos casos debe utilizarse una válvula de 4/3 vías para su activación.



A-75 Ejercicio 17

HOJA DE EJERCICIO

p

p

2.2

2.2

A

P

T

P

A

T

B

P

A

T

P

P

p

B

T

P

p

2

2

T

P

T

T

P

T

Ts

M

Ts

M

Esquema del circuito hidráulico


A-76 Ejercicio 17

HOJA DE EJERCICIO

Evaluación

Realizar los siguientes ajustes: p2 = Presión del sistema p2.2 = Presión antes del cilindro

Conclusiones

= 50 bar = 30 bar

¿Con qué circuito varía la presión del sistema a medida que avanza el cilindro?

¿Cuándo es ventajosa la utilización de la válvula limitadora de presión?


A-77 Ejercicio 18

Hidráulica

Tema

Dispositivo de montaje

Título

Familiarizar al alumno con un circuito de secuencia de presión


Enseñar al alumno cómo trazar un diagrama de desplazamiento/paso Desarrollar el esquema del circuito hidráulico Trazar el diagrama desplazamiento/paso Montaje práctico del circuito Puesta a punto sistemática ajustando la presión y el caudal



A-78 Ejercicio 18

Ejercicio

Se utiliza un dispositivo de montaje para unir dos piezas por presión para su posterior taladrado. El cilindro A presiona la pieza en el cuerpo. Esta operación debe realizarse lentamente y a velocidad constante. Cuando la presión en el cilindro A ha alcanzado 20 bar (pieza prensada en su lugar), se taladra un agujero en la pieza y en el cuerpo. La broca es accionada por un motor hidráulico. Después de la operación de taladrado, la broca de detiene y retrocede. El cilindro A solamente retrocede cuando la broca ha salido del cuerpo.

A



A-79 Ejercicio 18

HOJA DE EJERCICIO

T

T

P

P

A

B

P

T

P

T

P

T Ts



A-80 Ejercicio 18

HOJA DE EJERCICIO

Diagrama desplazamiento/paso

Conclusiones

¿Cuáles son los puntos a observar cuando se pone a punto el circuito de control? 1. 2. 3. 4. 5. 6.


A-81 Ejercicio 19

Hidráulica

Tema

Cálculos para un dispositivo de montaje

Título

Enseñar al alumno a calcular las fuerzas asociadas a un cilindro de doble efecto


Que el alumno pueda calcular el tiempo de avance del émbolo de un cilindro Escritura de la descripción del problema Cálculo de la fuerza de prensado-montaje Cálculo del tiempo de prensado-montaje



A-82 Ejercicio 19

Ejercicio

Para unir piezas para su taladrado conjunto, se utiliza un dispositivo de montaje por presión. La secuencia de funcionamiento se describe en el ejercicio 18. Nuestro objetivo aquí es verificar matemáticamente la operación de prensado del cilindro A. Determinar la fuerza de prensado-montaje utilizando los datos facilitados. Observar que, mientras que se dispone de la presión de prensado-montaje en las especificaciones, las resistencias de los conductos y de la válvula distribuidora provocan una fuerza de oposición que actúa en la cámara anular del lado del vástago, reduciendo así la fuerza disponible. El caudal se mantiene constante por medio de un regulador de caudal. Este dato, junto con la carrera del cilindro, se utilizan para calcular el tiempo de recorrido para la operación de prensado-montaje.

A



A-83 Ejercicio 19

HOJA DE EJERCICIO

Datos característicos del sistema de control: Cilindro: Diámetro del émbolo Diámetro del vástago Carrera

D = 50 mm d = 25 mm s = 250 mm

Sistema hidráulico: Caudal Presión de prensado-montaje Contrapresión

q = 5 l/min p1 = 50 bar p2 = 6 bar

Evaluación

Diagrama esquemático


A-84 Ejercicio 19

HOJA DE EJERCICIO

Fuerza del émbolo:

Contrafuerza:

F1 = APN ⋅ p1

F2 = APR ⋅ p2

Fuerza de prensado-montaje:

F = F1 − F2

Tiempo de prensado-montaje:

t =

V q


A-85 Ejercicio 20

Hidráulica

Tema

Contenedor basculante

Título

Familiarizar al alumno con un circuito electrohidráulico

Objetivo didáctico

Desarrollo de los esquema de los circuitos eléctrico e hidráulico Montaje del sistema de control



A-86 Ejercicio 20

Ejercicio

Una cinta transportadora traslada virutas hacia un contenedor basculante. Cuando el contenedor está lleno, se vacía en una caja. Para ello se utiliza un cilindro de simple efecto accionado por una electroválvula de 4/3 vías. El vástago del cilindro se halla extendido mientras el contenedor se halla en posición de recibir las virutas. Para poder detener el grupo hidráulico durante este tiempo, el émbolo del cilindro debe protegerse por medios hidráulicos, contra un retroceso imprevisto (causado por las fugas de la válvula). La activación eléctrica de la válvula debe controlarse manualmente, es decir, el cilindro debe moverse solamente cuando se accionan los pulsadores "Subir" o "Bajar".



A-87 Ejercicio 20

HOJA DE EJERCICIO

P

T P

T

Ts



A-88 Ejercicio 20

HOJA DE EJERCICIO

1

2

3

4

+

K1

K1

K2

Y1

K2

Y2

_

Esquema del circuito eléctrico

Conclusiones

S1 = Pulsador "Subir" S2 = Pulsador "Bajar"

¿Qué medidas aseguran que el cilindro mantiene su posición y que no se mueve, incluso en el caso que se accionaran accidentalmente ambos pulsadores de "Subir" y Bajar"?



B-1 Fundamentos

Sección B – Fundamentos Los fundamentos teóricos del equipo de formación en Hidráulica se hallan en el manual de estudio TP-501, nº de artículo 093287

Hidráulica

PN 093287

Nivel básico TP 501


Guias de hidraulica FESTO - Ejercicios.pdf

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