Guias de hidraulica FESTO - Soluciones.pdf

C-1 Soluciones

Sección C – Soluciones

Solución 1: Torno automático

C-3

Solución 2: Dispositivo elevador de paquetes

C-5

Solución 3: Prensa de embutición

C-9

Solución 4: Dispositivo alimentador de una calandria

C-13

Solución 5: Horno de templado

C-17

Solución 6: Control de la puerta de un horno

C-21

Solución 7: Dispositivo tensor

C-25

Solución 8: Puerta de almacén frigorífico

C-31

Solución 9: Estación de mecanizado giratoria

C-35

Solución 10: Cabina de pintura

C-39

Solución 11: Máquina grabadora

C-43

Solución 12: Rectificadora de superficies

C-47

Solución 13: Máquina de taladrar

C-57

Solución 14: Puerta de protección

C-63

Solución 15: Rampa de carga de un transbordador

C-67

Solución 16: Carga y descarga de contenedores

C-71

Solución 17: Prensa de encolado

C-75

Solución 18: Dispositivo de montaje

C-77

Solución 19: Cálculos para un dispositivo de montaje

C-81

Solución 20: Contenedor basculante

C-83

TP501 • Festo Didactic

C-2 Soluciones


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C-3 Solución 1

Solución 1: Torno automático

q

P

T Ts

M Esquema del circuito hidráulico

2 3

4

1

P

T

Ts

M Montaje práctico, hidráulico

Elemento

Cant.

1

1G

2

1

Manómetro

3

1

Válvula de cierre

4

1

Sensor de caudal

3

Manguera flexible


Descripción Grupo hidráulico

Lista de componentes


C-4 Solución 1

Descripción de la solución

Evaluación

Una vez montado el circuito hidráulico, la válvula (3) debe abrirse completamente. A continuación, cerrar lentamente la válvula para establecer el primer valor p como se indica en el manómetro (2). La presión máxima alcanzable es de 60 bar, controlada por una válvula limitadora de presión incorporada en la bomba y que se halla fijada a este valor. Presión del sistema p

15

20

25

30

35

40

45

50

bar

Caudal q

2,33

2,31

2,29

2,28

2,26

2,24

2,22

2,20

l/min

q (l/min)

3.0

2.0

1.0

0 Característica de la bomba

0

10

20

30

40

p 50 (bar)

Conclusiones

A medida que sube la presión, el caudal de la bomba desciende ligeramente. En teoría, la curva característica de la bomba debería ser una línea recta. El descenso en el caudal de la bomba es debido a las fugas internas, que aumentan a medida que sube la presión. La relación entre el caudal medido de la bomba y el caudal teórico que suministra, es el rendimiento volumétrico efectivo de la bomba.

Nota

Por razones técnicas, el valor real registrado en este ejercicio es el consumo de potencia del motor eléctrico o la apertura prematura de la válvula limitadora de presión. La bomba está dimensionada para una presión máxima de 250 bar (véase la ficha técnica). Para alcanzar esta presión se necesitaría un motor eléctrico con una potencia adecuada. Sin embargo, esto no sería significativo, ya que los ejercicios se realizan con una presión máxima de 60 bar.


C-5 Solución 2

Solución 2: Dispositivo elevador de paquetes

P

T

q

P

T Ts



C-6 Solución 2

3

4

P

Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) (Válvula 3 cerrada)

T

2

5 Valor medido q en l/min

1

P

Válvula de seguridad de la bomba p = 60 bar

T Ts

M

max

(6000kPa)

Montaje práctico hidráulico


Elem. nº

Cant.

Descripción

1

1

Grupo hidráulico

2

1

Manómetro

3

1

Válvula de cierre

4

1

Válvula limitadora de presión

5

1

Sensor de caudal

5

Manguera flexible

2

Derivación en Te


C-7 Solución 2

Una vez que el circuito hidráulico ha sido montado y verificado, la válvula (3) debe estar cerrada y la válvula limitadora de presión (4) completamente abierta. Poner en marcha el grupo hidráulico y cerrar la válvula limitadora de presión hasta que el manómetro (2) indique 50 bar. Ahora abrir completamente la válvula de cierre (3) y cerrarla de nuevo en etapas para establecer las presiones especificadas en la tabla; evaluar los caudales asociados. Al mismo tiempo, observar la presión a la cual la válvula empieza a abrir.


Si, a una presión de 50 bar no se mide un caudal de 2,3 l/min en la válvula limitadora de presión, ello indica que la válvula limitadora de presión que se halla montada directamente en la bomba ya está empezando a abrir.

Comentario

Presión de trabajo p

35

40

42.5

45

47.5

50

Caudal q

0

0

0

0.2

1.17

2.15

0

0.5

1

1.5

2

bar

Evaluación

l/min

p (bar) Presión máxima

50

Presión apertura

45

40

35

30


q 2.5 (l/min)

Característica de la válvula limitadora de presión

C-8 Solución 2

Conclusiones

Cada válvula limitadora de presión tiene una cierta presión de apertura, en cuyo punto empieza la derivación del caudal a través de la válvula. la diferencia entre la presión de apertura y la presión máxima es de 15 bar en este caso. Cuando se alcanza la presión máxima establecida, todo el caudal de la bomba se descarga a través de la válvula limitadora de presión.

Nota

Para registrar la característica, también puede utilizarse una válvula limitadora de presión pilotada. Debido al bajo caudal, se obtendrá la misma forma de la curva característica.


C-9 Solución 3

Solución 3: Prensa de embutición

p1

p2

q

P

T

P

T Ts



C-10 Solución 3

∆p 2.1

2.2

P

6 T

7

5

A

B

A

B

P

T

10

8

4

A

B

P

T

9

3 P

2

Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa)

T

1

P

T Ts

M

Montaje práctico, hidráulico


C-11 Solución 3

Elemento

Cantidad

Descripción

1

1

Grupo hidráulico

2, 2.1, 2.2

3

Manómetro

3

1


4

1

Válvula reguladora de caudal

5

1

Válvula de cierre

6

1


7

1

Válvula estranguladora

8

1

Válvula de 4/2 vías

9

1


10

1

Sensor de caudal

7

manguera flexible

3

Derivación en Te


Una vez montado y verificado el circuito hidráulico, la válvula de cierre (5) debe cerrarse y la válvula limitadora de presión (3) debe abrirse completamente. Poner en marcha el grupo hidráulico y cerrar la válvula limitadora de presión hasta que el manómetro (2) indique 50 bar. A continuación realizar la serie de mediciones especificadas en la tabla. Ajustar el caudal por medio de la válvula reguladora de caudal (4) y medirlo con el sensor de caudal (10).


Para la medición de presiones en los elementos 2.1 y 2.2, se recomienda utilizar sensores de presión.

Nota


C-12 Solución 3

Evaluación

p2.1 = Presión antes del componente p2.2 = Presión después del componente Caudal q l/min

Presión p2.1 bar

Presión p2.2 bar

Diferencia de presión ∆p bar

2

4,6

2,5

2,1

1

1,9

1,0

0,9

Estranguladora totalmente abierta

2

4,3

2,5

1,8

1

1,9

1,2

0,7

Válvula de 4/2 vías, P –> A

2

4,0

2,5

1,5

1

1,9

1,2

0,7

Componente

Limitadora de presión, totalmente abierta

Tabla de valores

Conclusiones

Cuando se dobla en caudal, la diferencia de presión aumenta en un valor incluso mayor que este. La resistencia hidráulica aumenta. Esta pérdida de presión significa una pérdida de potencia.



C-13 Solución 4

Solución 4: Dispositivo alimentador de una calandria

m

P

T

P

T Ts



C-14 Solución 4

7

m

6

4

P


3

5

T

2

1

P

T


Ts

max

(6000kPa)

M




C-15 Solución 4

Elemento

Cantidad

Descripción

1

1

Grupo hidráulico

2

1

Válvula de antirretorno (5 bar)

3

1

Manómetro

4

1


5

1

Válvula de cierre

6

1

Cilindro, doble efecto

7

1

Peso

8

Manguera flexible

4

derivación en Te

List de componentes

Para este ejercicio, el cilindro se atornilla en la placa base, a la izquierda de la placa perfilada y se carga con un peso. Cuando el cilindro se halla conectado, es esencial que la conexión superior se halle unida al depósito. Una vez que el circuito haya sido montado, la VLP (4) primero debe abrirse completamente. A continuación debe ponerse en marcha el grupo hidráulico y debe cerrarse lentamente la VLP (4). Entonces el vástago se desplazará a su posición final superior. Seguir cerrando la VLP hasta que el manómetro (3) indique 50 bar. Ahora detener el grupo hidráulico. Puede demostrarse abriendo brevemente la válvula de cierre que la válvula de antirretorno impide que el peso siga descendiendo y que el retorno del fluido hidráulico durante la carrera de retroceso solamente pueda producirse a través de la válvula de 2/2 vías (5).


El vástago del cilindro sólo puede retroceder cuando la bomba está parada. Esto se dispone intencionadamente en sistemas como el que aquí se muestra. Esto asegura que el grupo hidráulico puede hallarse detenido durante largos períodos de inactividad.

Conclusiones


C-16 Solución 4


C-17 Solución 5

Solución 5: Horno de templado

m

A

P

T

P

T

P

T Ts



C-18 Solución 5

7

m

2.2

6

A

B

P

T

5

2.1

4

P

3


T

2

1

P

T

Válvula de seguridad de la bomba p = 60 bar max

(6000kPa)

Ts

M



C-19 Solución 5

Elemento

Cantidad

Descripción

1

1

Grupo hidráulico

2, 2.1, 2.2

3

Manómetro

3

1

Válvula antirretorno

4

1


5

1

Válvula de 4/2 vías, accionada manualmente

6

1


7

1

Peso

7

Manguera flexible

3

Derivación en Te

1

Cronómetro


Para este ejercicio, el cilindro se atornilla en la placa base, a la izquierda de la placa perfilada y se carga con un peso. Cuando el cilindro se halla conectado, es esencial que la conexión superior se halle unida al depósito. En lugar de una válvula de 3/2 vías, ahora se utiliza una válvula de 4/2 vías con una de las salidas tapada. Una vez que el circuito haya sido montado, la VLP (4) primero debe abrirse completamente. A continuación debe ponerse en marcha el grupo hidráulico y debe cerrarse lentamente la VLP (4) hasta que el manómetro 2.1 indique 50 bar. Ahora puede invertirse lentamente la válvula de 4/2 vías (5), que hará que el cilindro avance. El diseño de la válvula hace que, ya que se invierte lentamente, no se abra inmediatamente toda la sección transversal de la válvula. Inicialmente, el caudal de la bomba al cilindro será estrangulado. Así que la válvula es devuelta a su posición inicial, el vástago del cilindro regresará a su posición final inferior. Ahora pueden medirse los valores especificados en las tablas.

Dirección

Presión de recorrido

Tiempo de recorrido

Carrera de avance

8 bar

1,1 s

Carrera de retroceso

0 bar

1,4 s



Evaluación

C-20 Solución 5

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

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

pL =

Presión de carga:

FW APN

pL =

90 N 2 cm

2

=

45 N cm2

= 4,5 bar

Resistencia hidráulica = Presión de recorrido - presión de carga pres = 8 bar − 4,5 bar = 3,5 bar

Conclusiones

La contrapresión en considerablemente inferior que la resistencia hidráulica. El movimiento del cilindro puede realizarse solamente si se aplica este caso. El valor de la contrapresión depende de las resistencias hidráulicas. Estas son muy bajas cuando el fluido se descarga al depósito. Velocidad de avance:

vadv =

q APN

l min = 2 cm2 2

vadv

=

2000 cm3 60 s 2 cm2

= 16,67 Tiempo de avance:

t = t =

Conclusiones

cm m = 0,17 s s

s

vadv 0,2 m = 1,2 s m 0,17 s

El tiempo de avance medido, 1,1 s es ligeramente menor que el tiempo calculado. La razón puede ser que el caudal de una bomba nueva es algo mayor de 2 l/min.


C-21 Solución 6

Solución 6: Control de la puerta de un horno

A

B

P

T

P

T

P

T Ts




C-22 Solución 6

5

2.1

2.2

p

4

p

A

B

P

T

3 P


T

2

1

P


T Ts

max

M



Elemento

Cantidad

Descripción

1

1

Grupo hidráulico

2

1

Manómetro

2.1, 2.2

2

Sensor de presión

3

1


4

1


5

1

Cilindro

6

Manguera flexible

2

Derivación en Te

1

Cronómetro


C-23 Solución 6

Una vez montado y verificado el circuito, debe ponerse en marcha el grupo hidráulico y debe establecerse la presión del sistema en la válvula limitadora de presión a 50 bar. Para medir las presiones de avance y retroceso deberían utilizarse sensores de presión. Los manómetros fluctúan durante el funcionamiento y darían lecturas incorrectas.


Cuando se acciona la palanca de la válvula de 4/2 vías, el vástago del cilindro avanzará hasta que se suelte la palanca o hasta que el cilindro haya alcanzado su posición final. Al soltar la palanca, el vástago del cilindro regresará inmediatamente a su posición final retraída. Antes de medir las presiones y tiempos, el vástago debe avanzar y retroceder varias veces para expeler cualquier burbuja de aire que pudiera haber entrado en la cámara del cilindro durante anteriores ejercicios. Presión de recorrido p2.1

Contrapresión p2.2

Tiempo de recorrido tadv

2,4 bar

2 bar

1,2 s

Contrapresión p2.1

Presión de recorrido p2.2

Tiempo de recorrido tret

5,3 bar

11 bar

0,8 s

Carrera de avance


Relación de superficies:

Velocidad de avance:

α =

APN APR

α =

2 cm2 cm2 = 1,667 1,2

vadv =

q APN 2

vadv =

=

l min

2 cm2 2000 cm3 60 s 2 cm2

= 16,67


cm m = 0,17 s s

Evaluación

C-24 Solución 6

tiempo de avance:

tadv =

s vadv

tadv =

0,2 m = 1,2 s m 0,17 s

q Velocidad de retroceso: vret = APR

l min = 1,2 cm2 2

vret

2000 cm3 60 s

=

1,2 cm2

27,78

Tiempo de retroceso:

m cm = 0,28 s s

tret =

s vret

tret =

0,2 m = 0,7 s m 0,28 s

Relación de velocidad de recorrido:

Relación de tiempo de recorrido:

Conclusiones

m 0,17 vadv s = = 0,6 m vret 0,28 s tadv 1,2 s = = 1,7 0,7 s tret

La relación de velocidad de recorrido es igual a la relación de superficies α del cilindro. La relación de velocidades es igual a la inversa de la relación de superficies.


C-25 Solución 7

Solución 7: Dispositivo tensor

B

X

A

A

B

P

T

P

T

P

T Ts

M

Esquema del circuito hidráulico


C-26 Solución 7

7

2.1

2.2

p

p

B

6 X

A

A

B

P

T

5

4

3 P

2

1 Válvula de seguridad de la bomba p = 60 max bar

q = 2 l/min


T

P

T Ts

M



C-27 Solución 7

Elem. nº

Can t.

1

1

Grupo hidráulico

2

1

Manómetro

2.1, 2.2

2

Sensor de presión

3

1


4

1

Válvula de interrupción

5

1

Válvula de 4/3 vías, accto. manual, centro a recirculación

6

1

Válvula de antiretorno pilotada

7

1

Cilindro

9

Manguera flexible

3

Derivación en T

Descripción


Una vez que el circuito ha sido montado y verificado, la válvula de cierre (4) debería cerrarse y la válvula limitadora de presión (3) debería abrirse. Poner en marcha el grupo hidráulico y cerrar la VLP (3) hasta que el manómetro indique 50 bar. La válvula de cierre (4) ahora puede abrirse. Al hacerlo, observar que el manómetro (2) muestra una inmediata caída de presión de la establecida de 50 bar a aproximadamente 3 bar, ya que en su posición media, la válvula de 4/3 vías (5) descarga el caudal del fluido hidráulico al depósito. El vástago del cilindro puede situarse en cualquier posición que se desee accionando la válvula de 4/3 vías. Cuando esta válvula se lleva a su posición media, el vástago inmediatamente se detiene. La válvula de antirretorno evita que el émbolo retroceda por efecto de una fuerza antagonista.



C-28 Solución 7

Nota

Junto con la válvula de antirretorno pilotada, debe utilizarse una válvula de 4/3 vías con una posición central en la que "A y B están unidas a T" y "P cerrada" para descargar de presión la línea de pilotaje y la línea de alimentación a la válvula de antirretorno pilotada. La válvula de antirretorno solamente puede cerrar cuando su pilotaje se halla sin presión. Para este ejercicio, también puede utilizarse la válvula de 4/3 vías con recirculación en posición media, incluida en el juego de elementos. Las pérdidas por fugas internas, propias del diseño de esta válvula también harán que se cierre la válvula de antirretorno.

Evaluación Dirección

Posición de la válvula

Presión del sistema

Presión avance y retroceso

p2

p2.1

p2.2

8 bar

2,2 bar

1,6 bar


2,2 bar

9,4 bar

17,9 bar

Posición media

3,1 bar

1,6 bar

1,7 bar

Carrera de avance


C-29 Solución 7

Potencia de accionamiento con posición central cerrada: PDR =

=

50 bar ⋅ 2

l min

0,7

=

50 kp ⋅ 2 cm3 0,7 cm2 ⋅ 60 s

50 ⋅ 10 N ⋅ 2 ⋅ 1000 cm3 0,7 ⋅ cm2 ⋅ 60 s

=

50 ⋅ 2 Ncm3 ⋅ 10000 0,7 ⋅ 60 cm2 ⋅ s

=

50 ⋅ 2 Nm ⋅ 100 s 0.7 ⋅ 60

= 238 W Potencia de accionamiento con recirculación a bomba: PAN =

=

3.1 bar ⋅ 2

l min

0,7 3.1 ⋅ 2 Nm ⋅ 100 s 0,7 ⋅ 60

= 15 W La válvula de 4/3 vías con recirculación en posición media se utiliza principalmente en casos en los que un cilindro o un motor es accionado por una bomba de desplazamiento constante. En posición de recirculación, el fluido hidráulico descarga al depósito a presión casi cero, lo que significa que la subida de temperatura permanece baja. La desventaja de utilizar esta válvula es que no es posible accionar otros circuitos hidráulicos simultáneamente. En casos de válvulas con posición central cerrada para la conexión P, el caudal de la bomba es descargado al depósito a la máxima presión del sistema, lo cual produce un notable calentamiento del fluido (= pérdida de energía).


Conclusiones

C-30 Solución 7


C-31 Solución 8

Solución 8: Puerta de almacén frigorífico

A

B

P

T

T

A

P

B

P

T

P

T Ts



C-32 Solución 8

8

6

7

A

B

P

T

T

A

P

B

2.1

5 4

3

P

2


T

1 P


T

Ts

M

(6000kPa)



C-33 Solución 8

Elem. nº

Cant.

Descripción

1

1

Grupo hidráulico

2, 2.1

2

Manómetro

3

1


4

1

Válvula de antiretorno

5

1

Válvula reguladora de caudal unidireccional, regulable

6

1

Acumulador de diafragma

7

1


8

1


7

Manguera flexible

3

Derivación en T


Una vez que el circuito ha sido montado y verificado, primero debe desconectarse el acumulador y debe abrirse completamente la válvula limitadora de presión (3). A continuación poner en marcha el grupo hidráulico y fijar la presión del sistema a 50 bar. Ahora puede cargarse el acumulador. Hacer avanzar y retroceder varias veces el cilindro y a continuación parar el grupo hidráulico. Es posible hacer avanzar y retroceder varias veces el cilindro hidráulico accionando la válvula de 4/2 vías (8). A continuación, la presión del acumulador descenderá lentamente, como indica el manómetro (5). ¡Asegúrese de desconectar y descargar la presión del acumulador antes de desmontar el circuito!.

Presión del sistema

Apertura

Cierre

20 bar

2x

1x

50 bar

4x

3x



Evaluación

C-34 Solución 8

Conclusiones

Sin el acumulador montado, la puerta permanecerá en la posición en que se hallare en el momento del fallo de tensión y no será posible moverla. Al acumulador de diafragma permite que la puerta se abra 2 veces y se cierre una vez, con una presión de sistema de 20 bar y abrirse 4 veces y cerrarse 3 veces con una presión de sistema de 50 bar. Cuanto más elevada es la presión hidráulica con la que se carga el acumulador, más veces puede abrirse y cerrarse la puerta.

Diseño

En el caso de un acumulador de diafragma, hay dispuesto un diafragma dentro de la vasija que actúa como divisor entre el fluido hidráulico y el cojín de aire (nitrógeno). En la parte superior se fija una válvula de gas para permitir presurizar el acumulador con gas por medio de un dispositivo llenador. En el diafragma se monta un cabezal de cierre o una válvula de cierre en la entrada del gas para evitar que el diafragma pudiera deslizarse hacia la entrada del gas y resultada dañado. El acumulador aquí utilizado tiene una presión nominal del gas de 10 bar y un volumen nominal de 0,32 cm3. En todos los acumuladores debe instalarse una válvula limitadora de presión sellada y una válvula de cierre, de acuerdo con su capacidad.

Modo de funcionamiento

Cuando el fluido hidráulico es forzado al interior del acumulador, ello produce la correspondiente reducción del volumen del gas. Al mismo tiempo, la presión en el cojín de gas sube hasta que el gas y el fluido hidráulico se hallan a la misma presión. Cuando la presión del fluido desciende, el gas fuerza al fluido de nuevo hacia el sistema hidráulico. Debe disponerse una válvula de antirretorno a la salida de la bomba para evitar que el fluido almacenado en el acumulador se descargue a través de la bomba cuando ésta se hala parada. Los fabricantes de acumuladores proporcionan amplias tablas de características para dimensionar correctamente los acumuladores. Además de los acumuladores de diafragma y de vejiga, también se dispone de acumuladores de émbolo en los casos en que se precisan grandes capacidades.

Ejemplos de aplicaciones

Los acumuladores se utilizan para lo siguiente: Compensación de pérdidas por fugas Reserva de energía para emergencias Compensación de picos en demandas de caudal Amortiguación de sacudidas de arranque


C-35 Solución 9

Solución 9: Estación de mecanizado giratoria

8 2.3

2.2

A P

7

3.1 7.1

6 T P 2.4

2.1

A

B

P

T

5

4 3 2

P


T

1

P

T


Ts

max

(6000kPa)



C-36 Solución 9


Elem. nº

Cant.

Descripción

1

1

Grupo hidráulico

2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4

5

Manómetro

3, 3.1

2


4

1


5

1


6

1

Válvula reguladora de caudal de 2 vías

7, 7.1

2


8

1

Cilindro

12

Manguera flexible

6

Derivación en T

1

Cronómetro


Montar y verificar el circuito. Cerrar la válvula de cierre (4) y establecer la presión deseada por medio de la válvula limitadora de presión (3). Ahora, abrir la válvula limitadora de presión (3.1) y la válvula de cierre (4). Abrir la válvula reguladora de caudal aproximadamente 2 vueltas de forma que el vástago se desplace hacia su posición final delantera en aproximadamente 5 segundos, cuando se acciona la válvula de 4/3 vías. No hacer ningún otro cambio posterior en la válvula reguladora de caudal. Así que el cilindro alcance la posición final delantera con la válvula de 4/3 vías accionada, utilizar la válvula limitadora de presión (3) para establecer los valores en la tabla 1 (controlarlos por el manómetro (2.1)). Durante la carrera de avance, debe establecerse la presión que indica el manómetro (2.3) utilizando la válvula limitadora de presión (3.1). El caudal no puede circular en sentido opuesto a través de la válvula reguladora de caudal y la válvula limitadora de presión. Las dos válvulas de antirretorno (7) y (7.1) se montan para permitir eludirlas.

Nota

En el caso de los ajustes p2.1 = 50 bar y p2.3 = 40 bar (en las tablas 1 y 2), la bomba necesita aproximadamente 1 - 2 segundos para crear una contrapresión de 40 bar. Por ello, el tiempo no debe medirse desde el momento en que se acciona la válvula de 4/3 vías, sino desde el momento en que el vástago empieza a moverse. En el caso de la tabla 2, los valores especificados de 50 bar no pueden alcanzarse completamente debido a las resistencias presentes.


C-37 Solución 9

p2.1 p2.2 p2.3 t →

= = = =

Presión Presión Presión Tiempo

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

p2.1

p2.2

p2.3

t→

50 bar

7 bar

10 bar

4s

40 bar

7 bar

10 bar

4s

30 bar

7 bar

10 bar

4s

20 bar

7 bar

10 bar

4s

10 bar

7 bar

10 bar

6s

p2.1

p2.2

p2.3

t→

50 bar

7 bar

10 bar

4s

50 bar

13 bar

20 bar

4s

50 bar

20 bar

30 bar

4s

50 bar

26 bar

40 bar

4s

50 bar

32 bar

50 bar

4s

Incluso con presiones modificadas en la entrada y la salida, los tiempos de avance del émbolo permanecen constantes. El caudal será inadecuado solamente si la presión de alimentación es demasiado baja. El efecto de la intensificación de presión es apreciable con una elevada contrapresión; la velocidad de avance desciende solamente cuando la contrapresión alcanza aproximadamente 70 bar. La presión alcanzada en el lado del vástago es entonces de 48 bar.


Evaluación

Presión fluctuante de entrada

Presión fluctuante de salida

Conclusiones

C-38 Solución 9

Nota

Este ejercicio también es adecuado para practicar la localización de averías. Si las válvulas de antirretorno se instalan incorrectamente, el vástago no retrocederá. La causa de ello puede identificarse por la observación sistemática de las lecturas del manómetro.


C-39 Solución 10

Solución 10: Cabina de pintura

p2.1

p2.2

P

T P

q

T P

T Ts



C-40 Solución 10

2.1

7

2.2

3.1 P

6

4

3

2

P

T

5


T

1 P Valvula de seguridad de la bomba p = 60 bar

T Ts

M

max

(6000kPa)



Elem.nº

Cant.

Descripción

1

1

Grupo hidráulico

2, 2.1, 2.2

3

Manómetro

3, 3.1

2


4

1


5

1

Sensor de caudal

6

1


7

1

Válvula estranguladora

6

Manguera flexible

2

Derivación en T


C-41 Solución 10

Montar y verificar el circuito de acuerdo con el esquema. Abrir completamente las válvulas limitadoras de presión (3) y (3.1) y cerrar la válvula de cierre (4). Abrir la válvula reguladora de presión (2) aproximadamente unas 2 vueltas. Ahora puede ponerse en marcha el grupo hidráulico. La presión de 50 bar necesaria para este ejercicio debe establecerse por medio de la válvula limitadora de presión (3) y comprobarse por el manómetro (2). Ahora abrir la válvula de cierre (4). Si el manómetro (2.1) indica menos de 50 bar, reajustar ligeramente la válvula limitadora de presión (3). La válvula reguladora de caudal (4) puede ahora ajustarse al caudal deseado de 2 l/min. La presión de carga debería variarse por medio de la válvula limitadora de presión (3.1) de acuerdo con los valores especificados. Para la segunda mitad de las mediciones, la válvula limitadora de presión (3.1) debe abrirse completamente y la presión del sistema debe variarse por medio de la válvula limitadora de presión (3). Ahora puede trazarse la característica de presión/caudal del sistema. Si el mismo ejercicio se realiza utilizando una válvula de control de caudal del tipo estranguladora, podrán apreciarse las diferencias en las tablas de valores.


p2.1 p2.2 qFCV qTV

Evaluación

= = = =

Presión antes de la válvula Presión después de la válvula Caudal a través de la válvula reguladora de caudal 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

2 l/min

1,8 l/min

50 bar

30 bar

2 l/min

1,3 l/min

50 bar

40 bar

2 l/min

0,7 l/min

50 bar

50 bar

1,2 l/min

0,1 l/min


Fluctuación de la presión de carga

C-42 Solución 10

Fluctuación de la presión de entrada

p2.1

p2.2

qFCV

qTV

50 bar

10 bar

2 l/min

2 l/min

40 bar

10 bar

2 l/min

1,6 l/min

30 bar

10 bar

2 l/min

1,3 l/min

20 bar

10 bar

2 l/min

0,8 l/min

10 bar

10 bar

1,5 l/min

0,4 l/min

q (l/min)

3.0

2.0

1.0

Característica de la válvula reguladora de caudal

Conclusiones

0

0

10

20

30

40

p 50 (bar)

Solamente la válvula reguladora de caudal ofrece un medio adecuado para establecer una velocidad constante a diferentes presiones. En el caso de la válvula estranguladora, el caudal varía en función de la presión. La razón de ello, es que en la válvula reguladora de caudal, el compensador de presión incorporado mantiene la diferencia de presión constante. Esto da un caudal constante, que puede ser ajustado con una válvula estranguladora. Sin embargo, el funcionamiento del compensador de presión requiere una determinada presión mínima. La válvula estranguladora es una simple restricción, que produce un caudal en función de la diferencia de presión.


C-43 Solución 11

Solución 11: Máquina grabadora

7 2.3

2.2

B P

3.1

8

6 T A 2.4

2.1

A

B

P

T

5

4

2

P

3

T

1

P

T Ts



C-44 Solución 11



Elem. nº

Cant.

Descripción

1

1

Grupo hidráulico

2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4

5

Manómetro

3, 3.1

2


4

1


5

1


6

1

Válvula reguladora de caudal unidireccional

7

1


8

1


14

Manguera flexible

4

Derivación en T

1

Cronómetro

Una vez montado y verificado el circuito, cerrar la válvula de cierre (4) y establecer una presión de 50 bar, utilizando la válvula limitadora de presión (3). Abrir la válvula limitadora de presión (3.1) y la válvula de cierre. Ahora ajustar la válvula reguladora de caudal unidireccional (6) de forma que el vástago del émbolo alcance su posición final delantera en unos 5 segundos, una vez que se haya invertido la válvula de 4/2 vías (5). No hacer más cambios posteriores en el ajuste de la válvula reguladora de caudal unidireccional. La presión especificada en la tabla 1 de 10 bar, según indica el manómetro (2.3), puede ajustarse solamente durante la carrera de avance, utilizando la válvula limitadora de presión (3). La presión p 2.1 debe ajustarse por medio de la válvula limitadora de presión (3) así que se invierte la válvula de 4/2 vías y el émbolo haya alcanzado su posición final delantera.


C-45 Solución 11

p2.1 p2.2 p2.3 t →

= = = =

Presión antes de la válvula reguladora de caudal unidireccional Evaluación Presión después de la válvula reguladora de caudal unidireccional Presión en la válvula de contrapresión Tiempo de avance del cilindro

p2.1

p2.2

p2.3

t→

50 bar

9 bar

10 bar

4s

40 bar

9 bar

10 bar

5s

30 bar

9 bar

10 bar

7,5 s

20 bar

9,5 bar

10 bar

12,5 s

10 bar

9,8 bar

10 bar

57 s

p2.1

p2.2

p2.3

t→

50 bar

9 bar

10 bar

4s

50 bar

15 bar

20 bar

4.5 s

50 bar

22 bar

30 bar

5s

50 bar

28 bar

40 bar

6,5 s

50 bar

35 bar

50 bar

7s


Fluctuación de la presión de entrada

Fluctuación de la presión de salida

C-46 Solución 11

Conclusiones

En el caso de un circuito con válvula estranguladora, la velocidad de recorrido desciende tanto si se reduce la presión de entrada como si aumenta la contrapresión. En el caso del circuito con una válvula reguladora de caudal (ejercicio 9), la velocidad de recorrido permanece constante. Razón: La válvula estranguladora varía solamente la sección transversal de la línea que atraviesa el fluido. El caudal producido depende de la diferencia de presión en las presiones antes y después de la restricción. Así, el caudal que atraviesa la válvula estranguladora depende de la presión, tanto de la de entrada como de la de carga. El regulador de caudal incorpora un compensador de presión que mantiene la diferencia de presión interna a un valor constante. El caudal es así constante y no depende de la presión de alimentación y de la presión de carga.


C-47 Solución 12

Solución 12: Rectificadora de superficies

7

2.1

2.2

A

B

P

T

6

A

5 P

4 3 P

2


T

1 Válvula de seguridad de la bomba p = 60 bar

P

T Ts

max

(6000kPa)



C-48 Solución 12

Elem. nº

Cant.

1

1

Grupo hidráulico

2, 2.1, 2.2

3

Manómetro

3

1


4

1


5

1

Válvula reguladora de caudal de 2 vías

6

1


7

1


7

Manguera flexible

4

Derivación en T

1

Cronómetro



Evaluación

Descripción

Montar y verificar el circuito. Cerrar la válvula de cierre (4) y la reguladora de caudal (5). Poner en marcha el grupo hidráulico y establecer una presión del sistema de 50 bar por medio de la válvula limitadora de presión (3). Ahora abrir la válvula de cierre (4) y también abrir la válvula reguladora de caudal hasta que el vástago del cilindro avanza. Ahora pueden realizarse las mediciones. Medir lo siguiente: p2.1 p2.2 p2 t →

= = = =

Presión Presión Presión Tiempo

Dirección Avance Retroceso

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

p2.1

p2.2

t

3,5 bar

5 bar

4,31 s

0 bar

4,5 bar

6,57 s

Tabla de valores


C-49 Solución 12

Dimensiones del cilindro: Superficie el émbolo: Superficie anular del émbolo: Carrera del cilindro:

APN = 2 cm2 APR= 1,2 cm2 s = 0,2 m

Relación de superficies:

α =

Relación de tiempos:

tadv 4,31 s = = 0,656 6,57 s tret

Relación de fuerzas:

APN ⋅ p2,1 F1 = F2 APR ⋅ p2,2

=

2 cm2 ⋅ 3,5 bar 1,2 cm2 ⋅ 5 bar

APN 2 cm2 = = 1,67 ≈ 1,7 APR 1,2 cm2

= 1,2 < α

Caudal durante la carrera de avance: Lado del émbolo:

qPN = APN ⋅

= 9,28

Lado del vástago:

tadv

= 2 cm2 ⋅

20 cm 4,31 s

cm3 cm3 l = 557 = 0,5 min s min

qPR = APR ⋅

= 5,57

s

20 cm s = 1,2 cm2 ⋅ 4,31 s tadv

cm3 cm3 l = 334 = 0,2 min s min

Caudal durante la carrera de retorno: Lado del vástago:

qPR = APR ⋅

= 3,65


20 cm s = 1,2 cm2 ⋅ 6,57 s tret

cm3 cm3 l = 219 = 0,2 = qFCV min s min

C-50 Solución 12

Conclusiones

Si la misma presión actúa sobre una superficie mayor (APN), esto produce una fuerza mayor (F1). Prueba matemática: Dados

p2,1 = p2,2

y

p2,1 =

obtenemos:

APR F1 = = α F2 APR

de donde:

F1 = α ⋅ F2

F1 APN

and

p2,2 =

F2 APR

Ya que α > 1, F1 > F2, y el cilindro avanza. La presión inferior de recorrido p2.1 actúa sobre la mayor superficie APN, produciendo una mayor fuerza F1. Sólo cuando la relación de las presiones de avance y retroceso es igual a la relación de superficies α se alcanza un equilibrio de fuerzas, haciendo detener el émbolo. Prueba matemática: APN ⋅ p2,1 F1 = F2 APR ⋅ p2,2 Dados

F1 = F2

obtenemos:

APN p2.2 = = α p2,1 APR

Mientras que

p2,2 < α, el émbolo avanzará. p2.1


C-51 Solución 12

La fuerza disponible en el cilindro es: F = F1 − F2 = (APN ⋅ p2,1) − (APR ⋅ p2,2) = (2 cm2 ⋅ 3,5 bar) − (1,2 cm2 ⋅ 5 bar) = 7 kp − 6 kp = 1 kp = 10 N

La comparación entre un circuito de control normal de un cilindro y un circuito diferencial, revela las siguientes diferencias: Circuito de control simple

Circuito diferencial

1. Velocidad de avance vadv

Regulable con VLP ≈ qFCV

Mayor que el fijado en VLP > qFCV

2. Velocidad de retroceso vret

Mayor que la de avance > vadv

Menor que la de avance < vadv (con α < 2)

Regulable con VLP ≈ qFCV

Menor que la fijada en VLP < qFCV

Menor que el tiempo de avance < tadv

Mayor que el tiempo de avance > tadv (con α < 2)

3. Tiempo de avance tadv 4. Tiempo de retroceso tret

Con una relación de superficies de α = 2, las velocidades de avance y de retroceso son las mismas. Razón: El caudal necesario en el lado del émbolo es el doble del necesario en el lado del vástago. Durante la carrera de avance este caudal es suministrado desde la bomba y desde el lado del vástago. Durante la carrera de retroceso, solamente se dispone de la alimentación de la bomba. La velocidad de la carrera de retroceso del cilindro depende de ésta. Las velocidades de avance y retroceso solamente pueden ser la misma cuando la relación de superficie α = 2.


Comparación general

C-52 Solución 12

A continuación se muestra la prueba matemática:

APN

APN

APR vadv

qPN

APR vadv

qPR

qPN

qPR

qFCV

qFCV

Circuito de control simple y circuito diferencial

Ecuaciones básicas: Relación de superficies:

α =

APN APR

Velocidad:

v =

q A

Tiempo de recorrido:

t =

s v


C-53 Solución 12

1. Velocidad de la carrera de avance Circuito de control normal:

vadv =

qPN qFCV = APN APN

Con circuito diferencial:

vadv =

qPN APN

Caudal en el lado del émbolo:

qPN = qFCV + qPR

Dado

qPN APN = = α qPR APR

obtenemos:

qPR =

con lo que:

qPN = qFCV +

1 ⋅ qPN α

qPN ⋅ (1 −

1 ⋅ qPN α

1 ) = qFCV α

qPN ⋅

α − 1 = qFCV α

qPN =

α ⋅ qFCV α − 1

Así, la velocidad de la carrera de avance en un circuito diferencial es: vadv =

qFCV α ⋅ APN α − 1

qFCV Paraα = 2, vadv = 2 ⋅ y por lo tanto es el doble que con el APN circuito de un cilindro normal.


C-54 Solución 12

2. Velocidad de la carrera de retroceso Circuito de control normal: vret =

qPR qFCV qFCV = = α ⋅ APR APR APN

vret = α ⋅ vadv Ya que α > 1, vret > vadv. Con circuito diferencial: vret =

qPR qFCV qFCV = = α ⋅ APR APR APN

qFCV vret APN = = α − 1 vadv qFCV α ⋅ APN α − 1

α ⋅

vret = (α − 1) ⋅ vadv Para α = 2, vret = vadv.


C-55 Solución 12

3. Tiempo de la carrera de avance s v

En general:

t =

Circuito de control normal:

tadv =


tadv =

s qFCV APN

=

APN ⋅ s qFCV

s qFCV α ⋅ APN α − 1

=

α − 1 APN ⋅ s ⋅ qFCV α

1 APN ⋅ s Con α = 2, tadv = ⋅ . qFCV 2 4. Tiempo de la carrera de retroceso Circuito de control normal:

tret =


tret =

tret tadv

APN ⋅ s s = qFCV α ⋅ qFCV α ⋅ APN APN ⋅ s s = qFCV α ⋅ qFCV α ⋅ APN

APN ⋅ s α ⋅ qFCV 1 = = α − 1 ⋅ s A α − 1 PN ⋅ qFCV α

tret 1 = tadv α − 1 Con α = 2, tret = tadv.


C-56 Solución 12

Así, la evaluación puede expresarse como sigue:

vadv vret tadv

Comparación matemática

tret

Circuito de control simple

Circuito diferencial

qFCV APN

qFCV α ⋅ APN α − 1

α ⋅ vadv

(α − 1) ⋅ vadv

APN ⋅ s qFCV

α − 1 APN ⋅ s ⋅ qFCV α

1 ⋅ tadv α

1 ⋅ tadv α − 1

Soluciones alternativas que proporcionan velocidades idénticas de avance y de retroceso: 2:1

Circuito diferencial con valvula de 4/3 vías con posición media especial

A

B

P

T

1:1

A

Cilindro de igual velocidad controlado por una válvula de 4/2 vías

P

B

T


C-57 Solución 13

Solución 13: Máquina de taladrar

p

p

2.2

2.3

A A

P

T

B

p

2.1

A

B

P

T

P

T

P

T Ts



C-58 Solución 13

8

2.2

2.3

A

7

A

9

5 P

T

6

B

2.1

A

B

P

T

4

3 2


P

T

1

P

T


Ts

max

(6000kPa)

M



C-59 Solución 13

Elem. nº

Cant.

1

1

Grupo hidráulico

2, 2.1, 2.2, 2.3

4

Manómetro

3

1


4

1


5

1

Regulador de presión

6

1


7

1


8

1


9

1


15

Manguera flexible

5

Derivación en T


Descripción


C-60 Solución 13


En la primera tarea de este ejercicio, se miden las presiones de recorrido; La presión de entrada puede establecerse en 15 bar (como se indica en p2.2) sólo después que el émbolo haya alcanzado su posición final delantera o encuentre una resistencia. Esto se demuestra en la tarea 2 (émbolo en posición final delantera). Esta tarea también muestra que el regulador de presión mantiene una presión de 15 bar incluso sin que circule caudal. Las válvulas (4) y (6) proporcionan una derivación del regulador de presión para permitir alcanzar un retroceso más rápido. Si a la carrera de avance se le opone una resistencia, como en la tarea 3, se alcanza solamente una presión de 12 - 15 bar, a pesar de que la presión del sistema sea de 50 bar. Cerrando la válvula estranguladora (9), es posible aumentar la contrapresión hasta que el manómetro p2.2 indique 15 bar; entonces se detendrá el émbolo; es decir, se cerrará el regulador de presión. En la tarea 5, se ha demostrado que el aumento de la contrapresión durante la carrera de retroceso hace abrir la válvula hacia el depósito, resultando que sólo se alcanza una presión de 15 bar. El émbolo puede ser empujado hacia la posición final retraída. Con el émbolo en esta posición, como en la tarea 6, se mantiene la presión inicial de 15 bar. Debido a las fugas internas de la válvula, la presión desciende por debajo de los 15 bar, haciendo que el regulador de presión conmute de A - T a P - A. Como sea que no hay caudal de la bomba que llegue al regulador de presión a través de la válvula de 4/3 vías, la presión desciende hasta 0 bar. Por favor, observar: En la práctica, debe utilizarse una válvula limitadora de presión con derivación (bypass) en lugar de una válvula reguladora de caudal unidireccional (9). Esto evita las altas presiones que podrían crearse antes de la válvula reguladora de caudal debidas a la intensificación de la presión durante la carrera de avance del cilindro. En este caso se ha utilizado una válvula reguladora de caudal para simplificar la configuración del circuito. En este caso no pueden crearse presiones excesivas debido al hecho que es sistema está regulado a una presión reducida.


C-61 Solución 13

Evaluación

p2.1 = Presión antes del regulador de presión p2.2 = Presión antes del cilindro p2.3 = Presión después del cilindro 1. Carrera de avance del émbolo 2. Con émbolo a su posición final delantera, fijar p2.2 = 15 bar 3. Carrera de avance del émbolo con contrapresión; fijar p2.3 = 20 bar 4. Émbolo avanzado a su posición delantera 5. Carrera de avance del émbolo con válvula de cierre cerrada 6. Émbolo avanzado a su posición delantera con válvula de cierre cerrada p2.1

p2.2

p2.3

1. Carrera de avance

5 bar

2 bar

1 bar

2. Posición final

50 bar

15 bar

0 bar

3. Carrera de avance con contrapresión

49 bar

13 bar

20 bar

4. Posición final

50 bar

16 bar

0 bar

5. Avance con regulador de presión

49 bar

14 bar

20 bar

6. Posición final

50 bar

16 bar

0 bar

Carrera de avance

p2.1

p2.2

p2.3

1. Carrera de retroceso

4 bar

7 bar

16 bar

2. Posición final

0 bar

0 bar

50 bar

3. Retroceso con contrapresión

6 bar

10 bar

18 bar

4. Posición final

0 bar

0 bar

50 bar

5. Retroceso con regulador de presión

0 bar

26 bar

46 bar

6. Posición final

0 bar

0 bar

50 bar



C-62 Solución 13

Conclusiones

Los reguladores de presión se utilizan en casos en los que se necesita adicionalmente un circuito secundario con una presión constante pero inferior a la del circuito primario. Observar que se producen aumentos de presión que actúan en la conexión A del regulador de presión. Estas presiones deben descargarse al depósito.


C-63 Solución 14

Solución 14: Puerta de protección

7

m

8

2.2

2.1

B

6 A A

B

P

T

5

4

3 P

2

Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) T

1 P

T


Ts

max

(6000kPa)


M

Esquema del circuito hidráulico, con contrapresión

C-64 Solución 14

7

m

8

2.1

2.2 En la línea de entrada p = 10 bar (1000 kPa)

3.1

B

P

9

6 T A

A

B

P

T

5

4 3 P

2

Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) T

1

Esquema del circuito hidráulico, con contrapresión


P

T Ts

M

(6000kPa)


C-65 Solución 14

Elem. nº.

Cant.

Descripción

1

1

Grupo hidráulico

2, 2.1, 2.2

3

Manómetro

3, 3.1

2


4

1


5

1


6

1


7

1


8

1

Peso

9

1


12

Manguera flexible

4

Derivación en T

1

Cronómetro

Montar y verificar el circuito. Montar el cilindro (7) en la placa perfilada, de forma que pueda avanzar hacia abajo. Primero cerrar la válvula de cierre (4). Poner en marcha el grupo hidráulico y utilizar la válvula limitadora de presión (3) para establecer una presión del sistema de 50 bar. Abrir la válvula de cierre y ajustar la válvula estranguladora de caudal (6) de forma que el vástago avance en unos 5 segundos. Mantener el ajuste de la válvula estranguladora mientras se manipula el circuito utilizando el peso (8), con una contrapresión de contención proporcionada por la válvula limitadora de presión (3.1). Para la carrera de retroceso, se necesita una válvula de antirretorno (9) como derivación para la válvula limitadora de presión. Una vez completadas todas las mediciones, primero retirar el peso y a continuación hacer retroceder el cilindro. Ahora despresurizar el circuito cerrando la válvula de cierre y a continuación accionando la válvula limitadora de presión (3.1). Desmontar el circuito solamente cuando la presión haya descendido hasta 0, como se indica por medio del manómetro (2.2).




C-66 Solución 14

Evaluación

Medir lo siguiente: t→ p2.1 p2.2 p2

= = = =

Tiempo Presión Presión Presión

de avance del cilindro durante la carrera de avance durante la carrera de retroceso del sistema

p2

p2,1

p2,2

t→

Sin carga y con contrapresió

50 bar

0 bar

0 bar

5s

Con carga y sin contrapresión

50 bar

0 bar

0 bar

0,8 bar

Con carga y contrapresión

50 bar

2 bar

10 bar

4,6 bar

Sin carga y con contrapresión

50 bar

7 bar

10 bar

5,3 bar


Tabla de valores

Conclusiones

El tiempo de recorrido disminuye cuando aumenta la carga. Razón: El émbolo es arrastrado hacia abajo por la carga. Sin contrapresión de contención, el movimiento es irregular e incontrolado. Solamente con una contrapresión se obtiene una velocidad de avance constante. La creación de una contrapresión, sujeta al émbolo hidráulicamente. Las presiones de avance y retroceso permanecen constantes, lo cual significa que las velocidades de avance y retroceso también se mantienen constantes. El circuito con contrapresión es aconsejable tanto con carga como en vacío. También es posible ajustar la contrapresión para adaptarla a la carga.


C-67 Solucion 15

Solución 15: Rampa de carga de un transbordador

8

m

9

2.1

2.2 A

3.1 P

6

7

7.1

P

En la línea de entrada p = 10 bar (1000kPa)

T

A

B

5 P

T

4 3 P

2

T

1

P

T


(6000kPa)



Ts

M

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

C-68 Solucion 15

8

m

9

2.2

2.1 P

7

6 A

A

B

P

T

5

4 3 P

2

T

1

Esquema del circuito hidráulico, con válvula reguladora de caudal en la línea de salida


P


T Ts

M

(6000kPa)


C-69 Solucion 15

Elem. nº

Cant.

Descripción

1

1

Grupo hidráulico

2, 2.1, 2.2

3

Manómetro

3, 3.1

2


4

1


5

1


6

1


7, 7.1

2


8

1


9

1

Peso

13

Manguera flexible

4

Derivación en T

1

Cronómetro

Montar y verificar el circuito. Montar el cilindro (7) en la placa perfilada de forma que pueda avanzar hacia abajo. Primero cerrar la válvula de cierre (4). Poner en marcha el grupo hidráulico y utilizar la válvula limitadora de presión (3) para establecer una presión del sistema de 50 bar. Abrir la válvula de cierre y ajustar la válvula estranguladora de caudal (6) de forma que el vástago avance en unos 5 segundos. El ajuste de la válvula reguladora de caudal debe mantenerse durante toda la serie de mediciones. Solamente debe modificarse el circuito. Desmontar el circuito solamente cuando la presión haya descendido hasta 0, como se indica por medio del manómetro (2.2).




C-70 Solucion 15

Evaluación

Medir lo siguiente t→ p2.1 p2.2 p2

= = = =

Tiempo Presión Presión Presión

de avance del cilindro durante la carrera de avance durante la carrera de retroceso del sistema


Válvula reguladora de caudal en la línea de entrada

Válvula reguladora de caudal en la línea de salida

p2

p2,1

p2,2

t→

0 bar

5s


50 bar

Con carga y sin contrapresión

50 bar

0 bar

0 bar

0,6 s


50 bar

3 bar

10 bar

5s


50 bar

8 bar

10 bar

5s

Duración

p2

p2.1

p2.2

t→

Sin carga

50 bar

48 bar

77 bar

5s

Con carga

50 bar

48 bar

84 bar

3,1 s

Sin contrapresión, el vástago es arrastrado por la carga. Avanza de forma irregular. Con una contrapresión, se obtiene la misma velocidad con y sin carga. Sin embargo, si se instala la válvula reguladora de caudal en la línea de salida para proporcionar la contrapresión, se producen elevadas presiones en el lado del vástago. Esto es a menudo inaceptable en la práctica.

Conclusiones El circuito adecuado es, pues, el que posee una válvula reguladora de caudal en la línea de entrada y una contrapresión por medio de una válvula limitadora de presión en la línea de salida.


C-71 Solución 16

Solución 16: Carga y descarga de contenedores

6

2.1

2.2

p = 30 bar (3000 kPa)

p = 50 bar (5000 kPa)

P 5.1

P

3.1

5.2

3.2

T

T

A

B

P

T

4

3 P

2

T

1

P

T


(6000kPa)


Ts



C-72 Solución 16



Elem. nº

Cant.

Descripción

1

1

Grupo hidráulico

2, 2.1, 2.2

3

Manómetro

3, 3.1, 3.2

3


4

1


5.1, 5.2

2


6

1


10

Manguera flexible

4

Derivación en T

Montar el circuito de control según el esquema. Asegurarse de que las válvulas de antirretorno están correctamente instaladas. Abrir completamente las válvulas limitadoras de presión. Si no se dispone de la cantidad suficiente de válvulas limitadoras de presión, también puede establecerse la presión del sistema en la válvula limitadora de presión del grupo hidráulico. Comprobar el circuito y a continuación poner en marcha el grupo hidráulico. A continuación establecer la presión del sistema a 50 bar. Cuando la válvula distribuidora (4) se acciona, el cilindro avanza y retrocede a la máxima velocidad. El movimiento puede ralentizarse cerrando las dos válvulas limitadoras de presión (3.1) y (3.2). El ajuste se realiza en cada caso cerrando la válvula limitadora de presión en la línea de salida. Las válvulas de antirretorno (5.1) y (5.2) se utilizan para derivar las válvulas limitadoras de presión en cada línea de entrada. Las contrapresiones se indican en los manómetros (2.1) y (2.2). Si las válvulas de antirretorno están instaladas incorrectamente, la velocidad de recorrido no cambiará incluso cuando las válvulas limitadoras de presión se cierren. Con las válvulas limitadoras de presión completamente cerradas, el cilindro ya no retrocederá debido a la presencia del efecto de intensificación de la presión.

Nota

Antes de desmontar el circuito, deben abrirse completamente las válvulas limitadoras de presión para asegurar que no quede presión atrapada.


C-73 Solución 16

La sujeción hidráulica en ambos lados la proporcionan los dos circuitos de contrapresión con válvulas limitadoras de presión. Se necesita una válvula de antirretorno como derivación en cada sentido. Al establecer la presión, tener en cuenta la relación de superficies del cilindro.

Conclusiones

En la práctica, el manejo de contenedores es controlado por válvulas proporcionales. El ajuste dinámico de las válvulas proporcionales permite un mejor control de los movimientos del recorrido rápido y lento.

Comentario


C-74 Solución 16


C-75 Solución 17

Solución 17: Prensa de encolado

Con regulador de presión de 3 vías

Con válvula limitadora de presión

7

7

2.2 2.2

p = 30 bar (3000kPa)

p = 30 bar (3000kPa) A

5

6 P

P

T

3.1

T 2.1

A

A

B

B

4

4 P

P

T

T

3

3 P

P

p = 50 bar (5000 kPa)

2

1

p = 50 bar (5000 kPa)

2

T

P

1

T

p = 60 bar (6000 kPa)

Ts

M

T

P

T

p = 60 bar (6000 kPa)

Ts

M

Esquema del circuito hidráulico


C-76 Solución 17


Elem nº

Can.

Descripción

1

1

Grupo hidráulico

2, 2.1, 2.2

3

Manómetro

3, 3.1

2


4

1


5

1


6

1

Regulador de presión

7

1


7

Manguera flexible

5

Derivación en T


En el caso del circuito con regulador de presión, la válvula de cierre debe abrirse para hacer retroceder el vástago del cilindro. Debido al efecto de intensificación de la presión, la presión del sistema de 50 bar no es suficiente para abrir el regulador de presión de A a T.

Conclusiones

Si en la derivación se monta una válvula limitadora de presión, toda la presión del sistema descenderá hasta 30 bar durante la carrera de avance. Si se utiliza un regulador de presión, se mantiene la presión del sistema a 5o bar, y solamente el cilindro es alimentado con la presión reducida de 30 bar. Esto permite que el mismo grupo hidráulico alimente a otros actuadores con toda la presión del sistema. Sin embargo, debe comprobarse que el caudal de la bomba sea suficiente para ello. La válvula limitadora de presión ofrece ventajas en esta aplicación, ya que, en el caso de largos períodos de permanencia con la válvula distribuidora accionada, la bomba solamente debe desarrollar la potencia equivalente a la presión de 30 bar.


C-77 Solución 18

Solución 18: Dispositivo de montaje A

B

6 7

2.1 p = 30 bar (3000 kPa)

2.2

T

8.1

P

9.1

T

p = 20 bar (2000 kPa)

9.2

A

B

P

T

8.2

P

5

4 A q = 1

3

l min

P

2 P p = 50 bar (5000 kPa)

T

1

P

T

p = 60 bar (6000 kPa)

Ts



C-78 Solución 18

Diagrama desplazamiento-paso


C-79 Solución 18

Elem. nº

Cant.

Descripción

1

1

Grupo hidráulico

2, 2.1, 2.2

3


3

1


4

1


5

1


6

1


7

1

Motor hidráulico

8.1, 8.2

2


9.1, 9.2

2

Manómetro

16

Manguera flexible

7

Derivación en T

1

Sensor de caudal

Antes de montar el circuito, establecer la válvula reguladora de caudal a 1 l/min. Al montar el circuito, asegúrese que las válvulas de antirretorno están correctamente instaladas, ya que de lo contrario puede quedar presión atrapada. Si no hay una cantidad suficiente de válvulas limitadoras de presión, la presión del sistema puede establecerse en la válvula limitadora de presión del grupo hidráulico. Una vez que el circuito ha sido montado y verificado, poner en marcha el grupo hidráulico. En este momento, debe cerrarse la válvula de cierre. Ahora puese establecerse la presión del sistema a 50 bar con la válvula limitadora de presión (2). Las otras dos válvulas limitadoras de presión deben estar cerradas. Cuando se ha accionado la válvula de 4/3 vías, el fluido primero circulará por el cilindro A, cuyo émbolo avanzará. El motor B solamente empezará a girar cuando se abra la válvula limitadora de presión (2.2). La carrera de retroceso se efectúa al invertir la válvula de 4/3 vías. Entonces el motor se detendrá. Se creará presión en la válvula limitadora de presión (2.1). Cuando abra la válvula limitadora de presión (2.1) el cilindro A retrocederá.




C-80 Solución 18

Conclusiones

Los pasos más importantes en la puesta a punto son como sigue: 1. Ajuste previo del caudal 2. Montaje del circuito 3. Cierre de la válvulas limitadoras de presión 4. Verificación del circuito 5. Puesta en marcha del grupo hidráulico 6. Ajuste de las válvulas reguladoras de presión durante el funcionamiento del sistema


C-81 Solución 19

Solución 19: Cálculos para un dispositivo de montaje Evaluación

q = 5

F1

D = 50 mm

l min

p1 = 50 bar

F2 s = 250 mm p2 = 6 bar d = 25 mm

F Esquema

Fuerza del émbolo:

F1 = APN ⋅ p1 =

F1 =

=

π ⋅ D2 ⋅ p1 4

π ⋅ 502 mm2 ⋅ 50 bar 4

π 50 kp ⋅ 52 mm2 ⋅ 4 cm2

= 981,75 kp = 9817,5 N F1 = 9,8 kN


C-82 Solución 19

Fuerza contraria:

π F2 = APR ⋅ p2 = ⋅ (D2 − d2) ⋅ p2 4 F2 =

=

π ⋅ (502 − 252) mm2 ⋅ 6 bar 4

π kp ⋅ (52 − 2.52) cm2 ⋅ 6 4 cm2

= 88,36 kp = 883,6 N F2 = 0,9 kN

Fuerza de prensado:

F = F1 − F2 = 9,8 kN − 0,9 kN F = 8,9 kN

Tiempo de prensado:

π ⋅ D2 ⋅ s ⋅ s A V 4 PN t = = = q q q

=

=

=

π 502 mm2 ⋅ 250 mm ⋅ l 4 5 min π 52 cm2 ⋅ 25 cm ⋅ 4 5000 cm3 60 s π 52 ⋅ 25 ⋅ ⋅ 60 s 4 5000

t = 5,89 s = 6 s


C-83 Solución 20

Solución 20: Contenedor basculante

5

B

4 X

A

3 A

B

Y1

Y2 T

P

2 P p = 50 bar (5000 kPa)

T

1

P

T

p = 60 bar (6000 kPa)

Ts



C-84 Solución 20

1

2

3

4

+24V-

S1

K1

K2

S2

K1

K2

Y1

Y2

0V

3

Esquema del circuito eléctrico

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

Elem. n

Can.

1

1

Grupo hidrulico

2

1


3

1

Electroválvula de 4/3 vías

4

1

Válvula de antiretorno, pilotada hidráulicamente

5

1


6

Manguera flexible

2

Derivación en T

Lista de componentes hidráulicos

Elem. nº

Lista de componentes eléctricos

4

Can.

Descripcin

Descripción

1

Entrada de señales eléctricas

1

Relé triple

1

Juego de cables

1

Unidad de alimentación


C-85 Solución 20

Para evitar que descienda inoportunamente el contenedor basculante, se utiliza una válvula de antirretorno pilotada. Para asegurar que la válvula de antirretorno cierre cuando el circuito eléctrico se desconecte, se utiliza una válvula de 4/3 vías con una posición central en la que A, B y T se hallan conectadas y P está cerrada. Esta válvula de 4/3 vías descarga las conexiones A y B en su posición central. Una vez montados y verificados los circuitos eléctrico e hidráulico, presionar el pulsador S1. Esto hace avanzar el émbolo del cilindro a su posición final delantera (posición de llenado). Cuando se suelta el pulsador S1, la fuerza de un muelle hace que la válvula de 4/3 vías pase a su posición media. La carga que actúa ahora sobre el vástago hace cerrar la válvula de antirretorno pilotada, lo cual impide que el cilindro sea empujado hacia atrás. Cuando se presiona el pulsador S2, la válvula de 4/3 vías invierte. La presión que se crea en la línea de la conexión B hace abrir la válvula de antirretorno y el vástago del cilindro retrocede a su posición final trasera (posición de vaciado). Cada uno de los dos pulsadores S1 y S2 actúan un contacto normalmente abierto y uno normalmente cerrado, que se halla interconectados de forma que no se produzca movimiento alguno si ambos pulsadores se accionaran simultáneamente.


También es posible realizar estos ejercicios utilizando la válvula de 4/3 vías con posición media a recirculación, que está incluida en el juego de elementos. Debido a las características propias de esta válvula, pueden producirse fugas internas que pueden producir que la válvula de antirretorno pilotada cierre.

Nota

El esquema del circuito eléctrico incorpora un enclavamiento entre los renglones 1 y 2. Esto asegura que el circuito de control funcionará correctamente incluso en el caso de un error del operador.

Conclusiones


Guias de hidraulica FESTO - Soluciones.pdf

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