OLEHIDRAULICA Y NEUMATICA APLICADA REALIZADO POR: DIEGO CABAY CODIGO: 1099 1. Determine el trabajo efectivo que realizará un cilindro de simple efecto de 80mm de diámetro y 20mm de carrera sabiendo que está sometido a una presión de 6 bares, que la resistencia del muelle se estima en 251N y que el rendimiento es del 65%. Datos C.S.E. D= 80mm=0,08m S=20mm=0,02m P=6 bar=600KPa FM=251N 2
FE=nFT- FM=0,65*FT- FM= 0,65*P*A = 0,65*600KPa*0,785*D - 251N 2
FE= 306150Pa*(0,08m) 251N=1959,36N 251N FE=1708,36N WE=FE*s=1708,36N*0,02m=34,16Joules
2. Calcule la fuerza efectiva de un cilindro de simple efecto de 50mm de diámetro si la presión ejercida es de 5 atm., la resistencia del muelle es de 100 N y el rendimiento estimado del 70%. Datos C.S.E. D= 50mm=0,05m P=5 bar=500KPa FM=100N 2
FE=nFT- FM=0,70*FT- FM= 0,70*P*A = 0,70*500KPa*0,785*D - 100N 2
FE= 274750Pa*(0,05m 274750Pa *(0,05m)) 100N=686,87N 251N FE=586,87N
3.
Determina la presión del aire que hay que utilizar en un cilindro de 100mm de diámetro y del 60% de rendimiento para obtener una fuerza efectiva de 1.500N si la resistencia del muelle interno es de 350N.
Datos D= 100mm=0,1m FE=1500N 2
FE=nFT- FM=0,60*FT- FM= 0,60*P*A = 0,60*P*0,785*D - 350N 2
P=(1500 + 350N)/ 0,471Pa*(0,08m) =613,72KPa 4.
Determine el rendimiento de un cilindro de doble efecto de 12mm de diámetro sabiendo que al aplicarle una presión de 10 bar se obtiene una fuerza de empuje de 66N.
Datos D= 12mm=0,012m P=10bar=1000KPa FE=66N 2
FE=nFT= n*P*A = n*1000KPa*0,785*D
n=(66N)/ (1000KPa*0,785*(0,012m) 2)=0,5838 n=58,38%
5. Calcule la fuerza efectiva en el avance y en el retroceso que desarrolla un cilindro de doble efecto sometido a una presión de 9,5 bares, sabiendo que su rendimiento es del 60% y que que los diámetros del émbolo y del vástago son, respectivamente, respectivamente, 16 mm y 5 mm. Datos C.D.E. D= 16mm=0,016m d= 5mm=0,005m P=9,5 bar=950KPa AVANCE FE=nFT=0,60*FT = 0,60*P*A = 0,60*950KPa*0,785*D 2
FE= 447450Pa*(0,016m) =114,54N
2
RETORNO 2
2
FE=nFT =0,60*FT = 0,60*P*A = 0,60*950KPa*0,785*(D d ) FE= 447450Pa*(0,0162 0,0052)m2 =103,36N
6. Calcule el trabajo efectivo que desarrolla un cilindro de doble efecto sabiendo que la carrera de avance es de 120mm y el esfuerzo efectivo de empuje, de 18,8daN. Datos C.D.E. FE=18,8daN=188N S=120mm=0,12m WE=FE*s=188N*0,12m=22,56Joules
7. Determine la presión del aire que hay que utilizar en un cilindro de simple efecto de 80mm de diámetro y del 65% de rendimiento para obtener una fuerza efectiva de 1.600N si la resistencia del muelle interno es de 250N. Datos D= 80mm=0,08m FE=1600N 2
FE=nFT- FM=0,65*FT- FM= 0,65*P*A = 0,65*P*0,785*D - 250N 2
P=(1600 + 250N)/ 0,51Pa*(0,08m) =566,78KPa
8. Determine el rendimiento de un cilindro de simple efecto de 16mm que genera un empuje de 55N al aplicarle una presión de 5bar si la resistencia del muelle se estima en 8N. Datos D= 16mm=0,016m P=5bar=500KPa FE=55N FM=8N FE=nFT - FM = n*P*A 8N = n*500KPa*0,785*D2 8N 2
n=(55N+8N)/ (500KPa*0,785*(0,016m (500KPa*0,785*(0,016m)) )=0,6269 n=62,69%
9. Calcule la fuerza efectiva en el avance y en el retroceso que desarrolla un cilindro de doble efecto sometido a una presión de 9 bares, sabiendo que su rendimiento es del 55% y que los diámetros del émbolo y del vástago son, respectivamente, 20 mm y 8 mm. Datos C.D.E. D= 20mm=0,020m d= 8mm=0,008m P=9 bar=900KPa AVANCE FE=nFT=0,55*FT = 0,55*P*A = 0,55*900KPa*0,785*D
2
2
FE= 388575Pa*(0,020m 388575Pa *(0,020m)) =155,43N RETORNO 2
2
FE=nFT=0,55*FT = 0,55*P*A = 0,55*900KPa*0,785*(D d ) 2
2
2
FE= 388575Pa*(0,020 0,008 )m =130,56N
10. Una taladradora utiliza un cilindro de doble efecto para desplazar el porta brocas. Suponiendo que se realizan 10 agujeros por minuto, el desplazamiento del vástago es de 60mm, el diámetro del émbolo mide 5cm y el del del vástago de 1cm, 1cm, presión 6bar, determina la fuerza efectiva del vástago y el consumo de aire en litros por minuto. Se desprecian los rozamientos. Datos C.D.E. P=6bar=600KPa D= 5cm=0,05m d= 1cm=0,01m S=60mm=0,06m AVANCE FE=0,9FT= 0,9*P*A = 0,9*600KPa*0,785*D 2
FE= 423900Pa*(0,05m 423900Pa *(0,05m)) =1059,75N RETORNO
2
2
2
FE=0,9*FT= 0,9*P*A = 0,9*600KPa*0,785*(D d ) 2
2
2
FE= 423900Pa*(0,05 0,01 )m =1017,36N V=(A+A)*s*n* Rc Rc=(Patm+Ptrab)/Patm=(101,35KPa+600KPa)/101,35KPa=6,92 2
2
2
A=0,785*D =0,785(0,05m) =0,00196m
A´=0,785*(D2-d2)=0,785(0,052-0,012)m2 =0,00188m2 2
2
3
V=(0,00196m +0,00188m )*0,06m*10*6,92=0,01594m /min V=15,94L/min
11. Una plegadora de chapa utiliza un cilindro neumático de simple efecto. Determina el diámetro mínimo del émbolo si la fuerza que tiene que realizar es de 800 800p p y la presión de suministro de 7atm. Calcula el caudal de aire que debe suministrar el compresor si se hacen 18 pliegues por minuto y el desplazamiento del vástago es de 60cm. (E=260N) Datos D= ? FM=260N S=0,6m FE=800p=3558,577N P= 7atm=709,275KPa FE=0,9*FT- FM= 0,9*P*A = 0,9*P*0,785*D2 - 260N 2
D =(3558,577N + 250N)/ 0,706*(709275Pa) =0,007605m
2
D=0,0872m CAUDAL 2
V=0,785*D *s*n*Rc Rc=(Patm+Ptrab)/Patm=(101,35KPa+709,275KPa)/101,35KPa=7,99 2
3
V=0,785*(0,0872m) *0,6m*18*7,99=0,515m /min
12. En la fabricación de ladrillos refractarios, se emplea un cilindro neumático de simple efecto de diámetro 15cm, para comprimirlos. Determina la presión del aire comprimido utilizado si se necesita una fuerza de 13.000N. calcula también, qué caudal mínimo debe proporcionar el compresor si la longitud de salida del vástago vástago es de 50cm y realiza 35 ciclos por minuto. Considerar la fuerza del muelle como el 3% de la teórica. Datos C.S.E. FE=13000N D= 15cm=0,15m S=50cm=0,5m 2
FE=0,9FT- FM= 0,9FT 0,03F M =0,87*P*A = 0,87*P*0,785*D P= 13000N/0,6829*(0,15 13000N/0, 6829*(0,15m) m)2 =846KPa CAUDAL 2
V=0,785*D *s*n*Rc Rc=(Patm+Ptrab)/Patm=(101,35KPa+846KPa)/101,35KPa=9,34 2
3
V=0,785*(0,15m) *0,5m*35*9,34=2,886m /min
13. Una troqueladora es accionada mediante un cilindro de doble efecto. El desplazamiento del vástago es de 70mm, el diámetro diámetro del émbolo mide 6cm y el del vástago de 1cm y la presión del aire es de 7 bar. Determina la fuerza efectiva del vástago en el avance y en el retroceso. Datos C.D.E. D= 6cm=0,06m d= 1cm=0,01m S=70mm=0,07m P=7 bar=700KPa AVANCE FE=0,9FT= 0,9*P*A = 0,9*700KPa*0,785*D 2
FE= 494550Pa*(0,06m 494550Pa *(0,06m)) =1780,38N
2
RETORNO 2
2
FE=0,9*FT = 0,9*P*A = 0,9*700KPa*0,785*(D d ) FE= 494550Pa*(0,062 0,012)m2 =1730,92N
14. Un cilindro de doble efecto trabaja a una presión de
30
bar y tiene un vástago de
20mm de diámetro. Calcular: a. El diámetro del cilindro para obtener una fuerza de 8.000N en el avance. b. La fuerza necesaria para el retroceso. c. El volumen de aire consumido en 50 procesos de avance y retroceso, si el vástago hace un recorrido de 150mm en cada uno. Datos D= ? S=20mm=0,02m FE=8000N P= 30bar=3000KPa 2
FE=0,9*FT= 0,9*P*A = 0,9*P*0,785*D
D2=(8000N)/ 0,706*(3000KPa) =0,0037771m =0,00377 71m2 D=0,0614m RETORNO 2
2
FE=0,9*FT = 0,9*P*A = 0,9*3000KPa*0,785*(D d ) 2
2
d =D 0,0037744 d=0,0179m CAUDAL V=(A+A)*s*n*Rc Rc=(Patm+Ptrab)/Patm=(101,35KPa+3000KPa)/101,35KPa=30,6 2
2
2
A=0,785*D =0,785(0,0614m) =0,002959m 2
2
2
2
2
2
A´=0,785*(D -d )=0,785(0,0614 -0,0179 )m =0,002707m
V=(0,002959m2 +0,002707m2)*0,15m*50*30,6=1,3m3 /min
15. Calcula las fuerzas efectivas en el avance y en el retroceso de un cilindro de doble efecto que tiene las siguientes características: presión de trabajo 6Kp/cm2, los diámetros del émbolo y del vástago son, respectivamente, 80mm y 25mm. Suponiendo que en el cilindro tiene una carrera de 700mm y efectúa 5 ciclos por minuto, ¿cuál es el consumo de aire de dicho cilindro? Datos C.D.E. P=6Kp/cm2=266880KPa D= 80mm=0,08m d= 25mm=0,025m S=700mm=0,7m AVANCE FE=0,9FT= 0,9*P*A = 0,9*266880KPa*0,785*D
2
FE= 188550,72KPa*(0,08m 188550,72 KPa*(0,08m)) 2 =1206,72KN RETORNO 2
2
FE=0,9*FT= 0,9*P*A = 0,9*266880KPa*0,785*(D d ) FE= 188550,72KPa*(0,082 0,0252)m2 =1088,88KN V=(A+A)*s*n* Rc Rc=(Patm+Ptrab)/Patm=(101,35KPa+266880KPa)/101,35KPa=2634,25
A=0,785*D2=0,785(0,08m)2=0,005024m2 2
2
2
2
2
2
A´=0,785*(D -d )=0,785(0,08 -0,025 )m =0,00453m 2
2
3
V=(0,00502m +0,00453 m )*0,7m*5*2634,25=88,04m /min
16. Un cilindro de doble efecto de 80mm de diámetro, con un vástago de 25mm de diámetro es alimentado por una presión manométrica de 6 atm. El cilindro tiene una carrera de 700mm y realiza 5 ciclos/min. Determina Determina el consumo de aire aire por minuto suponiendo el cilindro de doble efecto. Datos C.D.E. P=6atm=607,95KPa D= 80mm=0,08m
d= 25mm=0,025m S=700mm=0,7m AVANCE FE=0,9FT= 0,9*P*A = 0,9*607,95KPa*0,785*D
2
2
FE= 429516,67Pa*(0,08m) =2748,9N RETORNO 2
2
FE=0,9*FT= 0,9*P*A = 0,9*607,95KPa*0,785*(D d ) 2
2
2
FE= 429516,67Pa*(0,08 0,025 )m =2480,45N V=(A+A)*s*n* Rc Rc=(Patm+Ptrab)/Patm=(101,35KPa+607,95KPa)/101,35KPa=6,99 2
2
2
A=0,785*D =0,785(0,08m) =0,005024m
A´=0,785*(D2-d2)=0,785(0,082-0,0252)m2 =0,004533m2 2
2
3
V=(0,005024m +0,004533m )*0,7m*5*6,99=0,2338m /min
17. Un cilindro de doble efecto se mueve con aire comprimido, el diámetro del émbolo es de 63mm, el diámetro del vástago mide 20mm, la presión de trabajo es de 6 bares, la carrera de 700 mm. mm. Se quiere conocer el volumen de aire que se necesita para mover el cilindro. Si realiza 10 ciclos/min, ciclos/min, calcula el caudal necesario. Datos C.D.E. P=6bares=600KPa D= 63mm=0,063m d= 20mm=0,02m S=700mm=0,7m AVANCE FE=0,9FT= 0,9*P*A = 0,9*600KPa*0,785*D
2
2
FE= 423900Pa*(0,063m 423900Pa *(0,063m)) =1682,45N RETORNO 2
2
FE=0,9*FT= 0,9*P*A = 0,9*600KPa*0,785*(D d ) 2
2
2
FE= 423900Pa*(0,063 0,02 )m =1512,89N
V=(A+A)*s*n* Rc Rc=(Patm+Ptrab)/Patm=(101,35KPa+600KPa)/101,35KPa=6,92
A=0,785*D2=0,785(0,063m)2=0,003115m2 2
2
2
2
2
2
A´=0,785*(D -d )=0,785(0,063 -0,02 )m =0,002801m 2
2
3
V=(0,003115m +0,002801m )*0,7m*10*6,92=0,286m /min
18. Una máquina neumática dispone de
4
cilindros de doble efecto con pistones de
diámetro 125mm y vástago de diámetro 30mm. La carrera es de 200mm y su presión de trabajo es de 6 bares funcionando a 150 ciclos por hora. Determinar: La fuerza de avance y retroceso de cada cilindro. El caudal de aire (l/min) que debe aspirar el compresor para abastecer a la máquina
Datos C.D.E. P=6bares=600KPa D= 125mm=0,125m d= 30mm=0,03m S=200mm=0,2m AVANCE FE=0,9FT= 0,9*P*A = 0,9*600KPa*0,785*D
2
2
FE= 423900KPa*(0,125m 423900 KPa*(0,125m)) =6623.43N RETORNO 2
2
FE=0,9*FT = 0,9*P*A = 0,9*600KPa*0,785*(D d ) 2
2
2
FE= 423900Pa*(0,125 0,03 )m =6241,92N V=(A+A)*s*n* Rc Rc=(Patm+Ptrab)/Patm=(101,35KPa+600KPa)/101,35KPa=6,92 2
2
2
A=0,785*D =0,785(0,125m) =0,01226m
A´=0,785*(D2-d2)=0,785(0,063 2-0,032)m2 =0,01155m2 2
2
3
V=(0,01226 m +0,01155 m )*0,7m*150*6,92=17,3m /h=288,33L/min Como son 4 cilindros el total seria = 4*288,33L/min=1153,32L/min
