Ejercicios Sistemas Oleneumaticos_jf

EJERCICIOS SISTEMAS OLENEUMATICOS AGOSTO 17, 2010, UNIVERSIDAD INDUSTRIAL INDUSTRIA L DE SANTAND SA NTANDER, ER, ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA MECÁNIC A

Ejercicios Sistemas Oleoneumáticos SISTEMAS OL EONEUMÁTICOS EONEUMÁTICOS EDUARDO MACHUCA

JUAN FELIPE ORDOÑEZ ORDOÑEZ

Estudiante 20 BUCARAMANGA, SANTANDER, COLOMBIA

Estudiante 2050555 BUCARAMANGA, SANTANDER, COLOMBIA

 =        =        =      =     1  =     2  =         1  =        2  =         =      =     1  =     2  =       =      2  =            =     1  =     2  =     1 ↑ =          ↓ =          

ABSTRACT AB STRACT El principal objetivo de este documento es profundizar la teoría de bombas y motores hidráulicos adquirida en la asignatura de sistemas oleo neumáticos poniéndola en práctica mediante la solución de una serie de ejercicios que servirán al ingeniero mecánico para su desempeño profesional y que abarcan gran parte de la teoría de este tema.

r

Δ Δ

INTRODUCCIÓN Un sistema oleo-hidráulico es el conjunto de elementos necesarios para la transmisión de energía por medio de un fluido, los componentes de un sistema son todos aquellos elementos que incorpora el sistema para su correcto funcionamiento, mantenimiento y control.

NOMENCLATURA

 =     =    =        = ∗ ∗ ∆ =         = 2.75  / =  =     

Δ

Δ

.

1

Copyright © 20xx by ASME

EJERCICIO NUMERO 1

    =350 /   =107√    = 83√  Δ

Δ

En 3 segundos acelera de 0 a 5 m/min, hasta llegar a su estado estable.

SOLUCIÓN ASCENSO EN PARALELO

DATOS DEL EJERCICIO

=40   = 5 / ⟶  = 10% ⟶     = 1,1    = 800   = 0,8 ⟶    =50 ⟶    =85% ℎ =3/     =250 /     = 80 /

∑ =     =  = = 800 0.8 = 512   =  =   601  10  = 10 ⁄   = 3 0,55  99   =  = 51,71   == 20000 0.55  =1121.3   = ⟶=  601  10 20000    = 9,81 × 3   = 113,26   = 113,26 ×0,55 =62,3  ∑ =    3  = 51,71 1121,362, 0,9 =1366,82 1366,82  = 32,16    =   = × 0,8550  =  ×∆2 ×  =  ×∆2 ×  =  2

Copyright © 2010 by ASME

ECUACIONES DE PRESIÓN

Solucionando el sistema de ecuaciones

  =            = ∆ℎ ∆↓ ∆ℎ  ∆↓  = 6     ∆↓ = 107 ∆ =   →       1 ∆ =   →       2  =  ∆↑ ℎ   =250   =250  3  =  ∆↑ ∆ ℎ   0,02 23  =250107   = ×   601  10    =  =  = 0,55  =0,30   60 50  =  =0,30    2 = 145 

 = 15865   = 15685  = 225,63 /  = 71,75  ∆ =240,1 / ∆ =237,4 /

ECUACIONES A UTILIZAR

1 →   = 31550  2 →  =  ×∆2 ×0,92 3 →  =  ×∆2 ×, 4 →  = 2×145 1000    5→∆ =2412107         6→∆ =2450,02 2 107 6107 

Por lo tanto

/   71750     = × = 1800 /×0,92 =43,33  /  = ∆× = 71,75 250 0,91×600  = 32,85  = 225,63 /  = 43,33 / ASCENSO EN ESTADO ESTABLE

  =  = 1121,0,39  = 1245,9 , 1245,9  = 29,32    =  = × 0,85×50  =  ×∆2 ×0,92  =  ×∆2 ×0,92   = 29,32  = 28758   ∆ 28758   = 0,92∆ 2 ∆ ∆ =404,41 ECUACIONES A UTILIZAR

 = 71,75  ∆ ∆ =404,41 ∆ =    = ∆ℎ ∆↓ ∆ℎ =30,453  =6,45 /  =  ∆↑ ∆ℎ =  0,453  =  ∆↑ ∆ ℎ =  0,452,71753  = 211,46 / 3


71,75  211, 4 6  ×      =  ×600 = 0,91×600   = ,  DESCENSO Este se hace estando el circuito en serie, por lo tanto todo el caudal que sale de bomba llega a uno de los motores hidráulicos.

  =  = ×  71,75 0,91  ×  =   = 0,22563 / =289,38  Ahora las rpm del tambor están en función de la relación de transmisión

 3506,885   = 2 =171,55   =   =3,435171,55=175 /   = 171,55 /  71,75       = 83 =  83  =0,747 / ↑ =0,45 /  =   ↑ =171,550,7470,45 = 172,75 / ),   = ,×× = (, / ,×  = ,  EJERCICIO NUMERO 2

 =  = 289,5003 = 5,79   =  = 289,0503  = 5,79  La carga se encuentra sostenida por dos cables por lo tanto

 = 10 / Este resultado es adecuado pues todo el caudal de bomba está llegando a un solo motor. Para hallar la potencia de descenso trabajamos primero con presiones

 =    =  ↓ ℎ La presión de la válvula de contrabalance es tomada de la grafica para todo el caudal de bomba

 = 3,435 /  =  ↓ ℎ =3,4350,453 = 6,885 / Analizando la válvula de contrabalance que se encuentra del lado del motor 1 (izquierda)

Se requiere que el tambor gire a 100 rpm en un lapso de 5 segundos. Conociendo los datos se desea calcular:

 =  2 300 

• • •

4

El Cm de los motores El Cb de la bomba variable La potencia del motor diesel a velocidad de


•

régimen El tiempo de detención del sistema si el taraje de la válvula de contra-balance es de 180Kgf/cm2.

EJERCICIO NUMERO 3 En el laboratorio los siguientes datos experimentales con respecto a la bomba han sido tomados: Presión de descarga: 3000 PSI. • •

Velocidad de entrada de la bomba: 1800 PSI.

•

Rata de flujo: 20,36 GPM.

Torque de entrada en el eje de la bomba: 1382lb-pulg. Se sabe que el desplazamiento volumétrico es de 2,75pulg 3/rev. Hallar: a. Eficiencia promedio global de la bomba. b. Eficiencia volumétrica. c. Eficiencia mecánica (torque) de la bomba en cuestión. •

Solución: a) Eficiencia promedio global de la bomba.

 =∙  = 1382 ∙ ×1800   =29,44  ∙ 30 × 4,145 × 0,10254 

5


 =∙∆  757  =20,36  ×3000  × 6894,1   1  × 264,17  × 601   = 26,569   = 26,569  =0,902  =   29,44   =,%

Solución:

  = 1800 × 601  =30    1      =100  × 100  =0,0001   =  ∙1 =  ∙  Δ

•

Para ΔP=1 MPa y ηVb=0,99

 ×30  10,99 = b ×1×10Pa 0,0001    m − =3×10 b Pa∙seg λ

λ

b) Eficiencia volumétrica.

      =  ∙=2,75  ∙1800  =4950  =21,43   = 20,36  =0,95 ∨ =  21,43  ∨ =%

•

 ×30  10,95 = b ×10×10Pa 0,0001    m − =1,5×10 b Pa∙seg λ

λ

•

Para ΔP=20 MPa y η Vb=0,91

 ×30  10,91 = b ×20×10Pa 0,0001    m − =1,35×10 b Pa∙seg

c) Eficiencia mecánica (torque) de la bomba en cuestión.

0,902 =0,945  =  = ∨ 0,95  =  %

Para ΔP=10 MPa y η Vb=0,95

λ

λ

 ̅ = +  +  = ×+,×+,×  =,×− λ

EJERCICIO NUMERO 4

λ

λ

Una bomba axial con desplazamiento volumétrico de 100 cm3/rev. Las siguientes eficiencias volumétricas han sido registradas en el laboratorio mientras la bomba opere a una velocidad de operación constante de 1800 rpm. De acuerdo a los datos experimentales obtenidos en esta tabla halle el coeficiente de perdida promedio para esta bomba hidráulica. λ L=?[m3/(Pa-seg)]. Presión 1 MPa 10 MPa 20 MPa

Eficiencia volumétrica: ηV 0,99 0,95 0,91

6


EJERCICIO NUMERO 5 La eficiencia global de una bomba de pistones axiales fue calculada en el laboratorio y fue de 89 % tomada de medidas (Instrumentos) de torque, velocidad, presión y flujo. Tomados los instrumentos fueron usados en la mitad de la escala total. Los instrumentos de medición empleados de torque y presión son precisos en  /  1.5 % de la escala máxima disponible, pero para el instrumento de medida de flujo la presión esta en un  /  3.0 % de su escala total. La medida de velocidad se conoce plenamente y asume conocida con perfecta precisión.

a) ¿Cual es la incertidumbre global del cálculo medio de la eficiencia global? b) ¿Cuál es el intervalo de confiabilidad para la eficiencia de la bomba?

EJERCICIO NUMERO 6 Una bomba de pistones axiales tiene 7 pistones y un ángulo de placa máximo de 18 grados. El radio Pitch es de 2,55 cms, y el diámetro de cada pistón es de 1,66 cms. Calcule el desplazamiento volumétrico teórico de la bomba por revolución. Cuál es el flujo promedio y amplitud del rizado de flujo de esta bomba, asuma que la velocidad de la bomba es de 2000 rpm. Repita el problema anterior pero la bomba ahora tiene 8 pistones. Compare el resultado con lo anterior. Halle las frecuencias naturales de estas dos bombas. Que concluye de estas dos bombas en términos dinámicos. Solución: a) Bomba axial de 7 pistones

 = 30 ∙2000 = 209,439    = 4  = 4 ×1,66  = 2,164   =  ∙ ∙∙tan∝  ×2,55  ×tan18 7×2, 1 64  =   =3,995   =2 =2×3,995  =25,1    =  ∙ =3,995  ×209,439  =836, 7 1   ∆= ∙∙tan∙ 2 ∙tan 4 ω

7


 209, 4 39 ∆=2,164 ×2,55×tan18× 2  ×tan28  ∆=21,13     = 187,78

,  =,

b) Bomba axial de 8 pistones

 =  ∙ ∙∙tan∝  ×2,5 5  ×tan18 8×2, 1 64  =  =4,566   =2 =2×4,566  =28,69    =  ∙ =4,566  ×209,439  =956, 3 0   ∆= ∙∙tan∙ 2 ∙tan 2  209, 4 39 ∆=2,164 ×2,55×tan18× 2  ×tan16  ∆=37,34  Amplitud de rizado = 187,78 ω

Calculo de las frecuencias naturales

 = 2000   = ×   =2000× 30 [ ]7=1466,07  ,  =2  =2×1466,07 ,  =,    =2000× 30 [ ]8 = 1675,516  ,  =2  =2×1675,516 8


Ejercicios Sistemas Oleneumaticos_jf

Recommend Documents