UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA POTENCIA FLUIDA 26 DE JUNIO DE 2015, I SEMESTRE ACADÉMICO ACADÉMICO DE 2015 PRESENTADO A: ING. CARLOS BORRÁS
TALLER 1 R!"!#$ A%&'%(' R'%)*% C!+&'
J'+# G!-(#$ T'&#$$' N(#&'
2100060
2091977
EJERCICIO No. 1
Una prensa hidráulica de 300 toneladas de carga máxima ima tien iene un cili ilindr ndro tipo tipo RAM con un diámet diámetro ro de 250 mm y los cilind cilindro ros s auxili auxiliar ares es tiene ienen n de diám iámetr etro pistó istón n 100 mm con con un
diámetro de vástago de 0 mm! "a plata#orma de empu empu$e $e tien tiene e un peso peso de 12 %on! on! &l sist sistem ema a hidráulico cuenta con 'om'a do'le de relación de (u$o (u$os s 2 a 1) *+ig *+igni ni,c ,ca a -ue -ue una una de las las .om' .om'as as
1
Copyright © 2014 by ASME
entrega el do'le de (u$o -ue la otra/! "as especi,caciones de desempeo son Rotación de la .om'a 100 R4M! &l tara$e de la válvula de contra'alance ha sido calculado en 10 6g#7cm 2) la relación de pilota$e es de 21! %ara$e de la reductora es de 20 6g#7cm 2! "a carrera total es de 80 cms) descrita as9 carrera de aproximación de 30 cms) seguido de una carrera de 10 cms de contacto y apriete en 10 sg!
•
Para el apriete
[
2
0,01∗ π ( 0,25 ) cm m m =0,01 → Q= v∗ A = =5∗10−4 v =1 s s s 4
Por medio de la relación de 2:1 de las bombas se tiene: omba 1! "# L$min omba 2: %# L$min
:allar a/ "a presión de tara$e de la válvula de descarga) asuma un #actor de 10; adicional al calculado!
Velocidad de S&bida −4 m
'/
/ d/ :alle la potencia consumida por el sistema durante la carrera de aproximación de 30 cms ?nicamente! *&n 6>/
V =
Q = A
5∗10
(
2∗
3
s
π ( 0,1 )
2
4
)
m s
=0,32 = 3,2 m
2
cm s
DIA'(A)A DE (ESIS*ENCIAS ASCENSO:
Asuma las ca9das en los antiretornos simples de 1!5 6g#7cm2! &cuación de p=rdidas de la direccional
[ ]
1
[ ]
Lts Kgf Q =60 ( Δ P ) 2 2 min cm &cuación de p=rdidas direccionales @espr=cielas
1 2
para
las
demás
SOLUCIÓN
ANÁLISIS DE VELOCIDADES DCL del Pistón
P 1 =
12000 2
P
1∗ π ( 0,25 ) 4
2
+ W =300000
2
4
)
) ( )
Pm= P 1 + 1,5 + 5
P 1 =
(
π ( 10
− 12∗103 =5,87 ∗106 [ Pa ] =59,86 [ Kgf / cm 2 π ( 0,25 )
3∗10
=76,4
QT 60
4
2
60
2
cm
2
→ QT =Q 1 + Q 2 ;QT = 90
( )
Pm=76,4 +1,5 +
90
Kgf
2
→ Pm= 80,15
L min
Kgf 2 cm
Copyright © 2014 by ASME
Pdesc = Pm∗1,1=88
Kgf cm
2
CAPACIDADES VOL+),*(ICAS C b 1 =
C b 2 =
30
L min
60
L min
Q1 L cc = =0,018 =18 η vol∗ RP 0,92∗1800 !ev !ev Q2 L cc = =0,0362 =36,2 η vol∗ RP 0,92∗1800 !ev !ev
PO*ENCIA DE ASCENSO W Total =W 1 + W 2 W =
Para descenso r.pido/ se operan las dos bombas/ l&e0o !# L$min ! #/##13 m " $s
P [ P"# ]∗Q [ g$m ] η vol∗1714
P 1 = Pm+ 1,5 =80,15
V desc =
Kgf 2
cm
+ 1,5 =1160 P"#
W 2=
2
(
Q Pistones=28,3
ηTotal =η vb∗ ηmb=0,92∗0,91=0,84 0,84 ∗1714
m
m s
= 0,03 = 3
cm s
)
3 π (10 ) cm cm Q Pistones= V ∗ A =3 ∗2 =471,2 4 s s
L Q 1 =60 =15,85 [ g$m ] min 1160∗ 7,92
π ( 0,25 )
3
2
4
L Q 1 =30 =7,92 [ g$m ] min
W 1=
m 0,0015 s
2
L min
=6,4 [ %P ] = 4,7 [ K& ]
1160∗15,85 0,84∗1714
=12,81 [ %P ] =9,42 [ K& ]
DCL P(ENSA
W Total = 4,7 + 9,42=14,12 [ K& ]
(
DESCENSO Carrera de Apro-imación
P 2 =170 + P 1 =
60
)
2
+ 1,5 =171,72 Kgf 2 cm
2 P 2∗ A 2−1200
Pm 2= P 1+
3
L 28,3 min
A 1
( ) L 90 min 60
= 52,5
Kgf 2
cm
2
=54,75
Kgf cm
2
Copyright © 2014 by ASME
Δ P 1=54,75 + 1,5 =56,2
Kgf
= 800 P"#
2
cm
W Total =W 1 + W 2 W 1= W 2=
800∗7,92 0,84∗1714 800∗15,85 0,84∗1714
= 4,4 [ %P ]=3,24 [ K& ] = 8,81 [ %P ] =6,47 [ K& ]
Potencia en Apro-imación W Total =3,24 + 6,47= 9,71 [ K& ]
EJERCICIO No 2
4
Copyright © 2014 by ASME
DA*OS:
1
-v.stago =34 ∈¿
Wma' =20000 lbf
V =300
L min
ηt!ans $olea =96
P*ara4e Contra!"### PSI PSec&encia ! 1### PSI Δ Pc(e)*e =25 P"# +omba : ηvb =93
Q R =
Q+ 2
DE*E()INA(: a5 Capacidad 6ol&m7trica de la bomba8 b5 La 6elocidad m.-ima a la 9&e p&ede s&bir la car0a el 6alor de la car0a para esa 6elocidad8 c5 La potencia d&rante el descenso ;estado estable58 d5 El tiempo t de
ηtb =83 , =1800 RP 3
- $iston =4 4 ∈¿
5
Copyright © 2014 by ASME
La 6elocidad de la car0a es el doble de la del pistón del cilindro8 288,9∗2 =597,8 ¿ ;Velocidad m.'ima de la ca!ga
SOLUCIÓN
min
DCL DE LA CA('A =
Para 9&e esto oc&rra/ la car0a no debe ca&sar &na presión en el sistema maor a 1### psi8
1 V & =300 ¿ ; Pa!a cada cilind!o : ∗V & 2 min
V cil =150 ¿ min
P 0 < 1000 P"#
P 1 + P anti!! = P 0
Qcil =V cil∗ A an*la! π ( - $is − -v.s 2
A an*la! =
2
)
4
π ( 4,75 −3,25 2
=
4
2
)
La 6.l6&la anti retorno s&pone &na presión de 23 psi
=9,429 ¿2
P 1 + 25 =1000 P 1 =1000−25
3
2 Qcil =150 ¿ ∗9,429 ¿ =1414,5 ¿ =6,1 [ g$m ] min min
/ cilin=
- $is
2
2
- $is − -v.s
2
=
4,75 4,75
>l&4o para 2 cilindros:
2
P 1 =975 P"#
2 2
−3,25
lbf 2 2 = P 1∗ A an*la! =975 2 ∗9,43 ¿ = 9194,25 lbf
=1,88
¿
Q=2∗6,1=12,2 [ g$m ]
Ca!gam.'ima : C ma' =
Capacidad 6ol&m7trica de la bomba: C b =
Q gal c 12,2 g$m = =7,28. 10−3 = 27,5 ηvol∗ RP 0,93∗1800 !ev !e
La m.-ima 6elocidad se da c&ando el peso de la car0a es menor/ tal 9&e la presión en el sistema no s&pera los 1### psi de la 6.l6&la de se0&ridad todo el ?&4o 6a a &n solo cilindro8
9194,25 2
=4597,12 lbf = 2085,2 [ Kgf
DESCENSO/ Velocidad Potencia (e0&lación de Q + 12,2 Q R = = = 6,1 g$m 2
ca&dal/
2
Qcil =12,2 [ g$m ] → Pa!a el cilind!o dela i0)*ie!da 1 2
9,429 ∈¿
3 ¿ 2818,9 2
9,429 ∈¿
V cil =
min
=
Q Aan*la!
¿ =
12,2 g$m
¿
V cil =288,9 ¿ min
2∗Q ent =Q.!ea an + Q R 3 3 3 3 1 ( 1 )
6
Copyright © 2014 by ASME
Q.!eaan =
Q ent / cilin
P+= P 1+ 75 + 16,54 =1406
3 3 3 3 3 3 3 3 (2 )
2∗Q ent −
Qent / cilin Qent / cilin
(
Qent ∗ 2− Qent =
/cilin
*IE)PO DE >(ENADO
∑ 2 =m∗a
)
4
=Q R=6,1 g$m
= 4,15 [ g$m ] =958,65
1 2
¿3 min
Q
2
min
A $iston
=
2
2
A an*la! =9,43 ¿ =0,0655 ft 3
V =
sg
ft V =54,1 ¿ =0,0751 min sg
=54,1 ¿ 958,65
ft
g=32,2
1,88
17,72 ∈¿
P [ P"# ]∗Q [ g$m ] 1406∗12,2 = = 12 [ %P ] η vol∗1714 0,83 ∗1714
W = 8,82 [ K& ]
=Q R
6,1 2−
W =
+ Q R
1
2
¿
ηtb =83
(eempla@ando ;25 en ;15 2∗Q ent =
lbf
¿
3000
min
¿
lbf 2
¿
=432000
lbf 2
ft
432000 ∗2∗ A an*la! −10000 lbf =
Velocidadde descenso delaca!ga
432000 ∗2∗0,0655 =
(
56592 =
P(ESIN DE LA O)A
46,64
5 t
)
20000 32,2
(
∗
20000 32,2
0,0751
+ 10000 → 5 t =
5t
( )
∗ 5 V 5 t
)+
10000
46,64
56592 −10000
5 t =0,001002 [ sg ]
2
9,429 ∈¿
P 2∗ A an*la!−5000
P 1 =
A $iston
P 1 =1314,33
3000
=
lb 2
¿
∗9,43 ¿2 −5000 lbf ¿
lbf
¿2 7
Copyright © 2014 by ASME
EJERCICIO No 3
8
Copyright © 2014 by ASME
DA*OS:
Apro-imación!"# cm en 3 s0
=!1/3 *on ! 13## B0<
Contacto! 3 cm en s0
>ma-!1% *on !1%### B0<
*ara4e V
*ma-! s0 recor!"3 cm Dp!1## mm
Nmotor!1G3# (P)
D6!3# mm
ηvb =92
Carrera total!"3 cm
ηmb= 92
9
Copyright © 2014 by ASME
ombas ?&4o!":1 5 P -CV 1=15
Kgf a m.' fl*6o 2 cm
√
5 P -CV 2 : Q =13 5 P 5 Pc(e)*e =1,2
Qsal =
QT 56,54 L = =42,4 / min 1,33
[ ] Kgf 2 cm
Kgf cm
2
DE*E()INA(: a5 Capacidades de las bombas/ Cb b5 *ara4es de P1 P2 c5 Potencia cons&mida en ascenso r.pido d5 *iempo de
30 cm 5 sg
=6
´¿
cm sg
10
¿ ¿ ¿2 π ¿ QT =6
( ) =( )=
5 P -CV 2=
5 P -CV 2
QT
cm ∗2∗¿ sg
cm
2
; Reto!no
Kgf ; Avance 2 cm
P! =1,2 + 15 + 10,6 =26,8
Q 2 =42,405
L =11,2 g$m min L 14,135 min
Q1 cc = =8,78 η vol∗ RP 0,92∗1750 !ev L 42,405 min
Q2 cc = =26,34 η vol∗ RP 0,92∗1750 !ev 2
- $is
- $is − - v.s
Kgf 2
cm
10
L =3,73 g$m min
2
19
Kgf
P 1∗ A$is∗2=1500 + P!∗2∗ Aan*
Q 1 =14,135
/ =
2
13
Q 2 =3∗Q 1
C b 2 =
=10,6
13
QT =Q 1 + Q 2
C b 1 =
2
42,4
2
= 2
100 2
100
−50
=1,33 2
1500 +
P 1 =
¿ ¿ ¿2 ¿ π ¿ 2∗¿ 2 2 26,8 ∗2∗ π ( 10 −5 ) 4
¿
Pm= 29,7 +1,2 + 19=50
Kgf cm
2
Pdesc = P 2 =1,10∗49,9=50
Kgf cm
2
=711,16 P"#
Pma'= P 1+ 2∗1,2 + 5 P -CV 2 ;"i P 1 =
10
17500 2∗ A$is
Copyright © 2014 by ASME
W 1=
P [ P"# ]∗Q [ g$m ] ( 711,16 + 17,1 )∗3,73 = =1,87 [ 0,846∗1714 ηvol∗1714
W 2=
P [ P"# ]∗Q [ g$m ] ( 711,16 + 17,1 )∗11,2 = =5,62 [ %P ] = 0,846∗1714 ηvol∗1714
W Total =1,375 + 4,13=5,505 [ K& ]
39,57 ∗2∗78,54 =
1500
g
π ( - $is − -v.s 2
A an*la! =
2
)
4
( )
∗
´ 4desc + 1500 5t
π ( 10 −5 2
=
2
)
4
=59 cm2
3
L cm 56,54 56540 min min cm cm 479,15 8 4desc=¿ = = = 2 2 min sg 2∗59 cm 2∗59 cm
´¿
g= 9,81
m s
∗100 2
6212,514 =
cm cm = 981 2 m s
1500 981
( )+
∗
8
5 t
1500
5 t =0,0026 sg
PO*ENCIA DE DESCENSO π ( 10
2
A $is =
4
)
P+ 1 + 1,2 + P+ 2+ 1,2+ 10,6 + 15= P 2 P 2∗ Aan* = Pc∗ A$is
=78,54 cm2
Pma'−1,2−19 −1,2=
P 2 =
P 1∗17500 2∗ A$is
P 1 =
2
∗78,54 =111,4
2
P+=12,62
Presión de *ara4e de la 6.l6&la de ali6io Pma'=111,4 + 1,2 + 19 + 1,2 =132,8
Kgf cm
2
2∗ P+ =52,65 −15 − 10,6−1,2 −1,2
Kgf cm
59
=52,65
P+= P 2−15 −10,6−1,2 −1,2
P 1∗2∗ A$is =17500 17500
39,55 ∗78,54
Kgf
=1888,86 P"# 2
cm
W desc =
Kgf cm
=179,5 P"#
2
179,5 ∗3,73 0,846 ∗1714
+
179,5∗11,2 0,846∗1714
=1,85 [ %P ]
Wdesc=1,36 [ K& ]
PO*ENCIA D+(AN*E EL P(ENSADO P [ P"# ]∗Q [ g$m ] 1888,86∗3,73 W $!ens = = =4,86 [ % ηvol∗1714 0,846∗1714 W$!ens=3,57 [ K& ]
*IE)PO DE >(ENADO 11
Copyright © 2014 by ASME
12
Copyright © 2014 by ASME
