Guias de hidraulica FESTO - Soluciones.pdf

(1)

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

C-1

Soluciones

(2)

C-2

Soluciones

(3)

Solución 1: Torno automático

q P T Ts M Esquema del circuito hidráulico 2 1 3 4 P T Ts M Montaje práctico, hidráulico

Elemento Cant. Descripción

1 1G Grupo hidráulico 2 1 Manómetro 3 1 Válvula de cierre 4 1 Sensor de caudal

C-3

Solución 1

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(4)

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

de la solución

Evaluación

A medida que sube la presión, el caudal de la bomba desciende li-geramente. 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. Conclusiones

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 alcan-zar esta presión se necesitaría un motor eléctrico con una potencia adecuada. Sin embargo, esto no sería significativo, ya que los ejerci-cios se realizan con una presión máxima de 60 bar.

Nota 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 0 10 20 30 40 50 0 1.0 2.0 3.0 (l/min) p q (bar) Característica de la bomba

C-4

Solución 1

(5)

Solución 2: Dispositivo elevador de paquetes

q P T P T Ts M

Esquema del circuito hidráulico

C-5

Solución 2

(6)

1 2 3 4 5 T P P T Ts M Válvula de seguridad de la bomba p max = 60 bar (6000kPa)

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

Valor medido q en l/min

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 Lista de componentes

C-6

Solución 2

(7)

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.

Descripción de la solución

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 em-pezando a abrir.

Comentario

Evaluación

Presión de trabajo p 35 40 42.5 45 47.5 50 bar

Caudal q 0 0 0 0.2 1.17 2.15 l/min 35 40 45 0 1 2 50 30 0.5 1.5 _{2.5 (l/min)} p q (bar) Presión máxima Presión apertura Característica de la válvula limitadora de presión

C-7

Solución 2

(8)

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

Conclusiones

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.

Nota

C-8

Solución 2

(9)

Solución 3: Prensa de embutición

p1 p2 P T Ts M q P T Esquema del circuito hidráulico

C-9

Solución 3

(10)

1 6 7 8 9 2 4 5 3 2.1 2.2 10 P T Ts M P T ∆_p A B P T A B P T A B P T

Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) Montaje práctico, hidráulico

C-10

Solución 3

(11)

Una vez montado y verificado el circuito hidráulico, la válvula de cie-rre (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 reco-mienda utilizar sensores de presión.

Nota

Elemento Cantidad Descripción

2, 2.1, 2.2 3 Manómetro

3 1 Válvula limitadora de presión 4 1 Válvula reguladora de caudal

7 1 Válvula estranguladora 8 1 Válvula de 4/2 vías 9 1 Válvula de 4/3 vías 10 1 Sensor de caudal 7 manguera flexible 3 Derivación en Te Lista de componentes

C-11

Solución 3

(12)

p_2.1 = Presión antes del componente p_2.2 = Presión después del componente Evaluación

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.

Conclusiones Componente Caudal q l/min Presión p_2.1 bar Presión p_2.2 bar Diferencia de presión ∆p bar Limitadora de presión, totalmente abierta 2 1 4,6 1,9 2,5 1,0 2,1 0,9 Estranguladora totalmente abierta 2 1 4,3 1,9 2,5 1,2 1,8 0,7 Válvula de 4/2 vías, P –> A 2 1 4,0 1,9 2,5 1,2 1,5 0,7 Tabla de valores

C-12

Solución 3

(13)

Solución 4: Dispositivo alimentador de una calandria

m P T P T Ts M Esquema del circuito hidráulico

C-13

Solución 4

(14)

Válvula de seguridad de la bomba p max = 60 bar (6000kPa) 2 3 6 7 4 5 m 1 P T P T Ts M

C-14

Solución 4

(15)

Para este ejercicio, el cilindro se atornilla en la placa base, a la iz-quierda 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 supe-rior. Seguir cerrando la VLP hasta que el manómetro (3) indique 50 bar. Ahora detener el grupo hidráulico. Puede demostrarse abrien-do brevemente la válvula de cierre que la válvula de antirretorno im-pide que el peso siga descendiendo y que el retorno del fluido hi-dráulico 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 hallar-se detenido durante largos períodos de inactividad.

Conclusiones

2 1 Válvula de antirretorno (5 bar)

3 1 Manómetro

6 1 Cilindro, doble efecto

7 1 Peso 8 Manguera flexible 4 derivación en Te List de componentes

C-15

Solución 4

(16)

C-16

Solución 4

(17)

Solución 5: Horno de templado

P T A P T P T Ts M m Esquema del circuito hidráulico

C-17

Solución 5

(18)

Válvula de seguridad de la bomba p max = 60 bar (6000kPa) 3 6 7 2 1 2.1 2.2 P T P T Ts M m A B P T 5 4

C-18

Solución 5

(19)

Para este ejercicio, el cilindro se atornilla en la placa base, a la iz-quierda 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. Inicialmen-te, el caudal de la bomba al cilindro será estrangulado. Así que la válvula es devuelta a su posición inicial, el vástago del cilindro regre-sará a su posición final inferior. Ahora pueden medirse los valores especificados en las tablas.

Evaluación

2, 2.1, 2.2 3 Manómetro

3 1 Válvula antirretorno

5 1 Válvula de 4/2 vías, accionada manualmente

7 1 Peso

7 Manguera flexible 3 Derivación en Te

1 Cronómetro

Lista de componentes

Dirección Presión de recorrido Tiempo de recorrido

Carrera de avance 8 bar 1,1 s

Carrera de retroceso 0 bar 1,4 s

C-19

Solución 5

(20)

Datos característicos necesarios para el cálculo:

Carga aplicada: F_W = 90 N

Superficie del émbolo: A_PN = 2 cm2 Longitud de la carrera: s = 200 mm Caudal de la bomba: q = 2 l/min

Presión de carga: p_L = FW A_PN pL = 90 N 2cm2 = 45N cm2 = 4,5 bar

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

La contrapresión en considerablemente inferior que la resistencia hi-dráulica. El movimiento del cilindro puede realizarse solamente si se aplica este caso. El valor de la contrapresión depende de las resis-tencias hidráulicas. Estas son muy bajas cuando el fluido se descar-ga al depósito.

Conclusiones

Velocidad de avance: v_adv = q A_PN v_adv = 2 l min 2 cm2 = 2000cm3 60 s 2 cm2 = 16,67 cm s = 0,17 m s Tiempo de avance: t = s v_adv t = 0,2 m 0,17 m s = 1,2 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.

Conclusiones

C-20

Solución 5

(21)

Solución 6: Control de la puerta de un horno

P T A B P T Ts M P T Esquema del circuito hidráulico

C-21

Solución 6

(22)

2 1 Manómetro

2.1, 2.2 2 Sensor de presión

5 1 Cilindro 6 Manguera flexible 2 Derivación en Te 1 Cronómetro Lista de componentes P T A B P T p p 1 2 3 4 2.1 5 2.2 P T Ts M

Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) Válvula de seguridad de la bomba p max = 60 bar Montaje práctico, hidráulico

C-22

Solución 6

(23)

Una vez montado y verificado el circuito, debe ponerse en marcha el grupo hidráulico y debe establecerse la presión del sistema en la vál-vula limitadora de presión a 50 bar. Para medir las presiones de avan-ce y retroavan-ceso 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.

Evaluación Relación de superficies: α = APN A_PR α = 2 cm 2 1,2 cm 2₌_1,667

Velocidad de avance: v_adv = q A_PN v_adv = 2 l min 2 cm2 = 2000cm3 60 s 2 cm2 = 16,67 cm s = 0,17 m s

Carrera de avance Presión de recorrido p_2.1 Contrapresión p_2.2 Tiempo de recorrido t_adv 2,4 bar 2 bar 1,2 s

Carrera de retroceso Contrapresión p_2.1 Presión de recorrido p_2.2 Tiempo de recorrido t_ret 5,3 bar 11 bar 0,8 s

C-23

Solución 6

(24)

tiempo de avance: t_adv = s v_adv t_adv = 0,2 m 0,17 m s = 1,2 s

Velocidad de retroceso: v_ret = q

A_PR v_ret = 2 l min 1,2 cm2 = 2000 cm3 60 s 1,2 cm2 27,78 cm s = 0,28 m s

Tiempo de retroceso: t_ret = s v_ret

t_ret = 0,2 m 0,28m

s

= 0,7 s

Relación de velocidad de recorrido: vadv v_ret = 0,17 m s 0,28 m s = 0,6

Relación de tiempo de recorrido: tadv t_ret =

1,2 s

0,7s = 1,7

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

Conclusiones

C-24

Solución 6

(25)

Solución 7: Dispositivo tensor

P P T A B B A X T P T Ts M

C-25

Solución 7

(26)

P T P T A B X 4 7 6 5 3 2 1 B A P T Ts M p p 2.1 2.2 Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) q = 2 l/min Válvula de seguridad de la bomba p max = 60 bar Montaje práctico, hidráulico

C-26

Solución 7

(27)

Una vez que el circuito ha sido montado y verificado, la válvula de cierre (4) debería cerrarse y la válvula limitadora de presión (3) de-bería 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 posi-ción media, la válvula de 4/3 vías (5) descarga el caudal del fluido hidráulico al depósito. El vástago del cilindro puede situarse en cual-quier posición que se desee accionando la válvula de 4/3 vías. Cuando esta válvula se lleva a su posición media, el vástago inme-diatamente se detiene.

La válvula de antirretorno evita que el émbolo retroceda por efecto de una fuerza antagonista.

Descripción de la solución Elem. nº Can t. Descripción 1 1 Grupo hidráulico 2 1 Manómetro 2.1, 2.2 2 Sensor de presión

3 1 Válvula limitadora de presión 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 Lista de componentes

C-27

Solución 7

(28)

Junto con la válvula de antirretorno pilotada, debe utilizarse una vál-vula 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 pilo-taje 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.

Nota

Para este ejercicio, también puede utilizarse la válvula de 4/3 vías con recirculación en posición media, incluida en el juego de elemen-tos. Las pérdidas por fugas internas, propias del diseño de esta vál-vula también harán que se cierre la válvál-vula de antirretorno.

Evaluación Dirección Posición de la válvula Presión del sistema Presión avance y retroceso p2 p2.1 p2.2 Carrera de

avance 8 bar 2,2 bar 1,6 bar

Carrera de

retroceso 2,2 bar 9,4 bar 17,9 bar

Posición media 3,1 bar 1,6 bar 1,7 bar

C-28

Solución 7

(29)

Potencia de accionamiento con posición central cerrada: P_DR = 50 bar ⋅ 2 l min 0,7 = 50 kp ⋅ 2 cm3 0,7 cm2 ⋅ 60 s = 50 ⋅ 10 N ⋅ 2 ⋅ 1000 cm 3 0,7 ⋅ cm2 ⋅ 60 s = 50 ⋅ 2 0,7 ⋅ 60 ⋅ 10000 Ncm3 cm2 ⋅ s = 50 ⋅ 2 0.7 ⋅ 60 ⋅ 100 Nm s = 238 W

Potencia de accionamiento con recirculación a bomba:

P_AN = 3.1 bar ⋅ 2 l min 0,7 = 3.1 ⋅ 2 0,7 ⋅ 60 ⋅ 100 Nm s = 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 accio-nado 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-29

Solución 7

(30)

C-30

Solución 7

(31)

Solución 8: Puerta de almacén frigorífico

P T A B A B T P P T P T Ts M

C-31

Solución 8

(32)

P T A B T P 1 3 4 2 5 7 6 8 2.1 P T A B P T Ts M Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) Válvula de seguridad de la bomba p max = 60 bar (6000kPa) Montaje práctico, hidráulico

C-32

Solución 8

(33)

Una vez que el circuito ha sido montado y verificado, primero debe desconectarse el acumulador y debe abrirse completamente la válvu-la limitadora de presión (3). A continuación poner en marcha el gru-po 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 des-montar el circuito!.

Evaluación

2, 2.1 2 Manómetro

3 1 Válvula limitadora de presión 4 1 Válvula de antiretorno

5 1 Válvula reguladora de caudal unidireccional, regulable

6 1 Acumulador de diafragma

7 1 Válvula de 4/2 vías, accionada manualmente 8 1 Cilindro, doble efecto

7 Manguera flexible 3 Derivación en T

Presión del sistema Apertura Cierre

20 bar 2 x 1 x

50 bar 4 x 3 x

C-33

Solución 8

(34)

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.

Conclusiones

En el caso de un acumulador de diafragma, hay dispuesto un diafrag-ma 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 diafrag-ma 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.

Diseño

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 caracte-rísticas 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 preci-san grandes capacidades.

Modo de funcionamiento

Los acumuladores se utilizan para lo siguiente: Ejemplos

de aplicaciones

Compensación de pérdidas por fugas Reserva de energía para emergencias

Compensación de picos en demandas de caudal Amortiguación de sacudidas de arranque

C-34

Solución 8

(35)

Solución 9: Estación de mecanizado giratoria

P P T A B P 1 2.1 2 4 3 5 2.4 6 7 3.1 7.1 2.2 8 2.3 T A P T P T Ts M Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) Válvula de seguridad de la bomba p max = 60 bar (6000kPa) Montaje práctico, hidráulico

C-35

Solución 9

(36)

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 cie-rre (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 vál-vula reguladora de caudal. Así que el cilindro alcance la posición fi-nal 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 re-guladora de caudal y la válvula limitadora de presión. Las dos válvulas de antirretorno (7) y (7.1) se montan para permitir eludirlas.

En el caso de los ajustes p_2.1 = 50 bar y p_2.3 = 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 me-dirse 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.

Nota

2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 5 Manómetro

3, 3.1 2 Válvula limitadora de presión

4 1 Válvula de interrupción

5 1 Válvula de 4/3 vías, accionada manualmente 6 1 Válvula reguladora de caudal de 2 vías 7, 7.1 2 Válvula de antiretorno 8 1 Cilindro 12 Manguera flexible 6 Derivación en T 1 Cronómetro Lista de componentes

C-36

Solución 9

(37)

p_2.1 = Presión antes de la válvula reguladora de caudal p_2.2 = Presión después de la válvula reguladora de caudal p_2.3 = Presión en la válvula de contención

t → = Tiempo de avance del cilindro

Evaluación

Incluso con presiones modificadas en la entrada y la salida, los tiem-pos de avance del émbolo permanecen constantes. El caudal será inadecuado solamente si la presión de alimentación es demasiado baja.

Conclusiones

El efecto de la intensificación de presión es apreciable con una ele-vada 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.

p_2.1 p_2.2 p_2.3 t →

50 bar 7 bar 10 bar 4 s

10 bar 7 bar 10 bar 6 s Presión fluctuante

de entrada

p_2.1 p_2.2 p_2.3 t →

50 bar 32 bar 50 bar 4 s Presión fluctuante

de salida

C-37

Solución 9

(38)

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.

Nota

C-38

Solución 9

(39)

Solución 10: Cabina de pintura

P T P T q p2.1 p2.2 P T Ts M

C-39

Solución 10

(40)

P T P T 7 2.1 2.2 3.1 1 2 4 6 3 ₅ P T Ts M Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) Valvula de seguridad de la bomba p max = 60 bar (6000kPa) Montaje práctico, hidráulico

Elem.nº Cant. Descripción

2, 2.1, 2.2 3 Manómetro

3, 3.1 2 Válvula limitadora de presión 4 1 Válvula de interrupción

5 1 Sensor de caudal

6 1 Válvula reguladora de caudal 7 1 Válvula estranguladora 6 Manguera flexible 2 Derivación en T Lista de componentes

C-40

Solución 10

(41)

Montar y verificar el circuito de acuerdo con el esquema. Abrir com-pletamente las válvulas limitadoras de presión (3) y (3.1) y cerrar la válvula de cierre (4). Abrir la válvula reguladora de presión (2) apro-ximadamente 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 me-nos 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 limita-dora 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 va-riarse 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.

p_2.1 = Presión antes de la válvula p_2.2 = Presión después de la válvula

q_FCV = Caudal a través de la válvula reguladora de caudal q_TV = Caudal a través de la válvula estranguladora

Evaluación

p_2.1 p_2.2 q_FCV q_TV

50 bar 10 bar 2 l/min 2 l/min

50 bar 20 bar 2 l/min 1,8 l/min

50 bar 50 bar 1,2 l/min 0,1 l/min Fluctuación de la

presión de carga

C-41

Solución 10

(42)

Solamente la válvula reguladora de caudal ofrece un medio adecua-do 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 diferen-cia de presión constante. Esto da un caudal constante, que puede ser ajustado con una válvula estranguladora. Sin embargo, el funcio-namiento del compensador de presión requiere una determinada pre-sión mínima. La válvula estranguladora es una simple restricción, que produce un caudal en función de la diferencia de presión.

Conclusiones

p_2.1 p_2.2 q_FCV q_TV

50 bar 10 bar 2 l/min 2 l/min

10 bar 10 bar 1,5 l/min 0,4 l/min

Fluctuación de la presión de entrada 0 10 20 30 40 50 0 1.0 2.0 3.0 (l/min) p q (bar) Característica de la válvula reguladora de caudal

C-42

Solución 10

(43)

Solución 11: Máquina grabadora

P P 1 2.1 2 4 3 2.4 6 7 3.1 2.2 2.3 P T B A B T T A 8 P T Ts M 5 Montaje práctico, hidráulico

C-43

Solución 11

(44)

Una vez montado y verificado el circuito, cerrar la válvula de cierre (4) y establecer una presión de 50 bar, utilizando la válvula limitado-ra de presión (3). Abrir la válvula limitadolimitado-ra 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 regula-dora de caudal unidireccional. La presión especificada en la tabla 1 de 10 bar, según indica el manómetro (2.3), puede ajustarse sola-mente durante la carrera de avance, utilizando la válvula limitadora de presión (3). La presión p 2.1 debe ajustarse por medio de la vál-vula limitadora de presión (3) así que se invierte la válvál-vula de 4/2 vías y el émbolo haya alcanzado su posición final delantera.

2, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 5 Manómetro

5 1 Válvula de 4/2 vías, accionada manualmente 6 1 Válvula reguladora de caudal unidireccional

8 1 Válvula de antiretorno 14 Manguera flexible 4 Derivación en T 1 Cronómetro Lista de componentes

C-44

Solución 11

(45)

p_2.1 = Presión antes de la válvula reguladora de caudal unidireccional p_2.2 = Presión después de la válvula reguladora de caudal unidireccional p_2.3 = Presión en la válvula de contrapresión

t → = Tiempo de avance del cilindro

Evaluación

p_2.1 p_2.2 p_2.3 t →

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 Fluctuación de la

presión de entrada

p_2.1 p_2.2 p_2.3 t →

50 bar 15 bar 20 bar 4.5 s

50 bar 28 bar 40 bar 6,5 s

50 bar 35 bar 50 bar 7 s Fluctuación de la

presión de salida

C-45

Solución 11

(46)

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.

Conclusiones

En el caso del circuito con una válvula reguladora de caudal (ejerci-cio 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 restric-ción. Así, el caudal que atraviesa la válvula estranguladora depende de la presión, tanto de la de entrada como de la de carga. El regu-lador 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-46

Solución 11

(47)

Solución 12: Rectificadora de superficies

P 1 2 4 3 2.1 2.2 6 5 A P T 7 P T Ts M A B P T

Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) Válvula de seguridad de la bomba p max = 60 bar (6000kPa) Montaje práctico, hidráulico

C-47

Solución 12

(48)

Montar y verificar el circuito. Cerrar la válvula de cierre (4) y la regu-ladora de caudal (5). Poner en marcha el grupo hidráulico y estable-cer una presión del sistema de 50 bar por medio de la válvula limita-dora de presión (3). Ahora abrir la válvula de cierre (4) y también abrir la válvula reguladora de caudal hasta que el vástago del cilin-dro avanza. Ahora pueden realizarse las mediciones.

Medir lo siguiente: Evaluación

p_2.1 = Presión en lado del émbolo del cilindro p_2.2 = Presión en el lado del vástago del cilindro p₂ = Presión del sistema = 50 bar

t → = Tiempo aprox. de avance del cilindro 4 s

2, 2.1, 2.2 3 Manómetro

5 1 Válvula reguladora de caudal de 2 vías 6 1 Válvula de 4/2 vías, accionada manualmente

7 Manguera flexible 4 Derivación en T 1 Cronómetro Lista de componentes

Dirección p_2.1 p_2.2 t

Avance 3,5 bar 5 bar 4,31 s

Retroceso 0 bar 4,5 bar 6,57 s

Tabla de valores

C-48

Solución 12

(49)

Dimensiones del cilindro:

Superficie el émbolo: A_PN = 2 cm2 Superficie anular del émbolo: A_PR= 1,2 cm2

Carrera del cilindro: s = 0,2 m

Relación de superficies: α = APN A_PR =

2 cm2 1,2 cm2

= 1,67 ≈ 1,7

Relación de tiempos: tadv

t_ret = 4,31 s 6,57s = 0,656 Relación de fuerzas: F1 F₂ = A_PN ⋅ p_2,1 A_PR ⋅ p_2,2 = 2 cm 2 _⋅_{3,5 bar} 1,2 cm2 ⋅ 5 bar = 1,2 < α Caudal durante la carrera de avance:

Lado del émbolo: q_PN = A_PN ⋅ s

t_adv = 2 cm 2_⋅20 cm 4,31 s = 9,28 cm 3 s = 557 cm3 min = 0,5 l min

Lado del vástago: q_PR = A_PR ⋅ s

t_adv = 1,2 cm 2_⋅20 cm 4,31 s = 5,57 cm 3 s = 334 cm3 min = 0,2 l min

Caudal durante la carrera de retorno:

Lado del vástago: q_PR = A_PR ⋅ s

t_ret = 1,2 cm 2 _⋅20 cm 6,57 s = 3,65 cm 3 = 219 cm 3 = 0,2 l = q

C-49

Solución 12

(50)

Si la misma presión actúa sobre una superficie mayor (A_PN), esto produce una fuerza mayor (F₁).

Conclusiones Prueba matemática: Dados p_2,1 = p_2,2 y p_2,1 = F1 A_PN and p2,2 = F₂ A_PR obtenemos: F1 F₂ = A_PR A_PR = α de donde: F₁ = α ⋅ F₂

Ya que α > 1, F₁ > F₂, y el cilindro avanza.

La presión inferior de recorrido p_2.1 actúa sobre la mayor superficie A_PN, produciendo una mayor fuerza F₁. Sólo cuando la relación de las presiones de avance y retroceso es igual a la relación de superfi-cies α se alcanza un equilibrio de fuerzas, haciendo detener el ém-bolo. Prueba matemática: F₁ F₂ = A_PN ⋅ p_2,1 A_PR ⋅ p_2,2 Dados F₁ = F₂ obtenemos: p2.2 p_2,1 = A_PN A_PR = α Mientras que p2,2 p_2.1 < α, el émbolo avanzará.

C-50

Solución 12

(51)

La fuerza disponible en el cilindro es:

F = F₁ − F₂ = (A_PN ⋅ p_2,1₎ − (A_PR ⋅ p_2,2₎ = (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:

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 depen-de depen-de ésta. Las velocidadepen-des depen-de avance y retroceso solamente pue-den ser la misma cuando la relación de superficie α = 2.

Circuito de control simple Circuito diferencial 1. Velocidad de avance

v_adv

Regulable con VLP ≈ q_FCV

Mayor que el fijado en VLP > q_FCV

2. Velocidad de retroceso v_ret

Mayor que la de avance > v_adv

Menor que la de avance < v_adv (con α < 2) 3. Tiempo de avance

t_adv

Regulable con VLP ≈ q_FCV

Menor que la fijada en VLP < q_FCV

4. Tiempo de retroceso t_ret

Menor que el tiempo de avance

< t_adv

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

Comparación general

C-51

Solución 12

(52)

A continuación se muestra la prueba matemática: Ecuaciones básicas: Relación de superficies: α = APN A_PR Velocidad: v = q A Tiempo de recorrido: t = s v q_FCV A_PR A_PR A_PN q_FCV q_PN q_PR _q PR A_PN v_adv v_adv q_PN

Circuito de control simple y circuito diferencial

C-52

Solución 12

(53)

1. Velocidad de la carrera de avance

Circuito de control normal: v_adv = qPN

A_PN =

q_FCV A_PN

Con circuito diferencial: v_adv = qPN

A_PN

Caudal en el lado del émbolo: q_PN = q_FCV + q_PR

Dado qPN q_PR = A_PN A_PR = α obtenemos: q_PR = 1 α ⋅ qPN con lo que: q_PN = q_FCV + 1 α ⋅ qPN q_PN ⋅ (1 − 1 α) = qFCV q_PN ⋅ α − 1 α = qFCV q_PN = α α − 1 ⋅ qFCV

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

v_adv = α α − 1 ⋅

q_FCV A_PN

Paraα = 2, v_adv = 2 ⋅ qFCV

A_PN y por lo tanto es el doble que con el

circuito de un cilindro normal.

C-53

Solución 12

(54)

2. Velocidad de la carrera de retroceso

Circuito de control normal:

v_ret = qPR A_PR = q_FCV A_PR = α ⋅ q_FCV A_PN v_ret = α ⋅ v_adv Ya que α > 1, v_ret > v_adv. Con circuito diferencial:

v_ret = qPR A_PR = q_FCV A_PR = α ⋅ q_FCV A_PN v_ret v_adv = α ⋅ qFCV A_PN α α − 1 ⋅ q_FCV A_PN = α − 1 v_ret = (α − 1) ⋅ v_adv

Para α = 2, v_ret = v_adv.

C-54

(55)

3. Tiempo de la carrera de avance

En general: t = s

v

Circuito de control normal: t_adv = s q_FCV

A_PN

= APN ⋅ s q_FCV

Con circuito diferencial: t_adv = s α α − 1 ⋅ q_FCV A_PN = α − 1 α ⋅ A_PN ⋅ s q_FCV Con α = 2, t_adv = 1 2 ⋅ A_PN ⋅ s q_FCV .

4. Tiempo de la carrera de retroceso

Circuito de control normal: t_ret = s α ⋅ qFCV

A_PN

= APN ⋅ s α ⋅ q_FCV

Con circuito diferencial: t_ret = s α ⋅ qFCV A_PN = APN ⋅ s α ⋅ q_FCV t_ret t_adv = A_PN ⋅ s α ⋅ q_FCV α − 1 α ⋅ A_PN ⋅ s q_FCV = 1 α − 1 t_ret t_adv = 1 α − 1 Con α = 2, t_ret = t_adv.

C-55

Solución 12

(56)

Así, la evaluación puede expresarse como sigue:

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

Circuito de control simple Circuito diferencial

v_adv qFCV A_PN α α − 1 ⋅ q_FCV A_PN v_ret α ⋅ v_adv (α − 1) ⋅ v_adv

t_adv APN ⋅ s q_FCV α − 1 α ⋅ A_PN ⋅ s q_FCV t_ret 1 α ⋅ tadv 1 α − 1 ⋅ tadv Comparación matemática A B P T 2:1

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

A B

P T

1:1

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

C-56

Solución 12

(57)

Solución 13: Máquina de taladrar

P P T A B A B T P T Ts M A P T p 2.2 p 2.1 p 2.3 Esquema del circuito hidráulico

C-57

Solución 13

(58)

P P T A B 1 2.1 2 3 2.3 A B T P T Ts M A P T 2.2 4 5 7 6 9 8 Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) Válvula de seguridad de la bomba p max = 60 bar (6000kPa) Montaje práctico, hidráulico

C-58

Solución 13

(59)

2, 2.1, 2.2, 2.3 4 Manómetro

5 1 Regulador de presión

6 1 Válvula de antiretorno

9 1 Válvula reguladora de caudal unidireccional 15 Manguera flexible

5 Derivación en T

C-59

Solución 13

(60)

En la primera tarea de este ejercicio, se miden las presiones de re-corrido; La presión de entrada puede establecerse en 15 bar (como se indica en p_2.2) sólo después que el émbolo haya alcanzado su posición final delantera o encuentre una resistencia. Esto se demues-tra 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 p_2.2 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 depósi-to, 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 des-ciende por debajo de los 15 bar, haciendo que el regulador de pre-sión 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 pre-sión reducida.

C-60

Solución 13

(61)

p_2.1 = Presión antes del regulador de presión p_2.2 = Presión antes del cilindro

p_2.3 = Presión después del cilindro

Evaluación

1. Carrera de avance del émbolo

2. Con émbolo a su posición final delantera, fijar p_2.2 = 15 bar 3. Carrera de avance del émbolo con contrapresión; fijar p_2.3 = 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

p_2.1 p_2.2 p_2.3

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

5. Avance con regulador de presión 49 bar 14 bar 20 bar

Carrera de avance

p_2.1 p_2.2 p_2.3

1. Carrera de retroceso 4 bar 7 bar 16 bar

3. Retroceso con contrapresión 6 bar 10 bar 18 bar

5. Retroceso con regulador de presión 0 bar 26 bar 46 bar

Carrera de retroceso

C-61

Solución 13

(62)

Los reguladores de presión se utilizan en casos en los que se nece-sita adicionalmente un circuito secundario con una presión constante pero inferior a la del circuito primario.

Conclusiones

Observar que se producen aumentos de presión que actúan en la conexión A del regulador de presión. Estas presiones deben descar-garse al depósito.

C-62

Solución 13

(63)

Solución 14: Puerta de protección

P 1 2 4 3 P T A B T A B P T Ts M m 5 6 8 7 2.1 2.2

Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) Válvula de seguridad de la bomba p max = 60 bar

(6000kPa) _{Esquema del circuito}

hidráulico, con contrapresión

C-63

Solución 14

(64)

En la línea de entrada p = 10 bar (1000 kPa) P P 1 2 4 3 P T A B T T A B P T Ts M m 5 6 8 7 2.2 2.1 3.1 9

Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) Válvula de seguridad de la bomba p max = 60 bar (6000kPa)

Esquema del circuito hidráulico, con contrapresión

C-64

Solución 14

(65)

Montar y verificar el circuito. Montar el cilindro (7) en la placa perfila-da, de forma que pueda avanzar hacia abajo. Primero cerrar la vál-vula de cierre (4). Poner en marcha el grupo hidráulico y utilizar la válvula limitadora de presión (3) para establecer una presión del sis-tema de 50 bar. Abrir la válvula de cierre y ajustar la válvula estran-guladora 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 anti-rretorno (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 cir-cuito 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 me-dio del manómetro (2.2).

Elem. nº. Cant. Descripción

2, 2.1, 2.2 3 Manómetro

5 1 Válvula de 4/2 vías

6 1 Válvula reguladora de caudal unidireccional

8 1 Peso 9 1 Válvula de antiretorno 12 Manguera flexible 4 Derivación en T 1 Cronómetro Lista de componentes

C-65

Solución 14

(66)

Medir lo siguiente: Evaluación

t→ = Tiempo de avance del cilindro

p_2.1 = Presión durante la carrera de avance p_2.2 = Presión durante la carrera de retroceso p₂ = Presión del sistema

El tiempo de recorrido disminuye cuando aumenta la carga. Conclusiones

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 constan-te. La creación de una contrapresión, sujeta al émbolo hidráulicamen-te. 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.

Con carga y contrapresión p₂ p_2,1 p_2,2 t →

Sin carga y con contrapresió 50 bar 0 bar 0 bar 5 s 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

C-66

Solución 14

(67)

Solución 15: Rampa de carga de un transbordador

En la línea de entrada p = 10 bar (1000kPa) P 2 3 T m 8 9 7 6 P T A B P A P T P T Ts M 1 4 5 2.1 2.2 7.1 3.1 Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) Válvula de seguridad de la bomba p max = 60 bar (6000kPa)

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

C-67

Solucion 15

(68)

P 1 2 3 T m 8 9 6 P T A B 7 5 A P P T Ts M 4 2.1 2.2 Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) Válvula de seguridad de la bomba p max = 60 bar (6000kPa)

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

C-68

Solucion 15

(69)

Montar y verificar el circuito. Montar el cilindro (7) en la placa perfila-da de forma que pueperfila-da avanzar hacia abajo. Primero cerrar la válvu-la de cierre (4). Poner en marcha el grupo hidráulico y utilizar válvu-la válvula limitadora de presión (3) para establecer una presión del sis-tema de 50 bar. Abrir la válvula de cierre y ajustar la válvula estran-guladora de caudal (6) de forma que el vástago avance en unos 5 segundos. El ajuste de la válvula reguladora de caudal debe mante-nerse durante toda la serie de mediciones. Solamente debe modificar-se el circuito. Desmontar el circuito solamente cuando la presión haya descendido hasta 0, como se indica por medio del manómetro (2.2).

2, 2.1, 2.2 3 Manómetro

5 1 Válvula de 4/3 vías

6 1 Válvula reguladora de caudal

7, 7.1 2 Válvula de antiretorno

9 1 Peso 13 Manguera flexible 4 Derivación en T 1 Cronómetro Lista de componentes

C-69

Solucion 15

(70)

Medir lo siguiente Evaluación

t→ = Tiempo de avance del cilindro

p_2.1 = Presión durante la carrera de avance p_2.2 = Presión durante la carrera de retroceso p₂ = Presión del sistema

Sin contrapresión, el vástago es arrastrado por la carga. Avanza de forma irregular. Con una contrapresión, se obtiene la misma veloci-dad 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.

Con carga y contrapresión p₂ p_2,1 p_2,2 t →

Sin carga y con contrapresión 50 bar 0 bar 5 s

Con carga y sin contrapresión 50 bar 0 bar 0 bar 0,6 s

Con carga y contrapresión 50 bar 3 bar 10 bar 5 s

Sin carga y con contrapresión 50 bar 8 bar 10 bar 5 s Válvula reguladora de

caudal en la línea de entrada

Duración p₂ p_2.1 p_2.2 t →

Sin carga 50 bar 48 bar 77 bar 5 s

Con carga 50 bar 48 bar 84 bar 3,1 s

Válvula reguladora de caudal en la línea de salida

C-70

Solucion 15

(71)

Solución 16: Carga y descarga de contenedores

p = 50 bar (5000 kPa) p = 30 bar (3000 kPa) P T A B 4 6 3 2 P T 2.1 2.2 5.1 _3.1 _3.2 5.2 1 P T Ts M P T P T Presión del sistema p = 50 bar (5000kPa) Válvula de seguridad de la bomba p max = 60 bar (6000kPa) Esquema del circuito hidráulico

C-71

Solución 16

(72)

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 hi-dráulico. 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 pre-sión 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 limi-tadoras de presión se cierren. Con las válvulas limilimi-tadoras de pre-sión completamente cerradas, el cilindro ya no retrocederá debido a la presencia del efecto de intensificación de la presión.

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

Nota

2, 2.1, 2.2 3 Manómetro

3, 3.1, 3.2 3 Válvula limitadora de presión

4 1 Válvula de 4/3 vías, accionada manualmente 5.1, 5.2 2 Válvula de antiretorno

10 Manguera flexible 4 Derivación en T Lista de componentes

C-72

Solución 16

(73)

La sujeción hidráulica en ambos lados la proporcionan los dos circui-tos de contrapresión con válvulas limitadoras de presión. Se necesita una válvula de antirretorno como derivación en cada sentido. Al esta-blecer la presión, tener en cuenta la relación de superficies del cilin-dro.

Conclusiones

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

Comentario

C-73

Solución 16

(74)

C-74

Solución 16

(75)

Solución 17: Prensa de encolado

p = 60 bar (6000 kPa) P T A B 4 7 3 2 P T 2.1 6 5 7 2.2 P T 1 P T Ts M P T A B 4 3 P T P T Ts M 3.1 A P T 2.2 1 2 p = 50 bar (5000 kPa) p = 50 bar (5000 kPa) p = 30 bar (3000kPa) _{p = 30 bar} (3000kPa)

Con regulador de presión de 3 vías Con válvula limitadora de presión

p = 60 bar (6000 kPa) Esquema del circuito hidráulico

C-75

Solución 17

(76)

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. Descripción

de la solución

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 hidráu-lico alimente a otros actuadores con toda la presión del sistema. Sin embargo, debe comprobarse que el caudal de la bomba sea sufi-ciente para ello.

Conclusiones

La válvula limitadora de presión ofrece ventajas en esta aplicación, ya que, en el caso de largos períodos de permanencia con la válvu-la distribuidora accionada, válvu-la bomba soválvu-lamente debe desarrolválvu-lar válvu-la potencia equivalente a la presión de 30 bar.

Elem nº Can. Descripción

2, 2.1, 2.2 3 Manómetro

6 1 Regulador de presión

7 Manguera flexible 5 Derivación en T Lista de componentes

C-76

Solución 17

(77)

Solución 18: Dispositivo de montaje

p = 20 bar (2000 kPa) A B p = 60 bar (6000 kPa) q = 1 l min P T A B 5 6 4 2 P 2.1 2.2 8.1 T P T P T 9.1 9.2 7 8.2 3 A P 1 P T Ts M p = 50 bar (5000 kPa) p = 30 bar (3000 kPa) Esquema del circuito hidráulico

C-77

Solución 18

(78)

Diagrama desplazamiento-paso

C-78

Solución 18

(79)

Antes de montar el circuito, establecer la válvula reguladora de cau-dal 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 estable-cerse en la válvula limitadora de presión del grupo hidráulico.

Una vez que el circuito ha sido montado y verificado, poner en mar-cha 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 limita-doras de presión deben estar cerradas.

Cuando se ha accionado la válvula de 4/3 vías, el fluido primero cir-culará por el cilindro A, cuyo émbolo avanzará. El motor B solamen-te 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 pre-sión (2.1) el cilindro A retrocederá.

2, 2.1, 2.2 3 Válvula limitadora de presión

3 1 Válvula reguladora de caudal

7 1 Motor hidráulico 8.1, 8.2 2 Válvula de antiretorno 9.1, 9.2 2 Manómetro 16 Manguera flexible 7 Derivación en T 1 Sensor de caudal Lista de componentes

C-79

Solución 18

(80)

Los pasos más importantes en la puesta a punto son como sigue: Conclusiones

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-80

Solución 18

(81)

Solución 19: Cálculos para un dispositivo de montaje

Evaluación

Fuerza del émbolo: F₁ = A_PN ⋅ p₁ = π 4 ⋅ D 2_⋅_p 1 F₁ = π 4 ⋅ 50 2_mm2_⋅₅₀_bar = π₄ ⋅ 52 mm2 ⋅ 50 kp cm2 = 981,75 kp = 9817,5 N F₁ = 9,8 kN D = 50 mm s = 250 mm d = 25 mm q = 5 l min p1 = 50 bar p2 = 6 bar F₁ F₂ F Esquema

C-81

Solución 19

(82)

Fuerza contraria: F₂ = A_PR ⋅ p₂ = π 4 ⋅ (D 2₋_d2₎ ⋅ p₂ F₂ = π 4 ⋅ (50 2₋₂₅2₎_mm2 _⋅_{6 bar} = π₄ ⋅ (52 − 2.52) cm2 ⋅ 6 kp cm2 = 88,36 kp = 883,6N F₂ = 0,9 kN Fuerza de prensado: F = F₁ − F₂ = 9,8 kN − 0,9kN F = 8,9 kN Tiempo de prensado: t = V q = A_PN ⋅ s q = π 4 ⋅ D 2 _⋅ _s q = π 4 ⋅ 502mm2 ⋅ 250mm 5 l min = π 4 ⋅ 52 cm2 ⋅ 25 cm 5000 cm3 60s = π₄ ⋅ 5 2_⋅ ₂₅ 5000 ⋅ 60s t = 5,89 s = 6 s

C-82

Solución 19

(83)

Solución 20: Contenedor basculante

Y₂ 3 5 4 2 1 P T P T A B A B X P T Ts M Y₁ p = 50 bar (5000 kPa) p = 60 bar (6000 kPa)

C-83

Solución 20

(84)

Elem. n Can. Descripcin

1 1 Grupo hidrulico

3 1 Electroválvula de 4/3 vías

4 1 Válvula de antiretorno, pilotada hidráulicamente

6 Manguera flexible 2 Derivación en T Lista de

componentes hidráulicos

Elem. nº Can. Descripción

1 Entrada de señales eléctricas 1 Relé triple 1 Juego de cables 1 Unidad de alimentación Lista de componentes eléctricos K1 K2 Y1 Y2 S2 S1 _K1 _K2 1 2 3 4 +24V-0V 3 4 S1 = Pulsador "Subir" S2 = Pulsador "Bajar" Esquema del circuito eléctrico