guia primera parte

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1.1Descripción de las Actividades de Aprendizaje

1.1.1 Diagnosticar el funcionamiento del sistema tanto neumáticos como hidráulicos en la maquina o equipo electromecánico, aplicando conceptos y procedimientos técnicos. Para el desarrollo de este curso de oleo-hidráulica y neumática industrial se realizara a través de formación teórico-práctica en el laboratorio de neumática de nuestro centro. Para que esto se pueda llevar a cabo con éxito, es necesario que usted previamente sea consciente de los siguientes puntos:

1. La puntualidad, el respeto y la colaboración: Es imprescindible que usted asista a la formación, sea puntual tanto con la hora de llegada, así como con el tiempo acordado para el descanso; además debe ser puntual con la entrega de las evidencias de aprendizaje. Debe ser respetuoso dentro del aula de clase, para tener una convivencia sana y pacífica entre compañeros partiendo del trato amable y cortes.

La colaboración entre compañeros para ayudar a quienes tienen dificultades con la comprensión o desarrollo de actividades; es muy importante que usted aproveche al máximo el espacio que se brinda para los trabajos o prácticas de laboratorio, para que de esa forma no tenga inconvenientes a la hora de ser evaluado.

2. El aseo dentro del aula de clase: Se conformaran grupos de cinco (5) personas para realizar el aseo correspondiente al laboratorio, que incluye barrer, trapear y organizar, también es muy importante que las mesas tanto de trabajo como de los bancos queden limpias, es decir sin basura, rayones ni aceite.

3. La seguridad industrial: Como norma dentro del laboratorio, a partir de la segunda semana de clases, es decir con un plazo de una semana para conseguir e ingresar al salón con los siguientes elementos de protección personal:

1. Overol.

2. Botas de seguridad. 3. Gafas de seguridad.

Para introducirnos en la hidráulica debemos conocer y comprender los conceptos y principios básicos que rigen esta técnica, como las leyes físicas, planos esquemáticos y diseño de sistemas, así como sus componentes básicos: cómo funcionan y cómo interactúan entre sí.

Para el desarrollo de este curso se realizaran consultas que deben quedar consignadas en el cuaderno y/o en documentos de Word o presentaciones de Power point, según indique el

instructor. Tener el cuaderno al día es una de las evidencias del curso; por ello siempre tome sus apuntes y téngalos organizados.

Actividad 1: Fundamentos de hidráulica. En grupos de trabajo:

1. Defina que es oleo-hidráulica

2. Mencione seis (6) aplicaciones de la oleo-hidráulica.

3. Mencione cuatro (4) Ventajas y cuatro (4) desventajas de la oleo-hidráulica. 4. Explique que es presión.

5. Enuncie la ley de pascal, y de un ejemplo de una de sus aplicaciones. 6. Enuncie la ley de multiplicación de fuerzas.

7. Explique que es caudal.

8. Enuncie el principio de Bernouilli.

9. Investigar ¿Qué es cavitación? ¿Qué es golpe de ariete? 10. Convertir las siguientes unidades:

a. 57N a Kg-f b. 45lb-f a N c. 34cm a m d. 65dm³ a litros e. 32mm² a m² f. 10 toneladas a Kg

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g. 3386N/m² a mm Hg h. 34 Pa a bares i. 78Kg-f a N

11. Convertir a pascales las siguientes unidades: a. 10 bares b. 10kg-f/cm² c. 57mm Hg d. 15 lb-f/in² (psi) e. 56 bares f. 76 kg-f/cm² g. 5 bares 12. Realice un informe en donde exponga como y de

que forma la hidráulica está presente en la retroexcavadora. Evidencia a entregar: Actividad 1 resuelta en el cuaderno.

Material de apoyo: en la carpeta Material del curso: revisar las aplicaciones interactivas, los documentos de pdf y videos, además, tiene acceso a la documentación de la biblioteca del complejo u otra, para profundizar en el tema.

De forma general la composición de un sistema hidráulico puede clasificarse en dos partes constructivas:

En la imagen superior se encuentra una muestra de lo que usted debe entender, explicar y diseñar al finalizar el curso.

La parte encargada del trabajo en un sistema hidráulico puede clasificarse en una unidad abastecedora de energía, una unidad de control de energía y una unidad de trabajo.

El esquema refleja la composición de un sistema hidráulico y es de vital importancia comenzar a relacionarnos con ello. El esquema indica mediante símbolos como están conectados cada uno de los elementos entre sí, aunque no se toma en cuenta la distribución física de los elementos. Los esquemas hidráulicos se representan por medio de símbolos y estos se ajustan a normas concretas que permiten en primer lugar conocer los aparatos, su significado y la función que realizan. El símbolo como tal no da ninguna visión del aparato que representa respecto a su aspecto, forma, dimensiones, etc. Si no que se limita a representar la función o cometido del aparato, de forma que cuando veamos el símbolo identifiquemos sin ninguna duda el aparato que

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representa, por ello en este curso debemos aprendernos una serie de símbolos, empezando por el de los elementos de la siguiente actividad.

Actividad 2: Elementos de un sistema hidráulico.

Esta actividad se centra en los elementos que conforman cada una de las partes de la estructura general operativa de un sistema hidráulico. El objetivo es irnos introduciendo y relacionando cada vez más con la tecnología hidráulica y comprender el funcionamiento, aplicabilidad, tipos,

construcción, mantenimiento, entre otros, de cada uno de sus diferentes elementos, para posteriormente trabajar con ellos en conjunto y conformar diferentes circuitos hidráulicos más o menos elementales empleados frecuentemente en la práctica.

Unidad abastecedora de energía.

1. fluido hidráulico – clasificación, selección y aplicación. 2. Conductores de fluido hidráulico – tuberías y

mangueras. 3. Filtros hidráulicos.

4. Intercambiadores de calor. 5. Acumuladores hidráulicos.

6. Manómetros y tipos de manómetros. 7. Tanque de aceite.

8. Bombas de desplazamiento positivo. 9. Válvula de alivio.

Unidad de control de energía. 1. Válvulas de control de presión. 2. Válvulas de control direccional. 3. Válvulas de control de flujo. 4. Válvulas de bloqueo. Unidad de trabajo o actuadores

1. Actuadores lineales - Cilindros hidráulicos. 2. Actuadores rotativos- Motores hidráulicos.

3. Realice un informe en donde analice, identifique y explique la grafica que se encuentra en la actividad.

Evidencia a entregar: Debe quedar consignado en el cuaderno a través de una síntesis que será revisada por el instructor y que además el aprendiz debe sustentar ante sus compañeros de clase.

Material de apoyo: en la carpeta Material del curso: revisar las aplicaciones interactivas, los documentos de pdf y videos, además, tiene acceso a la documentación de la biblioteca del complejo u otra, para profundizar en el tema.

Actividad 3: Fundamentos y elementos de un sistema neumático.

Aunque la hidráulica es una tecnología más compleja que la neumática, debido a que resulta más problemático controlar un líquido que el aire, existe mucha relación entre ambos tipos de

tecnología respecto a simbología y esquemas, por ello tenga en cuenta que lo visto hasta este momento, le servirá en esta actividad.

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Fundamentos.

1. Defina claramente que es neumática.

2. Explique cuatro (4) ventajas y cuatro desventajas de la neumática. 3. Explique y documente cinco (5) aplicaciones de la neumática.

4. Que es el aire y como está constituido. Que características y propiedades tiene el aire como fluido en un sistema neumático.

5. Defina presión atmosférica, presión absoluta, presión relativa y vacio. Explicarlo gráficamente.

6. Propiedades de los gases: Defina la ley de Boyle-Mariotte y las leyes de Gay-Lussac. 7. ¿De qué depende la cantidad de humedad presente en el aire de la atmosfera? ¿Qué es

humedad relativa?

Unidad abastecedora de energía.

1. Investigar sobre compresores y tipos de compresores.

2. La calidad del aire comprimido desempeña un papel primordial, las impurezas en forma de partículas de suciedad u oxido, residuos de aceite lubricante dan origen muchas veces a averías en las instalaciones neumáticas y a la destrucción de los elementos; Por ello investigar:

Deshidratación del aire (refrigeración por aire, refrigeración por agua).

Secadores de aire (secado por absorción, secado por adsorción, secado por enfriamiento). Red de distribución del aire comprimido (tuberías, mangueras, diseño de la red).

Unidad de mantenimiento (filtro, regulador, lubricador). Unidad de control de energía y actuadores.

1. Los aparatos y elementos neumáticos tienen similitud con los aparatos de igual función que se utilizan en instalaciones hidráulicas, aunque en este caso son por lo general de menor

dimensionado; este punto de la actividad consiste en caracterizar los elementos de los bancos de trabajo. Se realizara mediante un cuadro en donde cada fila se compone del símbolo del elemento (los cuales se ajustan a normas), la descripción del elemento (se debe realizar la correspondiente investigación para poder identificar el funcionamiento de cada elemento) y la foto correspondiente al elemento. Puede ser presentado en un documento de Word o presentación de Power Point. Ejemplo de caracterización sencilla de un elemento neumático:

El Cilindro de doble efecto precisa presión para realizar los movimientos de salida y entrada, también llamados avance o retroceso.

Existen en el mercado una gama muy amplia de este tipo de de cilindros y que se elegirán en función de la aplicación. A igualdad de presión, la fuerza de salida es mayor que la de entrada, debido a que la sección útil de la entrada es menor que la de salida, al tener que descontar la sección del vástago. Máxima carrera: 100mm.

Diámetro del embolo: 25mm

Fuerza del pistón al avance: (a 6bar) 259N Fuerza del pistón al retroceso: (a 6bar) 216N

2. Realice una síntesis en donde exponga las diferencias y similitudes que se encuentran entre la neumática y la hidráulica industrial.

Nota: En esta etapa del curso usted va a tener acceso a los diferentes bancos con los que se trabajara durante el trimestre; puede seleccionar y utilizar cualquiera de los elementos en la forma adecuada, o como el instructor le oriente ante cualquier duda. Es muy importante que conserve el

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orden que se la ha asignado a los elementos en cada banco, por ello su grupo de trabajo terminara la jornada, mostrando al instructor, en correcto orden, los elementos del banco asignado.

Evidencia a entregar: Entregar de manera digital el documento de la caracterización realizada del banco de trabajo asignado.

Material de apoyo: en la carpeta Material del curso: revisar las aplicaciones interactivas, los documentos de pdf y videos, además, tiene acceso a la documentación de la biblioteca del complejo u otra, para profundizar en el tema.

Actividad 4: Taller de neumática e hidráulica. Resolver los siguientes ejercicios:

1. Sobre una superficie de 40 cm² se ejerce una fuerza de 80,6 kg-f. Calcular la presión. R/ 2.015 kgf/cm²

2. Sobre una superficie rectangular de 30 cm de largo y 12 cm de ancho actúa una fuerza uniformemente distribuida que produce una presión de 4.25 bar. Calcular la fuerza. R/ 1558 kgf 3. La punta de un lápiz tiene un área de 0,001 cm². Si se lo comprime contra un papel con una fuerza de 12 N, ¿cuál es la presión sobre el papel? R/1200 bar

4. La temperatura de un gas en un recipiente hermético pasa de 10°C a 50 °C, permaneciendo la presión constante. Expresar estas temperaturas en kelvin. Si el volumen inicial era de 100 cm³ calcular el volumen final. R/283 K, 323 K, 114 cm³.

5. Un, recipiente destapado contiene aire a la presión atmosférica y 20°C. ¿A qué temperatura hay que calentarlo para que expulse la mitad del aire que contiene? R/ 313 K.

6. Un gas está a 30ºC. Si a volumen constante la presión se reduce en un 20%, calcular la nueva temperatura. R/-30.6°C

7. El depósito de un compresor tiene una presión manométrica de 8 bar cuando la temperatura es de 50°C. ¿Qué presión Indicará el manómetro del depósito cuando se enfríe hasta la temperatura ambiente que es de 24ºC? R/ 8.29 bar.

8. El informe meteorológico reporta una humedad relativa del 20% y una temperatura de 25°C. ¿Cuántos gramos de agua hay en 30 m³ de aire? Si estos 30 m³ se comprimen hasta 8 bar de presión manométrica, permaneciendo la temperatura constante, ¿qué volumen ocupan? ¿Cuánta agua se condensa en esta operación? R/ 142,5 g, 3.37 m³, 62.43 g.

9. En un sitio donde la humedad relativa es de 30% y la temperatura ambiente 30°C, se carga el depósito de un compresor de 1 m³ hasta una presión manométrica de 9 bar. Calcular cuánta agua hay contenida en el depósito. ¿Cuánta agua se condensa? Asuma que la temperatura no cambia. R/90 g, 60 g.

10. Si tengo una prensa hidráulica que en el embolo menor de radio 10 cm, le aplico una fuerza de 45N. ¿Qué fuerza podría ejercerse en el embolo mayor si su diámetro es de 50cm? R/281,25N. 11. Si con una prensa hidráulica puedo levantar 3m un elemento, y sé que el radio del embolo menor es de 10 cm y el del embolo mayor es de 50 cm. ¿Cuál es la distancia que recorre el embolo menor? R/75m.

12. Si en una prensa hidráulica el área del embolo menor es de 10 cm² y su recorrido es de 1m ¿Qué distancia recorre el embolo mayor si su área es de 40cm²? R/25cm.

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13. Si con una prensa hidráulica puedo levantar 50N y el área del embolo mayor es tres veces el embolo menor. ¿Qué fuerza estoy ejerciendo en el embolo menor? R/16,66N

14. ¿Qué presión se necesita para levantar la carga? si la longitud de carrera es 300mm y el caudal de la bomba es 5.3lt/min ¿Cuál es el tiempo de salida y cual la velocidad? (Figura 1). R/6,52Kg-f/cm², 166,8s, 0,18cm/s.

15. ¿Qué presión se requiere para levantar la carga? (Figura 2). R/26Kg-f/cm².

Evidencia a entregar: Entregar al instructor un trabajo escrito en donde resuelva el taller con los procedimientos matemático que realizó para obtener las respuestas.

Material de apoyo: en la carpeta Material del curso: tabla de conversiones y formulas físicas. Actividad 5: Prácticas – montajes en los bancos 1.

1. Montaje hidráulico: curva característica de la unidad de abastecimiento. En esta actividad determinaras las características de la

bomba y de la válvula de alivio, en particular presión y flujo, así como su interrelación. Se deben hacer tres tomas por escala y promediar los resultados e irlos consignando en la siguiente tabla. Graficar resultados en el plano cartesiano, donde el eje X corresponde al caudal y el eje Y

corresponde a la presión (Pe1). % de apertura

de 1V3

Calculo del caudal (L/min)

Lectura del manómetro Pe1 (Bar) 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

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Descripción.

Paso 1: conectar correctamente los elementos para formar el circuito hidráulico de la figura. Paso 2: Abrir totalmente la válvula reguladora de caudal 1V3 (100%) y estar seguros que el recipiente regulado (1Z4) este vacío y con la válvula de paso (1V4) cerrada.

Paso 3: encender el motor de la bomba (1M1).

Paso 4: Conmutar la válvula direccional 1V2 en la posición que permita paso de aceite hacia 1Z4. Paso 5: Observar y anotar el valor de presión en el manómetro Pe1 (Bar) al mismo tiempo que cronometre 15 segundos para luego soltar la palanca de la válvula direccional 1V2 y medir el volumen de aceite que se almacenó durante ese tiempo, en el depósito graduado (1Z4).

Paso 6: Abrir y cerrar la válvula de paso 1V4 para vaciar el recipiente graduado, ajustar la válvula reguladora de caudal para obstruir un poco más el paso del flujo.

Paso 7: se repite nuevamente el procedimiento desde el paso 4, hasta que finalmente la válvula reguladora de caudal quede totalmente cerrada (0%) y se hayan registrado los valores de caudal y presión para todas las posiciones de la válvula 1V3.

2. Montajes neumáticos 1: Mandos básicos.

Es indispensable el conocimiento de estos circuitos básicos, que muestran las posibilidades y los campos de aplicación de los diferentes elementos. Para este ejercicio debe realizar en los bancos de trabajo los circuitos que se muestran a continuación y debe realizar tres montajes libres, es decir circuitos que usted arme según los elementos que conoce y tiene a disposición; después de ello, realizar el plano correspondiente teniendo en cuenta orden, simbología correcta, nombramiento de los racores y designación por cifras de los elementos según explicación del instructor.

Evidencia: Para hidráulica debe entregar grafica correspondiente en hoja milimetrada y exponer las conclusiones a las que llego después de la práctica. En neumática entregar los planos de los circuitos realizados en los bancos de trabajo.

Actividad 6: Prácticas – montajes en los bancos 2. 1. Montaje hidráulico: Cilindro de simple efecto.

En el laboratorio no hay un cilindro hidraulico de simple efecto, pero se utilizara uno de doble efecto con carga de 30Kg, con el cual se podra simular un cilindro de simple efecto normalmente extendido en su posicion de reposo por accion de una carga externa. Despues de hacer el montaje relizar las mediciones y los calculos que se piden en la tabla para tres valores diferentes de

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apertura de la valvula reguladora de caudal unidireccional y calibrar el sistema a una presion maxima de 650 psi.

% de apertura de 1V4 25% 50% 75% Velocidad de entrada (v):

Carrera del cilindro (l): Tiempo de entrada (t): Caudal (Q):

Fuerza máx. del cilindro (F): Área efectiva del lado del vástago (A):

Presión dinámica de 1Z3 Presión estática de 1Z3

Montajes neumáticos 2: Mandos indirectos y simulación en Fluid sim.

1. Realizar la simulación a través del software fluid sim y montaje en los bancos de trabajo de los circuitos neumáticos M1, M2, M3 Y M4. Describa el funcionamiento del circuito M4 aplicando los conceptos vistos en clase.

2. Diseñar, simular con fluid sim y realizar el montaje del circuito neumático que cumpla la siguiente función:

El vástago de un cilindro de doble efecto debe avanzar cuando se acciona un pulsador o cuando se acciona un pulsador y un pedal. El vástago del cilindro retorna al accionar un tercer pulsador. El avance del vástago se debe realizar en un tiempo de 5 segundos y el retroceso rápidamente.

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Evidencia: Para hidráulica debe entregar los datos que obtuvo, el procedimiento y solución de los cálculos realizados para diligenciar la tabla. Presentar conclusiones a las que llego después de la práctica. En neumática montar los circuitos y entregar los planos de los circuitos realizados en fluid sim.

Actividad 7: Prácticas – montajes en los bancos 3. 1. Montaje hidráulico: Cilindro de doble efecto. En este circuito hidráulico se analizara un cilindro de doble efecto, se realiza el montaje correspondiente al plano situado al lado derecho en donde se calibrara la presión máxima del sistema a 40 bares y se analizaran las diferentes variables que se presentan en este circuito, para los valores del 25, 50 y 75% de apertura de la válvula 1V4.

Calcular:

1. Diámetro del embolo y el diámetro del vástago del cilindro.

2. Fuerza máxima al avance y al retroceso del cilindro. 3. Velocidad al avance y retroceso del cilindro.

4. Presión dinámica y estática al avance del cilindro. 5. Presión dinámica y estática al retroceso del cilindro.

2. Montajes neumáticos 2: Electroneumática básica.

En la Electroneumática los actuadores siguen siendo neumáticos, los mismos que en la neumática básica, pero las válvulas de gobierno mandadas neumáticamente son sustituidas por

electroválvulas activadas con electroimanes en lugar de pilotadas con aire comprimido. Las electroválvulas son convertidores electroneumáticos que transforman una señal eléctrica en una actuación neumática. Teniendo en cuenta lo anterior se puede definir la Electroneumática como la tecnología que trata sobre la producción y transmisión de movimientos y esfuerzos mediante el aire comprimido y su control por medios eléctricos y electrónicos.

En la Electroneumática la energía eléctrica (energía de mando y de trabajo) es introducida, procesada y cursada por elementos muy determinados. Por esta razón aparecen una serie de elementos eléctricos para entrada de señales y elementos eléctricos para el procesamiento de señales. En esta actividad se realizaran diferentes montajes electroneumáticos básicos para reconocer varios de dichos elementos, en donde su instructor le orientara en la forma de utilizarlos correctamente. También se le explicara la manera de realizar la simulación de circuitos

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Evidencia: Para hidráulica debe entregar los datos obtenidos, el procedimiento y solución de los cálculos solicitados; también las respuestas a las preguntas del ejercicio. En neumática montar los circuitos y entregar la simulación de los circuitos en fluid sim.

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