Guias de hidraulica FESTO - Ejercicios.pdf

(1)

Sección A – Curso

Ejercicio 1: Torno automático

Características de la bomba A-3

Ejercicio 2: Dispositivo elevador de paquetes

Características de una válvula limitadora de presión A-7

Ejercicio 3: Prensa de embutición

Resistencias hidráulicas A-11

Ejercicio 4: Dispositivo alimentador de una calandria

Cilindro de simple efecto (circuito básico) A-15 Ejercicio 5: Horno de templado

Cilindro de simple efecto (medición y cálculo) A-19 Ejercicio 6: Control de la puerta de un horno

Cilindro de doble efecto A-23

Ejercicio 7: Dispositivo tensor

Válvula de 4/3 vías con recirculación A-29

Ejercicio 8: Puerta de almacén frigorífico

Acumulador A-33

Ejercicio 9: Estación de mecanizado giratoria

Válvula reguladora de caudal y contención A-37

A-1

(2)

Ejercicio 10: Cabina de pintura

Característica de la válvula reguladora de caudal A-41 Ejercicio 11: Máquina grabadora

Válvula reguladora de caudal unidirecional

y contención A-45

Ejercicio 12: Rectificadora de superficies

Circuito diferencial A-49

Ejercicio 13: Máquina de taladrar

Regulador de presión A-55

Ejercicio 14: Puerta de protección

Sujeción hidráulica de un cilindro A-59

Ejercicio 15: Rampa de carga de un transbordador Válvula reguladora de caudal en líneas de

entrada y salida A-63

Ejercicio 16: Carga y descarga de contenedores

Carga variable A-69

Ejercicio 17: Prensa de encolado

Comparación entre regulador de presión –

válvula limitadora de presión A-73

Ejercicio 18: Dispositivo de montaje

Circuito secuencial por presión,

diagrama desplazamiento/paso A-77

Ejercicio 19: Cálculos para un dispositivo de montaje

Cálculo de la presión y el tiempo A-81

Ejercicio 20: Contenedor basculante

Electrohidráulica A-85

A-2

(3)

Hidráulica Tema

Torno automático Título

Enseñar al alumno a trazar la curva característsica de una bomba Objetivo didáctico

Dibujo del esquema del circuito hidráulico Definición del problema

Montaje práctico del circuito

Determinación de los diferentes valores medidos y su introducción en la tabla

Trazado de la curva característica de la bomba Sacar conclusiones

A-3

Ejercicio 1

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(4)

El husillo principal de un torno automáico es accionado por un motor hidráulico, mientras que para ejecutar el movimiento de avance se utiliza un cilindro hidráulico. Se ha detectado que ya no se alcanza la velocidad especificada durante el ciclo de procesamiento. Por ello, debe determinarse la curva característica de la bomba.

Ejercicio

Croquis de situación

A-4

Ejercicio 1

(5)

Evaluación

¿Cómo cambia el caudal a medida que aumenta la presión? Conclusión

HOJA DE EJERCICIO

0 10 20 30 40 50 p 0 1.0 2.0 3.0 (l/min) q (bar) Característica de la bomba Presión p del sistema 15 20 25 30 35 40 45 50 bar Caudal q l/min

A-5

Ejercicio 1

(6)

A-6

(7)

Hidráulica Tema

Dispositivo elevador de paquetes Título

Enseñar al alumno cómo obtener las características de una válvula limitadora de presión

Objetivo didáctico

Ajustar una presión máxima de 50 bar

Establecer la presión de apertura de la válvula limitadora de presión Determinar los diferentes valores medidos e introducirlos en la tabla Trazar la curva característica presión/caudal

Sacar conclusiones

A-7

Ejercicio 2

(8)

Debido a cambios en el proceso de producción, a un dispositivo ele-vador de paquetes se le exige levantar paquetes más pesados de los usuales para los que fue diseñado. Se ha observado que la velo-cidad de ascenso es ahora inferior. Utilizando la característica sión/caudal de la válvula limitadora de presión, determinar a qué pre-sión empieza la derivación del caudal de la bomba.

Ejercicio

A

A-8

(9)

Evaluación

¿Qué diferencia hay entre la presión de apertura y la presión máxima? Conclusión

HOJA DE EJERCICIO

35 40 45 0 1 2 50 30 0.5 1.5 2.5 (l/min) q p (bar) Característica de una válvula limitadora de presión

Presión p de trabajo 35 40 42.5 45 47.5 50 bar

caudal q l/min

A-9

(10)

A-10

(11)

Hidráulica Tema

Prensa de embutición Título

Enseñar al alumno a medir resistencias al caudal Objetivo didáctico

Montaje práctico del circuito Establecer un caudal constante

Medición de las resistencias al caudal Sacar conclusiones

A-11

Ejercicio 3

(12)

Para dar forma a unas piezas metálicas se utiliza una prensa de embutición. Después de una modificación en el sistema hidráulico, ya no se obtiene la precisión dimensional esperada. La razón puede ser que no se alcanza la presión requerida. Utilizar un montaje de prue-ba especial para medir la resistencia hidráulica de los componentes utilizados.

Ejercicio

A-12

(13)

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

Evaluación

¿Cómo cambia la diferencia de presión cuando se dobla el caudal? Conclusión

HOJA DE EJERCICIO

Componente Caudal q l/min Presión p_2.1 bar Presión p_2.2 bar Diferencia de presión ∆p bar Válvula limitadora de presión total-mente abierta 2 1 Válvula de estrangulación totalmente abierta 2 1 Válvula de 4/2-vías, P –> A 2 1 Válvula de 4/3 vías, P –> A 2 1

A-13

Ejercicio 3

(14)

A-14

(15)

Hidráulica Tema

Dispositivo alimentador de una calandria Título

Familiarizar al alumno con las aplicaciones de una válvula de anti-rretorno

Objetivos didácticos

Mostrar la activación de un cilindro de simple efecto utilizando una válvula de 2/2 vías

Montaje práctico del circuito Evaluación de este circuito

A-15

Ejercicio 4

(16)

Unos rollos de papel se elevan hacia una calandria por medio de un dispositivo de elevación. El dispositivo de elevación es accionado por un cilindro de émbolo buzo (cilindro de simple efecto). Cuando se pone en marcha el grupo hidráulico, el caudal de la bomba fluye di-rectamente hacia el cilindro. Una válvula de 2/2 vías, cerrada en po-sición de reposo, está dispuesta en una línea en derivación que con-duce al depósito. Se utiliza una válvula de antirretorno para proteger a la bomba de la contrapresión del aceite. Por encima de la válvula de antirretorno se dispone una válvula limitadora de presión para proteger a la bomba de presiones excesivas.

Ejercicio

A-16

Ejercicio 4

(17)

HOJA DE EJERCICIO

m

P T

Ts

M

Esquema del circuito

A-17

(18)

¿Cuál es la desventaja de este circuito? Conclusión

HOJA DE EJERCICIO

Elem. Nº Cantidad Descripción

Lista de componentes

A-18

(19)

Hidráulica Tema

Horno de templado Título

Familiarizar al alumno con las aplicaciones de una válvula de 3/2 vías

Mostrar cómo determinar tiempos, presiones y fuerzas durante las carreras de avance y retorno de un cilindro de simple efecto.

Determinación de los componentes necesarios Montaje práctico del circuito

Medición de la presión durante el recorrido y tiempo del recorrido para las carreras de avance y retorno

Cálculo de la presión necesaria en la carrera de avance Cálculo de la velocidad y tiempo en la carrera de avance

A-19

Ejercicio 5

(20)

La tapa de un horno de templado debe ser elevada por un cilindro de simple efecto. El cilindro está activado por una válvula de 3/2 vías. Para representar la carga, hay unido al vástago del cilindro un peso de 9 kg. Medir y calcular los siguientes valores:

Ejercicio

Presión durante el recorrido, resistencias y contrapresión Tiempo y velocidad de la carrera de avance

A-20

(21)

Evaluación

Datos característicos necesarios para el cálculo: Carga aplicada: F_G = 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 la carga: p_L = FG A_PN

p_L = . . . .

Resistencia hidráulica = Presión durante el recorrido - presión de la carga

p_res = . . .

¿Qué valor tiene la contrapresión en relación con la resistencia hi-dráulica?

Conclusión

HOJA DE EJERCICIO

Dirección Presión de recorrido Tiempo de recorrido

Carrera de avance Carrera de retroceso

A-21

(22)

Velocidad durante el avance : v_ext = q A_PN

v_adv = . . . .

Tiempo del avance : t = s

v_adv

t = . . . .

¿Coinciden los tiempos de avance medidos con los calculados? Conclusión

HOJA DE EJERCICIO

A-22

(23)

Hidráulica Tema

Control de la puerta de un horno Título

Familiarizar al alumno con las aplicaciones de una válvula de 4/2 vías

Mostrar cómo determinar tiempos, presiones y fuerzas durante las carreras de avance y retroceso de un cilindro de doble efecto.

Determinar los componentes necesarios Montaje práctico del circuito

Medición de las presiones de avance y retroceso y tiempo de trans-ferencia para las carreras de avance y retroceso

Cálculo de la velocidades de avance y retroceso Comparación de los valores medidos y los calculados

A-23

Ejercicio 6

(24)

La puerta de un horno se abre y se cierra por medio de un cilindro de doble efecto. El cilindro es activado con una válvula de 4/2 vías con muelle de retorno. Esto asegura que la puerta sólo se abre mientras la válvula está accionada. Cuando la leva de accionamiento de la válvula se libera, la puerta se cierra de nuevo.

Ejercicio

A-24

Ejercicio 6

(25)

HOJA DE EJERCICIO

P T Ts M Esquema del circuito hidráulico

A-25

Ejercicio 6

(26)

Evaluación

Datos característicos para el cálculo:

Superficie del émbolo: A_PN = 2 cm2 Superficie anular el émbolo: A_PR = 1,2 cm2 Longitud de la carrera: s = 200 mm

Caudal de la bomba: q = 2 l/min

Relación de superficies: α = APN A_PR

α = . . . . Velocidad en la carrera de avance: v_adv = q

A_PN

v_adv = . . .

Tiempo de avance: t_adv = s v_adv

t_adv = . . .

Velocidad de retroceso: v_ret = q A_PR

v_ret = . . . . . . .

Tiempo de retroceso: t_ret = s v_ret

t_ret = . . .

HOJA DE EJERCICIO

Carrera de avance Presión de recorrido p2.1

Contrapresión p2.2

Tiempo de recorrido t_adv

Carrera de retroceso Contrapresión p2.1 Presión de recorrido p2.2 Tiempo de recorrido t_ret

A-26

Ejercicio 6

(27)

Relación de velocidades: v_adv v_ret = . . . . Relación de tiempos: t_adv t_ret = . . . .

Comparar los tiempos y velocidades de avance y retorno con la rela-ción de superficie. ¿Cuál es su relarela-ción?

Conclusión

HOJA DE EJERCICIO

A-27

(28)

A-28

(29)

Hidráulica Tema

Dispositivo tensor Título

Familiarizar al estudiante con las aplicaciones de una válvula de 4/2 vías

Mostrar cómo utilizar una válvula de antirretorno pilotada

Determinación de los componentes necesarios Montaje práctico del circuito

Medición de la presión de avance y retroceso y de la presión del sistema en todas las posiciones de la válvula

Calcular el balance de potencia para circuitos con varias válvulas de 4/3 vías con diferentes posiciones centrales.

A-29

Ejercicio 7

(30)

Por medio de un transportador con banda de acero, se alimentan piezas a un horno de secado. Debe ser posible controlar la banda por medio de un sistema tensor para asegurar que la banda no sal-da de sus rodillos. Este dispositivo consiste en un rodillo de acero articulado en un extremo y movible en el otro, arrastrado por un ci-lindro de doble efecto. La potencia hidráulica debe estar disponible continuamente. El sistema hidráulico debe conmutar a recirculación (caudal de la bomba en derivación/bypass) cuando la válvula distri-buidora no se halla accionada. La tensión de la propia banda ejerce una contrafuerza continua sobre el cilindro. Una válvula de antirretor-no pilotada se utiliza para evitar el retroceso del cilindro como resul-tado de las pérdidas de aceite en la válvula distribuidora.

Ejercicio

A efectos de comparación, calcular la potencia de accionamiento ne-cesaria, primero con una válvula de 4/3 vías, recirculando en ción media y segundo con una válvula de 4/3 vías, cerrada en posi-ción media.

A-30

(31)

HOJA DE EJERCICIO

P T Ts M Esquema del circuito hidráulico

A-31

Ejercicio 7

(32)

Evaluación

Cálculo de la potencia de accionamiento: P_AN = p ⋅ q

η

P_DR = Potencia de accionamiento necesaria

p = Presión del sistema suministrada por la bomba: Máximo 50 bar

q = Caudal de la bomba: Constante 2 l/min

η = Rendimiento de la bomba: Aprox.. 0,7

Potencia de accionamiento con posición media cerrada:

PDR = . . . . = . . . . Potencia de accionamiento con posición media a recirculación:

PDR = . . . . = . . . .

¿Cuál es la ventaja del circuito de recirculación (bypass)? Conclusión

HOJA DE EJERCICIO

Sentido Pos. válvula Presión sistema Presión avance/retroceso

p2 p2.1 p2.2 Avance Retroceso Pos. media

A-32

Ejercicio 7

(33)

Hidráulica Tema

Puerta de almacén frigorífico Título

Mostrar el uso de un acumulador hidráulico como fuente de potencia Objetivos didácticos Mostrar cómo utilizar el acumulador para disponer de potencia

du-rante las carreras de avance y retroceso del cilindro una vez se ha detenido la bomba

Determinar los componentes necesarios Montaje práctico del circuito

Determinar el número de ciclos de trabajo posibles una vez que se ha detenido la bomba

Sacar conclusiones

Explicar el diseño y el modo de funcionamiento de un acumulador de diafragma

Nombrar las posibles aplicaciones de un acumulador

A-33

Ejercicio 8

(34)

Una pesada puerta de un almacén frigorífico se abre y cierra por medio de un cilindro hidráulico. Debe instalarse un acumulador hi-dráulico para permitir cerrar la puerta en caso de un fallo en la ten-sión eléctrica. Esto permitirá que la puerta pueda abrirse y cerrarse varias veces. Para el accionamiento del cilindro se utilizará una vál-vula de 4/2 vías. La válvál-vula debe conectarse de tal forma que el vástago avance con la válvula en posición normal. En este ejemplo, no es necesario prever el paro de seguridad, que es esencial para evitar que pudieran quedar personas atrapadas por la puerta. Esta función de corte, normalmente se realiza con un dispositivo de con-trol eléctrico que actúa sobre el sistema hidráulico.

Ejercicio

Asegurarse de seguir las instrucciones de funcionamiento del acumulador. Una vez desconectado el sistema, no desmontar los componentes hi-dráulicos hasta que no se haya liberado la presión del acumulador y éste haya sido aislado del sistema de control por medio de la válvu-la de cierre incorporada.

Nota

Es indispensable descargar la presión del acumulador a través de la válvula reguladora de caudal.

A-34

(35)

HOJA DE EJERCICIO

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

A-35

Ejercicio 8

(36)

Evaluación

¿Cuál es el efecto de instalar un acumulador en este circuito? Conclusión

Explicar el diseño y la función de un acumulador de diafragma:

Nombrar ejemplos y aplicaciones de los acumuladores.

HOJA DE EJERCICIO

Presión del sistema Apertura Cierre

20 bar 50 bar

A-36

(37)

Hidráulica Tema

Estación de mecanizado giratoria Título

Familiarizar al alumno con la utilización de una válvula reguladora de caudal de 2 vías

Mostrar cómo montar un circuito de contención

Comprender el esquema de un circuito hidráulico Definición del problema

Puesta a punto de un circuito con una válvula reguladora de caudal y contención

Ajuste y medición de las presiones de entrada y salida y tiempo de recorrido del cilindro

Comparación de los tiempos de avance del cilindro para varias pre-siones de entrada y salida

A-37

Ejercicio 9

(38)

Varios cabezales de una estación de mecanizado giratoria están ac-cionados por un grupo hidráulico.

Dado que los cabezales se activan y desactivan, producen fluctuacio-nes de presión en el circuito hidráulico. Este efecto será estudiado en la estación de taladrado. Las fluctuaciones de la presión y las fuerzas de tracción creadas durante el mecanizado no deben afectar al avance del cabezal de taladrado. Debe utilizarse una válvula regu-ladora del caudal para asegurar una velocidad de avance regular y ajustable, mientras que debe utilizarse una válvula limitadora de pre-sión como válvula de contención para compensar las fuerzas de trac-ción.

Ejercicio

A-38

(39)

HOJA DE EJERCICIO

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

A-39

Ejercicio 9

(40)

Medir lo siguiente: Evaluación

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

¿Cómo cambia el tiempo de recorrido cuando varían las presiones en la entrada y la salida? Conclusiones

HOJA DE EJERCICIO

p_2.1 p_2.2 p_2.3 t → 50 bar 10 bar 40 bar 10 bar 30 bar 10 bar 20 bar 10 bar 10 bar 10 bar Fluctuación de la presión de entrada p_2.1 p_2.2 p_2.3 t → 50 bar 10 bar 50 bar 20 bar 50 bar 30 bar 50 bar 40 bar 50 bar 50 bar Fluctuación de la presión de salida

A-40

Ejercicio 9

(41)

Hidráulica Tema

Cabina de pintura Título

Mostrar cómo trazar la curva característica para una válvula regula-dora de caudal de 2 vías

Mostrar cómo hacer una comparación entre una válvula reguladora de caudal de 2 vías y una válvula de estrangulación del caudal

Medición de la presión y el caudal

Trazado de la característica de la válvula reguladora de caudal de 2 vías

Comparación con una válvula estranguladora

A-41

Ejercicio 10

(42)

Una cinta transportadora alimenta piezas a una cabina de pintura. La cinta es accionada por un motor hidráulico. Debido a cambios en el proceso de producción, el peso de las piezas que pasan por la cabi-na de pintura ha cambiado. Sin embargo, la velocidad de la cinta transportadora debe ser la misma que antes. Debe determinarse si esto puede conseguirse instalando una válvula reguladora de caudal y, si es así, cuál es el tipo adecuado.

Ejercicio

A-42

(43)

Medir lo siguiente: Evaluación p_2.1 = Presión antes de la válvula

p_2.2 = Presión después de la válvula

q_TWFCV = Caudal a través de la válvula reguladora de caudal de 2 vías q_TV = Caudal a través de la válvula estranguladora

HOJA DE EJERCICIO

p_2.1 p_2.2 q_FCV q_TV

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

50 bar 20 bar

50 bar 30 bar

50 bar 40 bar

50 bar 50 bar Fluctuación de la

presión de carga

p_2.1 p_2.2 q_FCV q_TV

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

40 bar 10 bar

30 bar 10 bar

20 bar 10 bar

10 bar 10 bar Fluctuación de la

presión de entrada

A-43

(44)

¿Cuál es la válvula adecuada para esta aplicación y porqué? Conclusiones

HOJA DE EJERCICIO

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

A-44

(45)

Hidráulica Tema

Máquina grabadora Título

Familiarizar al estudiante con la utilización de una válvula regulado-ra de caudal unidireccional

Explicar las diferencias entre una válvula reguladora de caudal y una válvula de estrangulación, basándose en una aplicación concreta

Puesta a punto de un circuito con una válvula reguladora de caudal unidireccional y una de contención

Ajuste y medición de las presiones de entrada y salida y del tiempo de avance del cilindro

Comparación de los tiempos de avance con los del Ejercicio 9

A-45

(46)

Para grabar símbolos sobre una tira de metal, se utiliza una máquina especial. La tira se alimenta a la grabadora con un tiempo de ciclo ajustable. La velocidad de descenso de la estampa debe poder va-riarse. El movimiento de elevación o retroceso siempre debe ejecu-tarse rápidamente.

Para controlar la velocidad de la estampa, se utiliza una válvula re-guladora del caudal unidireccional, mientras que para evitar que el peso de la estampa haga descender el vástago del cilindro, se utiliza una válvula limitadora de presión como contención. Para el movi-miento de subida y bajada se utiliza una válvula de 4/2 vías.

Ejercicio

A-46

(47)

HOJA DE EJERCICIO

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

A-47

Ejercicio 11

(48)

p_2.1 = Presión en la entrada de la válvula reguladora de caudal p_2.2 = Presión en la salida de la válvula reguladora de caudal p_2.3 = Presión en la válvula de contención

t → = Tiempo de avance del cilindro

¿Cómo cambia en tiempo de avance cuando varían las presiones en la entrada y en la salida?

Conclusiones

¿Cuál es la diferencia entre este circuito y el de la válvula reguladora de caudal de 2 vías (véase ejercicio 9), y cuál es la razón de ello?

HOJA DE EJERCICIO

p_2.1 p_2.2 p_2.3 t → 50 bar 10 bar 40 bar 10 bar 30 bar 10 bar 20 bar 10 bar 10 bar 10 bar Fluctuación de la presión de entrada p_2.1 p_2.2 p_2.3 t → 50 bar 10 bar 50 bar 20 bar 50 bar 30 bar 50 bar 40 bar 50 bar 50 bar Fluctuación de la presión de salida

A-48

Ejercicio 11

(49)

Hidráulica Tema

Rectificadora de superficies Título

Familiarizar al alumno con el diseño y modo de funcionamiento de un circuito diferencial

Explicar la influencia de presiones, fuerzas, velocidades y tiempos de recorrido

Comprensión del esquema de un circuito hidráulico Definición del problema Montaje práctico del circuito

Medición de los tiempos y de las presiones de avance y retroceso Cálculo de las relaciones de superficies y fuerzas

Cálculo del caudal a través de la válvula reguladora Comparación de este circuito con el del ejercicio 6

A-49

(50)

La mesa de una rectificadora de superficies es accionada por un ci-lindro hidráulico. Dado que se exige que la velocidad sea la misma en ambos sentidos, debe diseñarse el circuito hidráulico de forma que compense la diferencia de volumen de las dos cámaras del cilin-dro. Se sugiere un circuito diferencial con válvula de 3/2 vías y vál-vula reguladora del caudal para el ajuste de la velocidad.

Ejercicio

A-50

(51)

HOJA DE EJERCICIO

P T A T A P p 2 P T Ts M P p 2.1 p2.2 Esquema del circuito hidráulico

A-51

Ejercicio 12

(52)

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

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

Dimensiones del cilindro:

Superficie del 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

= . . .

Relación de tiempos: tadv t_ret = . . . . Relación de fuerzas: F1 F₂ = A_PN ⋅ p_2.1 A_PR ⋅ p_2.2 = . . .

Caudal durante la carrera de avance:

Lado del émbolo: q_PN = A_PN ⋅ s t_adv

= . . . .

Lado anular del émbolo: q_PR = A_PR ⋅ s t_adv = . . . .

HOJA DE EJERCICIO

Dirección p_2.1 p_2.2 t Carrera de avance Carrera de retroceso Tabla de valores

A-52

Ejercicio 12

(53)

Componente de la válvula reguladora de caudal: q_FCV = q_PN − q_PR

= . . . . Caudal durante la carrera de retorno:

Lado anular el émbolo: q_PR = A_PR ⋅ s t_ret

= . . .

Cuando se activa la válvula de 3/2 vías, hay la misma presión en ambas conexiones del cilindro ¿Por qué avanza el cilindro?

Conclusiones

Durante la carrera de avance, las presiones en las dos cámaras del cilindro son diferentes. Por qué el émbolo avanza a pesar de que la presión de avance es inferior a la presión de retroceso?

¿Qué fuerza puede ejercer el cilindro durante su carrera de avance?

HOJA DE EJERCICIO

A-53

(54)

¿Cuál es la diferencia entre este circuito diferencial y un simple cir-cuito de control de un cilindro (como por ejemplo, el del ejercicio 6)? 1. ¿Cuáles son los factores que controlan la velocidad del avance

v_adv?

2. ¿Cual es el valor de la velocidad de retroceso v_ret en compara-ción con la velocidad de avance v_adv?

3. ¿Cuáles son los factores que controlan el tiempo de la carrera de avance t_adv?

4. ¿Cual es el valor del tiempo de retorno t_ret en comparación con el tiempo de avance t_adv?

¿Qué relación de superficies produce unas velocidades de avance y de retroceso idénticas (utilizando un circuito diferencial)?

HOJA DE EJERCICIO

Circuito simple Circuito diferencial

1. Velocidad avance v_adv 2. Velocidad retroceso v_ret 3. Tiempo de avance t_adv 4. Tiempo de retroceso t_ret Comparación

A-54

Ejercicio 12

(55)

Hidráulica Tema

Máquina de taladrar Título

Enseñar a los alumnos a diseñar un circuito de control con presión de salida reducida

Explicar el modo de funcionamiento de un regulador de presión de 3 vías

Medición de las presiones de avance y de retroceso Establecimiento de una presión de contención

Evaluación del efecto de utilizar un regulador de presión

A-55

(56)

Para taladrar unas piezas huecas se utiliza una máquina taladradora. Las piezas se sujetan hidráulicamente en un tornillo de accionamien-to hidráulico. Debe ser posible reducir la presión de sujeción para adaptarlo al diseño de la pieza. También debe ser posible variar la velocidad de cierre por medio de una válvula reguladora de caudal unidireccional. Ejercicio A B Croquis de situación

A-56

Ejercicio 13

(57)

Medir lo siguiente: Evaluación p_2.1 = Presión antes de la válvula reguladora de caudal

p_2.2 = Presión antes del cilindro p_2.3 = Presión después del cilindro

Estudiar la presión en los siguientes casos: 1. Durante la carrera de avance del cilindro

2. Émbolo en posición final con presión p_2.2 = 15 bar

3. Durante el avance con presión de contención p_2.3 = 20 bar 4. Émbolo en posición final

5. Durante el avance con la válvula de interrupción cerrada 6. Émbolo en posición final con la válvula de interrupción cerrada

HOJA DE EJERCICIO

p_2.1 p_2.2 p_2.3

1. Carrera de avance 2. Posición final

3. Carrera de avance con contención 4. Posición final

5. Carrera de avance con regulador pres. 6. Posición final

Carrera de avance

p_2.1 p_2.2 p_2.3

1. Carrera de retroceso 2. Posición final

3. Carrera de retroceso con contención 4. Posición final

5. Carrera de retroceso con regulador pres.

A-57

(58)

¿Cuándo es adecuado utilizar un regulador de presión? Conclusiones

¿Qué posibles ventajas pueden derivarse de la utilización de un re-gulador de presión?

HOJA DE EJERCICIO

A-58

(59)

Hidráulica Tema

Puerta de protección Título

Familiarizar al alumno con un circuito para el bloqueo hidráulico de una puerta de protección

Mostrar la diferencia comparando circuitos con y sin contención

Medición del tiempo de avance del cilindro con y sin carga y con y sin contención

Comparación y evaluación de los resultados

A-59

(60)

Para abrir y cerrar una puerta de protección de un horno se utiliza un cilindro de doble efecto. El cierre debe realizarse se forma regular y a una velocidad constante regulable. La velocidad se ajusta por medio de una válvula reguladora de caudal unidireccional. Debe dis-ponerse una válvula limitadora de presión para crear la contención y evitar que la pesada puerta tire del vástago del cilindro durante la operación de cierre.

Ejercicio

A-60

(61)

HOJA DE EJERCICIO

P P T A B T A B P T Ts M m p 2 p 2.2 p 2.1 Esquema del circuito hidráulico

A-61

Ejercicio 14

(62)

t→ = Tiempo de avance del cilindro

p_2.1 = Presión del cilindro durante el avance p_2.2 = Presión del cilindro durante el retroceso p₂ = Presión del sistema

Ahora debe modificarse la carga aplicada y la contención. Los ajus-tes iniciales deben ser tales que se alcance un tiempo de avance de 5 s con una presión del sistema de 50 bar pero sin una carga apli-cada o una contención. A continuación debería establecerse una contrapresión de contención de 10 bar.

Al desmontar el circuito, asegurarse de que no queda fluido atrapado (p_2.2 = 0 bar).

Nota

¿Cómo varía el tiempo de avance cuando cambia la carga? Conclusiones

¿Cuál de los circuitos es el más adecuado?

HOJA DE EJERCICIO

Carga y contención p₂ p_2.1 p_2.2 t →

Sin carga ni contención 50 bar 5 s

Con carga sin contención

Con carga y contención 10 bar

Sin carga con contención 10 bar

Tabla de valores

A-62

(63)

Hidráulica Tema

Rampa de carga de un transbordador Título

Familiarizar al alumno con un circuito de control de la velocidad con una carga de tracción

Comparar circuitos con válvulas reguladoras de caudal en la entra-da y en la salientra-da respectivamente

Medir el tiempo y las presiones de avance y retroceso con las válvulas reguladoras de caudal en la entrada y en la salida respec-tivamente

Comparación y evaluación de resultados

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(64)

La rampa de carga de un transbordador debe poder adoptar diferen-tes alturas. La rampa sube y baja por medio de un cilindro hidráuli-co. Este movimiento debe realizarse suavemente y a velocidad cons-tante. Para ajustar la velocidad debe utilizarse una válvula reguladora de caudal. Esta debe instalarse de tal forma que impida que se creen presiones excesivas en el sistema.

Ejercicio

A-64

(65)

HOJA DE EJERCICIO

p 2.2 p 2.1 m P T A B P T P T Ts M p 2 Esquema del circuito hidráulico, con contención y válvula reguladora de caudal en la línea de entrada

A-65

(66)

t→ = Tiempo de avance del cilindro p_2.1 = Presión de avance del cilindro p_2.2 = Presión de retroceso del cilindro p₂ = Presión del sistema

Variar lo siguiente: Carga aplicada Contención

Regulación del caudal en las líneas de entrada y salida

Ajustes:

Primero, sin carga ni contención aplicadas y con la válvula regula-dora de caudal en la línea de entrada, realizar los ajustes para obtener un tiempo de avance de t –> = 5 s con una presión del sistema de p2 = 50 bar.

A continuación establecer una presión de contención de p2.2 = 10 bar.

Seguidamente utilizar una válvula reguladora de caudal en la línea de salida para crear una contención.

Al desmontar el circuito, asegurarse de que no queda atrapado fluido a presión (p_2.2 = 0).

Nota

HOJA DE EJERCICIO

A-66

(67)

¿Cómo cambia el tiempo de recorrido al variar la carga? Conclusiones

¿Cuál de los circuitos es el más adecuado?

HOJA DE EJERCICIO

Carga y contención p₂ p_2.1 p_2.2 t →

Sin carga ni contención 50 bar 5 s

Con carga y sin contención

Con carga y contención 10 bar

Sin carga con contención 10 bar

Válvula reguladora de caudal en la línea de entrada

Carga p₂ p_2.1 p_2.2 t →

Sin carga 50 bar 5 s

Con carga Válvula reguladora de

caudal en la línea de salida

A-67

(68)

A-68

(69)

Hidráulica Tema

Carga y descarga de contenedores Título

Desarrollar un circuito hidráulico para un cilindro de doble efecto sujeto a variaciones de carga

Objetivo didáctico

Trazar el esquema del circuito Definición del problema

Puesta a punto del sistema de control

Descripción del modo de funcionamiento del circuito de control

A-69

(70)

La carga y descarga de contenedores sobre una plataforma de transporte se realiza utilizando dos cilindros de doble efecto. Cada cilindro está sujeto a diferentes cargas – de tracción durante la des-carga y de compresión durante la des-carga. El contenedor debe subir y bajar a una velocidad lenta y constante. Por lo tanto, cada cilindro debe contenerse hidráulicamente en ambos sentidos.

Ejercicio

A-70

(71)

HOJA DE EJERCICIO

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

A-71

Ejercicio 16

(72)

¿Cómo se realiza la contención hidráulica en ambos lados? Conclusión

HOJA DE EJERCICIO

A-72

(73)

Hidráulica Tema

Prensa de encolado Título

Enseñar al alumno cómo especificar la presión para un cilindro de doble efecto

Mostrar cómo decidir entre una válvula limitadora de presión o un regulador de presión

Medición y comparación de la presión del sistema, presión de reco-rrido y presión final

Evaluación de la viabilidad de una válvula limitadora de presión y de un regulador de presión

A-73

(74)

Para adherir láminas o letras en paneles de madera o de plástico, se utiliza una prensa de encolado. La presión de trabajo debe poder ajustarse según el material y adhesivo utilizados y debe poder man-tenerse durante largo tiempo mientras la válvula distribuidora se halle activada.

Ejercicio

Desarrollar y comparar dos circuitos. El primero debe utilizar un re-gulador de presión de 3 vías para ajustar la presión de la prensa, mientras que el segundo debe incorporar una válvula limitadora de presión conectada en la línea de recirculación para este fin. En am-bos casos debe utilizarse una válvula de 4/3 vías para su activación.

A-74

(75)

HOJA DE EJERCICIO

P T A B P T P T A P T P T Ts M p 2 P T A B P T P T Ts M p 2 p 2.2 p2.2

A-75

Ejercicio 17

(76)

Realizar los siguientes ajustes: Evaluación

p₂ = Presión del sistema = 50 bar

p_2.2 = Presión antes del cilindro = 30 bar

¿Con qué circuito varía la presión del sistema a medida que avanza el cilindro?

Conclusiones

¿Cuándo es ventajosa la utilización de la válvula limitadora de pre-sión?

HOJA DE EJERCICIO

A-76

(77)

Hidráulica Tema

Dispositivo de montaje Título

Familiarizar al alumno con un circuito de secuencia de presión Objetivos didácticos Enseñar al alumno cómo trazar un diagrama de

desplazamien-to/paso

Desarrollar el esquema del circuito hidráulico Definición del problema

Trazar el diagrama desplazamiento/paso Montaje práctico del circuito

Puesta a punto sistemática ajustando la presión y el caudal

A-77

(78)

Se utiliza un dispositivo de montaje para unir dos piezas por presión para su posterior taladrado. El cilindro A presiona la pieza en el cuerpo. Esta operación debe realizarse lentamente y a velocidad constante. Cuando la presión en el cilindro A ha alcanzado 20 bar (pieza prensada en su lugar), se taladra un agujero en la pieza y en el cuerpo. La broca es accionada por un motor hidráulico. Después de la operación de taladrado, la broca de detiene y retrocede. El cilindro A solamente retrocede cuando la broca ha salido del cuerpo. Ejercicio

A

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(79)

HOJA DE EJERCICIO

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

A-79

Ejercicio 18

(80)

¿Cuáles son los puntos a observar cuando se pone a punto el cir-cuito de control? Conclusiones

HOJA DE EJERCICIO

1. 2. 3. 4. 5. 6. Diagrama desplazamiento/paso

A-80

Ejercicio 18

(81)

Hidráulica Tema

Cálculos para un dispositivo de montaje Título

Enseñar al alumno a calcular las fuerzas asociadas a un cilindro de doble efecto

Que el alumno pueda calcular el tiempo de avance del émbolo de un cilindro

Escritura de la descripción del problema Definición del problema

Cálculo de la fuerza de prensado-montaje Cálculo del tiempo de prensado-montaje

A-81

(82)

Para unir piezas para su taladrado conjunto, se utiliza un dispositivo de montaje por presión. La secuencia de funcionamiento se describe en el ejercicio 18. Nuestro objetivo aquí es verificar matemáticamente la operación de prensado del cilindro A. Determinar la fuerza de prensado-montaje utilizando los datos facilitados. Observar que, mien-tras que se dispone de la presión de prensado-montaje en las espe-cificaciones, las resistencias de los conductos y de la válvula distri-buidora provocan una fuerza de oposición que actúa en la cámara anular del lado del vástago, reduciendo así la fuerza disponible. El caudal se mantiene constante por medio de un regulador de cau-dal. Este dato, junto con la carrera del cilindro, se utilizan para cal-cular el tiempo de recorrido para la operación de prensado-montaje. Ejercicio

A

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(83)

Datos característicos del sistema de control: Evaluación Cilindro:

Diámetro del émbolo D = 50 mm

Diámetro del vástago d = 25 mm

Carrera s = 250 mm

Sistema hidráulico:

Caudal q = 5 l/min

Presión de prensado-montaje p₁ = 50 bar

Contrapresión p₂ = 6 bar

HOJA DE EJERCICIO

Diagrama esquemático

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(84)

Fuerza del émbolo: F₁ = A_PN ⋅ p₁ Contrafuerza: F₂ = A_PR ⋅ p₂ Fuerza de prensado-montaje: F = F₁ − F₂ Tiempo de prensado-montaje: t = V q

HOJA DE EJERCICIO

A-84

Ejercicio 19

(85)

Hidráulica Tema

Contenedor basculante Título

Familiarizar al alumno con un circuito electrohidráulico Objetivo didáctico

Desarrollo de los esquema de los circuitos eléctrico e hidráulico Definición del problema Montaje del sistema de control

A-85

(86)

Una cinta transportadora traslada virutas hacia un contenedor bascu-lante. Cuando el contenedor está lleno, se vacía en una caja. Para ello se utiliza un cilindro de simple efecto accionado por una electro-válvula de 4/3 vías. El vástago del cilindro se halla extendido mien-tras el contenedor se halla en posición de recibir las virutas. Para poder detener el grupo hidráulico durante este tiempo, el émbolo del cilindro debe protegerse por medios hidráulicos, contra un retroceso imprevisto (causado por las fugas de la válvula).

La activación eléctrica de la válvula debe controlarse manualmente, es decir, el cilindro debe moverse solamente cuando se accionan los pulsadores "Subir" o "Bajar".

Ejercicio

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(87)

HOJA DE EJERCICIO

P T Ts M P T Esquema del circuito hidráulico

A-87

Ejercicio 20

(88)

¿Qué medidas aseguran que el cilindro mantiene su posición y que no se mueve, incluso en el caso que se accionaran accidentalmente ambos pulsadores de "Subir" y Bajar"?

Conclusiones

HOJA DE EJERCICIO

K1 K2 Y1 Y2 K1 K2 1 2 3 4 + _ S1 = Pulsador "Subir" S2 = Pulsador "Bajar" Esquema del circuito eléctrico

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Ejercicio 20

(89)

Sección B – Fundamentos

Los fundamentos teóricos del equipo de formación en Hidráulica se hallan en el manual de estudio TP-501, nº de artículo 093287