Gui A 5

Carlos Andrés Bocanegra Juan Carlos Avilán John Díaz José Fuentes GUIA DE LABORATORIO 5 TEMA: Circuitos oleo hidráulicos básicos

Cilindros Hidráulicos Los Cilindros Hidráulicos son actuadores mecánicos que aprovechan la energía de un Circuito o Instalación hidráulica de forma mecánica. Los Cilindros Hidráulicos son posiblemente la forma más habitual de uso de energía en instalaciones hidráulicas. TIPOS DE HIDRAULICOS

CILINDROS

Existen diferentes tipos de Cilindros hidráulicos: • Cilindros Hidráulicos de Simple Efecto: se utiliza la fuerza hidráulica para empujar y una fuerza externa, diferente, para contraer. • Cilindros Hidráulicos de doble Efecto: se emplea la fuerza hidráulica para efectuar ambas acciones. • Cilindros Hidráulicos Telescópicos: cilindro que contiene otros de menor diámetro en su interior y que se expanden por etapas, muy utilizados en grúas, etc. MOTOR HIDRÁULICO En los motores hidráulicos el movimiento rotatorio es generado por la presión. Estos motores los podemos clasificar en dos grandes grupos: El

primero es uno de tipo rotatorio en el que los engranes son accionados directamente por aceite a presión, y el segundo, de tipo oscilante, el movimiento rotatorio es generado por la acción oscilatoria de un pistón o percutor; este tipo tiene mayor demanda debido a su mayor eficiencia. A continuación se muestra la clasificación de este tipo de motores: •

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Motor de Engranaje: El aceite a presión fluye desde la entrada que actúa sobre la cara dentada de cada engranaje generando torque en la dirección de la flecha Motor con pistón eje inclinado: EL aceite a presión que fluye desde la entrada empuja el pistón contra la brida y la fuerza resultante en la dirección radial hace que el eje y el bloque del cilindro giren en la dirección de la flecha. Motor oscilante con pistón axial: Tiene como función, el absorber un determinado volumen de fluido a presión y devolverlo al circuito en el momento que éste lo precise.

VÁLVULAS

Existen muchas clases de estos elementos, se verán solo algunas de sus clases y aplicaciones • Válvula reguladora de caudal bidireccional: El caudal o cantidad de aire comprimido por unidad de tiempo que pasa a través de este tipo de válvula puede ser regulado desde cero hasta el máximo permitido para cualquiera de los dos sentidos posibles de circulación del aire a través de ella. • Válvula reguladora de caudal unidireccional: Regula el caudal o cantidad de aire comprimido por unidad de tiempo que pasa en un sentido de circulación, mientras que en el otro sentido lo deja fluir libremente. •

Válvulas de regulación de presión: Tienen la misión de mantener constante la presión, es decir, transmitir la presión ajustada en el manómetro sin variación a los elementos de trabajo, aunque se produzcan fluctuaciones en la presión de la red.

REGULADORES DE PRESIÓN •

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Regulador de presión sin orificios de escape: no tiene el segundo asiento de válvula en el centro de la membrana y por tanto, el aire no puede escapar cuando la presión secundaria es mayor. Regulador de presión con orificio de escape: Al contrario de lo que sucede en el anterior, aunque su funcionamiento es idéntico, es posible compensar una sobrepresión secundaria. El

exceso de presión en el lado secundario con respecto a la presión ajustada se elimina a través del orificio de escape. ACTIVIDADES Montaje 1: Presión del sistema 1000PSI. 1. El flujo que circulo por el motor fue de 75 cm3/min. 2. El motor giro a 125 rev/min. 3. El volumen que desplazo el motor por giro es de 0.6 cm3 4. La diferencias de presión que se registraron fueron de 10PSI aproximadamente puesto que el manómetro maneja una escala para valores de gran magnitud. 5. Torque y potencia del motor. Vd = 2.6486 ×10-3 ft3 ΔP = 1440 PSF ηmec= 0.9 Torque = 5.4631× 10-4 ft-lb Potencia = 7.1511 ×10-3 Hp

Montaje 2: Especificaciones del cilindro: Longitud de carrera = 200 mm Diámetro émbolo = 70 mm Diámetro vástago = 16 mm 6. Velocidades de avance y retroceso. Válvula reguladora 10% abierta. V. avanze: 0.064 m/seg V. retroceso: 0.071 m/seg Válvula reguladora 20% abierta. V. avance: 0.128 m/seg V. retroceso: 0.112 m/seg Válvula reguladora 40% abierta.

V. avance: 0.181 m/seg V. retroceso: 0.148 m/seg Válvula reguladora 20% abierta. V. avance: 0.128 m/seg V. retroceso: 0.112 m/seg 7. El caudal abastecido para cada avance es de: Q

1Lt 12.39 Lt 0.0002065m3   0.08066 min min seg

0.002065m3 m seg V  0.537 3 2 3.84 x10 m s

10. La válvula distribuidora sirve para seleccionar si el embolo avanza o retrocede. 11. la función que cumple la valvula antiretorno es para que cuando se detenga el embolo en avance no retroceda si se ejerce una presión de retroceso. Tiempo = 55.3s 40 vueltas en 10s Pen.=50psi Psa.= 0 Vol.= 226.9mm^3

8. El cilindro esta ejerciendo una fuerza igual a: Ae=

 *0.070m 2  3.84 E 3 4

Pser= 100000 Pa 12.86bar *  1.27 E 6bar 1.01bar Fava  Pser * Aem * I

Numero de vueltas: 40 Tiempo: 10 s V=240 rpm

mec 3

Fava  1.27 x10 * 3.84 x10 * 0.97  4730.4 N 6

10. la velocidad a la cual gira el motor es:

11. El volumen de desplazamiento de la bomba es:

F  m*a  4730.4 m  482.2kg m 9.81 2 s

9. Cuando se abre la válvula de paso el fluido varia por otro recorrido ya que por este nuevo “camino” se presenta una menor resistencia a su paso. Montaje 3: La presión de servicio en el sistema es de 1000 PSI.

13. De acuerdo a las presiones leídas en los manómetros, la diferencia de presión es:

Análisis mediante el programa fluidsim . Situación industrial 1 (Elevador de tijeras) Análisis mediante el programa fluidsim. Figura del montaje sin presurizar.

22. Figura del montaje sin presurizar. F igu ra del Figura del montaje presurizado en la posición 1.

montaje presurizado en la posición 1 durante el recorrido, se puede observar la presión en el manómetro derecho y la velocidad a la cual se desplaza el cilindro. F igur a del Figura del montaje presurizado en la posición 2. 18. 4/3 normalmente cerrada 19. La válvula antirretorno desbloqueable tiene la función de permitir la protección del dispositivo, en el caso que haya una sobrecarga en el “elevador” Situación industrial 2 (Prensa Hidráulica)

montaje presurizado en la posición 1 al final del recorrido, se muestra una variación de presión en el manómetro de la derecha (disminución) y una velocidad final lógica de 0. Figura del montaje presurizado en la posición 2 de la válvula, se muestra la descarga del cilindro y la presión en el recorrido de retorno del cilindro a la posición “original”

Figura de la situación 2, al presurizar el sistema (1000psi) se puede ver que los cilindros se desplazan a la vez, generando fuerzas en ellos, la válvula distribuidora permite que la presión recorra los dos “caminos” hacia los cilindros. En la figura anterior podemos

23. La velocidad del troquel es limitada por la válvula de estrangulamiento, la cual limita el flujo de aceite hacia el cilindro. 24. La válvula de presión tiene la función de controlar la fuerza que ejerce la prensa sobre los elementos en los cuales este trabajando. 25. Al “activarse” la VLP el flujo cambia de camino, la válvula antirretorno cumple con la función de prohibir el paso del fluido hacia el tanque.

Dobladora (situación Industrial 3)

Figura del montaje sin presurizar

observar lo que ocurre cuando la válvula se encuentra en la posición 2, el fluido viaja a los cilindros por la parte posterior y con ello causa que el cilindro retorne a la posición original y la presión en la parte donde se sitúa la fuerza se reduce considerablemente. 26. La válvula divisora de flujo se encarga de distribuir el fluido hacia los dos cilindros, con lo cual la presión se distribuye uniformemente hacia los dos para que tengan un movimiento “armónico”. 27. Mantener la presión de los pistones en movimiento de avance, ya que si no se introducen al circuito, las fuerzas ejercidas sobre el cilindro no permitirían que el fluido realizara su acción. Esquema de unidad de mecanizado

29. en el momento en el cual el cilindro de llega al tope y por esto la válvula limitadora de presión se activa y permite el flujo hacia el hidromotor. 30. Se activa cuando la presión de calibración de la VLP se alcance, en ese momento el flujo se dirige hacia el motor y lo activa. Compactadora de basura. 31. Este es un esquema generalizado de una compactadora de basura industrial. Esquema de una unidad de mecanizado sin presurizar y con el motor eléctrico apagado. En la figura podemos observar como el fluido va llenando el cilindro con una velocidad lenta hasta su llenado total. Cuando se alcanza el llenado total del cilindro, la válvula limitadora de presión se abre y el flujo es conducido hacia el hidromotor el cual se pone en funcionamiento para terminar de activar el circuito. Al aplicar la carga al motor, el flujo desde el motor hace que se empiece a

En la segunda posición de la válvula, el fluido logra presurizar la el cilindro para alcanzar el movimiento de retorno del cilindro para empezar un nuevo proceso. 28. Regular la velocidad de avance de los cilindros para que el circuito realice un mejor trabajo.

presurizar el sistema, con lo cual los cilindros comienzan sus respectivos recorridos, el cilindro de la izquierda avanza hasta su tope, cuando llega al límite se activa la VLP comenzando el

una máxima eficiencia en todo el montaje.

Bibliografia.

movimiento de avance del cilindro de la derecha. En esta simulación se observa que el movimiento es igual al anterior simplemente que va en sentido de retroceso de los pistones, lo cual en la vida real haría que la compactadora vuelva a su punto inicial para volver a iniciar otro ciclo de trabajo. Conclusiones. • La automatización en base a los circuitos hidráulicos es una forma bastante efectivo de controlar procesos industriales en general, gracias a que estas permiten un alto rango de auto-control, cono lo cual se consiguen resultados mas efectivos y procesos mas seguros gracias a algunos elementos que se introducen en los circuitos del proceso (por ej. Las válvulas antirretorno desbloqueables) • En base a un mismo sistema de circuitos hidráulicos se pueden realizar diferentes esquemas de fuerza y movimiento para diferentes tipos de aplicaciones y con ello se evitan algunas construcciones innecesarias o que podrían generar gastos que no son aplicables. • Existen diferentes tipos de válvulas y de elementos hidráulicos que nos permiten generar diferentes modelos para poder aplicar todas las características de ellos para lograr

{1} http://www.uclm.es/area/imecanica/As ignaturasWEB/NeumaticaeHidraulica Industrial/Examenes/Examen%20199 92000%20ordinario/Microsoft%20Wor d%20%20Examen%20ordinario%20Instala ciones%20Mec%C3%A1nicas%2020 00.pdf {2} http://www.solomantenimiento.com/ar ticulos/cilindros-hidraulicos.htm