Ejercicio de Neumática Completo

Ejercicios de neumática Nombre: Juan Chimarro 1) El símbolo inferior representa un cilindro de simple efecto con retorno por resorte. Su émbolo tiene 30mm de diámetro y 50mm de carrera. La presión del aire es de 8 bar y la resistencia del muelle de 50N. Realiza una maniobra de 8 ciclos cada minuto. Su rendimiento es del 85%. Para el caso ideal y el real, se pide:

a) La fuerza que ejerce el cilindro Solución: En un cilindro de simple efecto sólo se realiza trabajo útil en la carrera de avance. A la fuerza producida, en el avance. Por la presión del aire comprimido se le debe restar la fuerza del empuje del muelle. Fuerza neta:

Caso ideal, (

(

)

)

) Caso real, (

)

(

2) El símbolo inferior representa un cilindro de simple efecto con retorno por resorte. Su émbolo tiene 30mm de diámetro y 50mm de carrera. La presión del aire es de 8 bar y la resistencia del muelle de 50N. Realiza una maniobra de 8 ciclos cada minuto. Su rendimiento es del 85%. Para el caso ideal y el real, se pide:

2.1)

El flujo de aire en condiciones normales

2.2)

La potencia desarrollada por el cilindro al realizar la maniobra.

Solución: 2.1) Se calcula el volumen de aire comprimido por ciclo y, después, el consumo de aire comprimido total al realizar la maniobra completa. Partiendo del consumo total se aplica la ley de Boyle-Mariotte y se referencia el consumo de aire a las condiciones normales, representativas del aire atmosférico. Volumen por ciclo: (

(

)

(

)

(

) (

)

Ley Boyle-Mariotte:

(

)

)

Nota: Representa el consumo de aire comprimido en una maniobra Representa el consumo de aire atmosférico en una maniobra.

2.2)

Se aplica la formula de la potencia, adaptada a los sistemas neumáticos

Magnitudes: [ ]

[

]

[

]

Potencia ideal: (

)

Potencia real: (

)

3) Un cilindro de doble efecto tiene un embolo de 30mm de diámetro, el de su vástago mide 10 mm y su carrera es de 50 mm. La presión del aire es de 8 bar y realiza una maniobra de 8 ciclos cada minuto. En ambas carreras, su rendimiento es del 85%. Para el caso ideal y el real, se pide:

a) La fuerza que ejerce el cilindro en la carrera de avance y retroceso. Solución: En un cilindro de doble efecto se realiza trabajo útil en las dos carreras. La oposición al movimiento corresponde a los rozamientos y difusión de aire en el escape, globalmente es considerada como alejamiento de la idealidad ( ). Avance: la presión actúa sobre la superficie total del émbolo. Ideal:

(

)

(

Real:

)

La fuerza de avance es mayor que la fuerza de retroceso Retroceso: la presión actúa sobre la superficie útil, a la del émbolo hay que descontarle la del vástago. Ideal:

(

)

)

((

(

Real:

((

) )

)

4) Un cilindro de doble efecto tiene un embolo de 30mm de diámetro, el de su vástago mide 10 mm y su carrera es de 50 mm. La presión del aire es de 8 bar y realiza una maniobra de 8 ciclos cada minuto. En ambas carreras, su rendimiento es del 85%. Para el caso ideal y el real, se pide:

4.1) El consumo de aire en condiciones normales 4.2) La potencia desarrollada por el cilindro al realizar la maniobra

Solución:

4.1) En el cilindro de doble efecto se consume aire en las dos carreras. Se procede de la forma establecida en el problema anterior. Volumen por ciclo: (

Consumo maniobra:

)

( (

)

(

) )(

)

Ley Boyle-Mariotte:

(

4.2)

)

Se aplica la formula de la potencia, adaptada a los sistemas neumáticos

Magnitudes: [ ]

[

]

[

]

Potencia ideal: (

)

Potencia real: (

)

5) Un cilindro de simple efecto debe aplicar una fuerza de 45000N, determinar caudal mínimo que debe enviar la bomba hacia dicho cilindro, si sus dimensiones son:

Asegúrese que el cilindro no pandee, sabiendo también que el tiempo de recorrido del pistón son 10s.

De esta forma, se puede obtener el caudal necesario para completar una carrera, el cual viene dado por:

6) Una bomba GHP1-D-2 cuenta con una cilindrada de

, la misma que opera a

una presión de , sin considerar perdidas, dimensione el cilindro actuador, considerando que el tiempo en el que el pistón realiza su recorrido es 5s.

Para el cilindro:

a

Se puede escoger los cilindros de acuerdo a las especificaciones:

7) Para un cilindro de doble efecto cuyo émbolo tiene 50 mm de diámetro, vástago de 19 mm de diámetro, una carrera de 500 mm y realiza 50 ciclos cada hora. Si la presión relativa de la red es de 6 kg/cm2 y que el rozamiento es el 10% de la fuerza teórica del cilindro. Determinar: a) Fuerza que desarrolla el cilindro en su carrera de avance, expresada en N b) Fuerza que desarrolla el cilindro en su carrera de retroceso, expresada en N. c) Consumo de aire en condiciones normales en m3/h.

a) [

b)

(

]

)

(

)

c) (

)

( ( )

(

) )

Entonces, despejando:

(

)( (

) )

8) Se tiene un cilindro neumático de doble efecto cuyo vástago es de carrera corta y debe realizar una fuerza en el avance de 20 KN con una presión máxima de 8 bares. Determinar a) Diámetro que debe tener el vástago si está fabricado con una material que tiene una tensión admisible de 25 Kg/mm2. b) Diámetro del émbolo. c) En esas condiciones que fuerza máxima puede realizar durante la carrera de retroceso

a) Entonces:

Ahora: √

√ b)

Entonces: √

√ c) (

)

(

)

9) De un cilindro de doble efecto se conocen los siguientes datos: Ø émbolo = 10 cm, Ø vástago = 3cm, carrera = 12 cm. Éste cilindro conecta una red de aire comprimido de 2MPa y efectúa 15 ciclos por minuto. Suponiendo que no exista rozamiento, calcular: a) Fuerza que ejerce el vástago en la carrera de avance b) Fuerza que ejerce el vástago en la carrera de retroceso c) Consumo de aire en condiciones normales SOLUCIÓN

(

)

(

)

(

(

)

)

Volumen de aire en condiciones normales (

)

Consumo de aire en 15 ciclos/minuto

10) Un cilindro neumático utiliza en cada embolada un volumen de aire de 1000 cm cúbicos a una presión de 15 Kg/cm2. Si la longitud del vástago es 30 cm, calcule: a) Fuerza neta producida por el cilindro b) El diámetro del cilindro SOLUCIÓN -

Calculo el volumen del cilindro

-

Calculo del diámetro del cilindro

√

√