Resumen 06-10

 

Materia (indicar materia) Resumen de actividades Semana 06#-10# de 09# Fecha: 13/09/2021

Nombre del alumno: Olavarrieta Garza José Miguel

Grupo: 7ºA

Carrera: Ing. Automotriz Profesor: Dr. Alejandro Meza de Luna

Objetivo de la materia Durante el curso el estudiante diseñará circuitos neumáticos e hidráulicos, con el uso de equipo de entrenamiento para la automatización y transmisión de potencia.

Objetivo de la unidad  Al término de la unidad el alumno conocerá los fundamentos teóricos básicos de los sistemas neumáticos neumá ticos e hidráulic hidráulicos, os, así como la simbologí simbología a y normas normas para la implement implementación ación de esto estos s sistemas.

Temas 2.1 Producción y distribución de aire comprimido. 2.1.1 Tuberías, filtros, depósitos, acumuladores, mangueras y uniones. 2.1.2 Dimensionamiento de los conductos de acuerdo a los requerimientos de flujo. 2.2. Producción y distribución de potencia hidráulica. 2.2.1 Tuberías, filtros, depósitos, acumuladores, mangueras y uniones,

 

sistemas de enfriamiento. 2.2.2 Cálculo de fuerza, presión, potencia, caudal 2.2.3 Tipos de tuberías y cálculo del espesor de la pared del conducto y selección de su tamaño. 2.3. Actuadores neumáticos e hidráulicos. 2.3.1 Clasificación y características de los actuadores. 2.3.2 Selección de actuadores. 2.4. Válvulas de vías neumáticas e hidráulicas. 2.4.1 Características de las válvulas según el tipo de construcción. 2.4.2 Accionamiento de las válvulas. 2.4.3 Determinación del tamaño de la válvula. 2.5. Válvulas de bloqueo, de presión y de flujo. 2.6. Sensores mecánicos.

Índice

Teoría Tema. - Presentación

Pg. 4-6

Tema. – Calculo de Cv y Kv

Pg. 6-7

Tema. – Accesorios de las válvulas distribuidoras

Pg. 7

Prácticas Práctica 5#. – Cilindro de doble efecto

Pg. 8-11

Quiz Quiz 4#

Pg. 11-14

 

Resumen

Presentación Producción y distribución de potencia hidráulica El aceite o fluido hidráulico es un líquido transmisor de potencia que se utiliza para transf tra nsform ormar, ar, contro controlar lar y trans transmit mitir ir los esfuer esfuerzos zos mecán mecánico icos s a través través de una una variación de presión o de flujo. Las tuberías tienen la función de ser el medio de conducción de la energía para poner en movimiento varios tipos de mecanismos, entre ellos y uno de los más importantes, la maquinaria móvil utilizada en industrias, construcción y agricultura. Los filtros son sistemas para el control de la contaminación por partículas sólidas de origen externo y las generadas internamente por procesos de desgaste o de erosión de las superficies de la maquinaria, permitiendo preservar la vida útil tanto de los componentes del equipo como del fluido hidráulico. Los depósitos tienen como función el control de la contaminación por partículas sólidas de origen externo y las generadas internamente por procesos de desgaste o de erosión de las superficies de la maquinaria, maquinaria, permitiendo preservar preservar la vida útil tanto de los componentes del equipo como del fluido hidráulico. Los acumuladores consisten en un depósito destinado a almacenar una cantidad de fluido incompresible y conservarlo a una cierta presión mediante una fuerza externa. 

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 Acumulador de contra peso:  Acumulador peso: ejerce una una fuerza sobre sobre el líquido almacenado, almacenado, por medio de grandes pesos que actúan sobre el pistón o émbolo.  Acumuladores  Acumula dores de resorte: la fuerza se aplica al líquido almacenado almacenado por  medio de un pistón sobre el cual actúa un resorte.  Acumuladores  Acumula dores de pistón: consiste en un cuerpo cilíndrico y un pistón móvil con sellos elásticos. El gas ocupa el volumen por encima del pistón y se comprime cuando el fluido entra al interior del cuerpo cilíndrico.

Las mangueras en general son tubos flexibles empleados para transportar fluidos de un lugar a otro. Su estructura está conformada por un tubo interno, diseñado con base a las propiedades asociadas a la compatibilidad del material conducido. Las unio Las unione nes s son son gene genera ralm lmen ente te comp compon onen ente tes s metá metáli lico cos s que que junt junto o con con los los ensambles de mangueras permiten unir las partes en un Sistema Hidráulico. 

Uniones Union es de latón latón:: son son comp compone onente ntes s que que tiene tienen n una una gran gran varied variedad ad de aplic ap licac acion iones es,, de dentr ntro o de las las que que desta destaca can n los Sistem Sistemas as Hi Hidrá dráuli ulico cos s en mediana y baja presión, Instrumentación.

 

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Uniones de acero inoxidable: Uniones inoxidable: estos adaptadores adaptadores se utilizan en aplicaciones muy especiales en donde el contacto con fluidos altamente corrosivos o a grandes temperaturas, obligan el uso de este material. Uniones de acero: Diseñados para trabajar en series de presión estándar  (hasta 3000 psi), cumplen las especificaciones especificaciones marcadas en la Norma SAE J514, J518 y J1453, principalmente. Son de uso muy común en todas las

aplicaciones hidráulicas. Para Par a los sistemas sistemas de enfriami enfriamient ento, o, los sistemas sistemas hidráulico hidráulicos s chicos chicos con bajas bajas temperaturas de operación pueden confiar en el enfriamiento natural, pero cuando esto no provee suficiente enfriamiento, un sistema de enfriamiento (intercambiador  de calor) debe ser instalado. También se puede suponer que se necesita un intercambiador de calor cuando se requiere una temperatura de aceite específica para estabilizar la viscosidad del fluido hidráulico, o cuando el equipo tiene una historia de problemas de calentamiento de aceite, tal como vida de sellos muy corta o fugas de aceite frecuentes.

Calculo de fuerza, presión, potencia y caudal: ca udal: La fuerza hidráulica es la fuerza que ejerce un cilindro hidráulico hidráulico al ser presionado por el líquido del circuito. Esta fuerza será la que sea capaz de levantar un peso, abrir una puerta, etc. La presión es el resultado de una fuerza a aplicada plicada en una superficie. P = F/A Esta presión se expresa en bar (El bar es una unidad de presión). 1 bar = 1.01972 kg/cm² = 1.02 kg/cm² = 100,000 Pa = 0.986923 atm = 14.5038 psi (libra por pulgada cuadrada). Así, una presión de 1 bar (1kg/ cm²) es el resultado de una fuerza de 1kg aplicado en una superficie de 1 cm²). La potencia es la cantidad de trabajo (trabajo = fuerza x desplazamiento) emitido en un segundo. En la Hidráulica, la potencia se mide en kilovatios. El caudal es una cantidad de líquido proporcionada por una fuente cualquiera dentro de la unidad de tiempo. Se expresa en litros por minutos (l/min). Q = V/t

Tipos de tuberías y cálculo del espesor de la pared del conducto y selección de su tamaño: Todas estas aplicaciones son posibles gracias al desarrollo de las denominadas líneas de conducción, la cuales están compuestas compuestas por tubos hidráulicos, hidráulicos, y son los facilitadores del desplazamiento del líquido hidráulico, que posteriormente será transf tra nsform ormad ado o en energ energía ía por por un motor motor.. Estos Estos tubo tubos s hidráu hidráulic licos os o línea líneas s de conducción pueden ser de tres tipos: 

Tubos de gas: hoy en día se siguen utilizando por su economía, se acoplan a través de sencillas uniones “macho y hembra”, pero requieren de una

 

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mayor canti mayor cantidad dad de ac acces cesori orios os de junta junta debid debido o a su rigide rigidez z y falta falta de moldeabilidad, lo que los hace los más propensos a fugas. Tubos milimétricos: milimétricos: Son tubos de acero hechos por extrusión, por lo que no pr pres esent entan an solda soldadu duras ras,, y permi permiten ten ser ser dobla doblados dos sin sin mayor mayor dificu dificulta ltad, d, reduciendo así el número de uniones, y a su vez, el riesgo de fugas. Mangueras: Son las más utilizadas en sistemas hidráulicos sometidos a movimie mov imiento, nto, como, como, por ejemplo ejemplo,, la maquina maquinaria ria de constru construcció cción, n, robots robots mecanizados y sistemas automatizados por domótica. Por lo general, son fabricadas en distintas capas, intercalando entre caucho sintético y malla metálica, capas que pueden variar según la necesidad necesidad y el fluido hidráulico que va a conducir.

Tema 1# Calculo de Cv y Kv de las válvulas distribuidoras: Una vez seleccionada la válvula distribuidora es necesario su tamaño para que pueda accionar el cilindro en el tiempo adecuado tanto en un sentido de la carrera como en el contrario. El factor más importante es la capacidad del Caudal Cv o Kv, que indica el grado de resistencia que la válvula presenta al flujo de aire en el circuito neumático. Cv se define como caudal de agua en galones USA por minuto a la temperatura de 60ºF que pasa a través de la válvula en posición completamente abierta y con una pérdida de carga de una libra por pulgada. Kv se define como caudal de agua a 20ºC en m3/h que pasa a través de la válvula a una apertura dada y con una pérdida de carga de 1 bar. La fórmul fórmula a que que permi permite te deter determin minar ar los facto factores res se deduc deduce e como como una válvu válvula la distribuidora, que de hecho puede considerarse como una válvula de control todonada, permite la circulación de un cierto caudal del fluido con una determinada perdida de carga. Esta fórmula puede aplicarse en los gases cuando la presión de entrada es muy próxima a la presión de salida porque en estas condiciones el caudal Q y la densidad G no varían apreciadamente. Las válvulas distribuidoras y los cilindros neumáticos utilizan aire de modo que el valor de G es 1. Hay casos especiales donde G corresponde a la densidad del gas con relación al aire. Como los gases son fluidos compresibles, compresibles, pueden llegar a alcanzar alcanzar una velocidad velocidad de saturación lineal igual o próxima a la del sonido cuando pasan a través de la restricc rest ricción ión que presenta presenta la válvula válvula distribuid distribuidora. ora. La velocid velocidad ad del aumenta aumenta a medida que crece la perdida de carga y la saturación se presenta cuando la pr presi esión ón poste po sterio riorrP1. P2 baja baja aprox aproxima imadam damen ente te el 50% 50% o menos menos de la presió presión n absoluta anterior

 

Tema 2# Accesorios de las válvulas distribuidoras: La válvula de lanzadera permite una evacuación rápida del aire de los cilindros y de las tuberías de conexión, con lo que aumenta considerablemente la velocidad del pistón, ahorrando largos tiempos de retorno, especialmente si se trata de cilindros de simple efecto. Normalmente se monta directamente en la toma de presión del cilindro. seguridad ad actúa  actúa cuando la presión P alcanza un valor ajustado con La válvula de segurid un resorte, comunicando P con el escape R. La válvula permanece abierta hasta que la presión disminuye por debajo del valor ajustado y entonces la acción del resorte vence a la presión P y cierra el paso. Las válvulas de bloqueo cortan el paso del aire comprimido y están diseñadas de tal manera que el propio aire comprimido La válvula de control de caudal se utiliza para regular la velocidad velocidad de los pistones de los cilindros neumáticos. Consiste es una restricción regulable y una válvula anti retorno, que solo deja pasar el flujo de aire en un solo sentido, mientras que, en el sentido contrario, el aire fluye con una mínima perdida de presión. antii reto retorno rno de con control trol de caudal es una válvula anti retorno que La valvula valvula de ant además de bloquear un solo sentido de paso mediante un diafragma elástico, facilita el control del caudal del aire al variar el área de paso mediante una estrangulación y por lo tanto controla la velocidad del pistón, cuando el aire circula en el otro sentido. Las válvulas de funciones combinadas reúnen las diversas funciones que pueden realizar las válvulas distribuidoras y sus accesorios incorporándolas en un único bloq bloque ue.. El bloq bloque ue de mand mando o perm permit ite e efec efectu tuar ar movi movimi mien ento tos s indi indivi vidu dual ales es o alternativos. or de condesado condesado de las tuberías suele ser un flotador que permite el El purgad purgador paso del agua y cierra si no hay condensaciones en las tuberías. El silenciador de escape y filtro es utilizado básicamente en los orificios de escape de las válvulas distribuidoras para reducir el ruido del escape de aire y evitar la entrada de aceite o de polvo o de suciedad. Práctica 5#. – Cilindro de doble efecto

Procedimiento: 1.-Circuito de doble efecto conectado a válvula 3/2 accionada por botón. 

Primero conectamos el compresor a un manómetro con filtro y de este a una red de distribución, después a la válvula 3/2 y de ahí al cilindro de doble efecto per a solo una de las entradas.

 

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El cilindro solo se activaba, pero este no se regresaba, puesto que solo una de las entradas estaba conectada

2.- Armamos el mismo circuito, pero le agregamos una válvula 4/2. 

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Entre el cilindro y la válvula 3/2 conectamos una válvula 4/2 accionada accionada con switch y esta nueva válvula la conectamos desde la red de distribución hasta la otra entrada del cilindro.  Así el cilindro cilindro podía podía regresar. regresar.

3.- Circuito con válvula 5/2 y cilindro de doble efecto 

Elemento

Después Despu és conec conecta tamos mos una una válvu válvula la 5/2 para para pode poderr quita quitarr las otras otras dos dos válvulas y esta hiciera el trabajo de las dos. Datos técnicos

Descripción

Presión máxima

Es un instrumento

1MPa

par ara a medi medirr la presión, además de co cont ntar ar con con un filtro filtro que que quita quita las las im impu pure reza zas s del aire

Red de distribució n

Cuenta con una enttrad en rada y ocho salidas

El aire pasa por  la entrada, y este mismo es distr dis tribu ibuid ido o por  por  ocho salidas.

Válvula 3/2 accionada por botón

Cuenta con tres vías y dos posiciones .

Es una válvula que es accionada manualmente mediante un botón.

Manómetr  o con filtro

Fotografía

Simbología

 

Válvula 4/2 accionada por switch

Cuenta con cuatro cuatro vías y dos posiciones

Es una válvula que es accionada manualmente por medio edio de un switch

Cilindro neumático de doble efecto

Es de doble (cuenta con una enttrad en rada y salida) efecto.

El pistón se encarga de producir una fuerza y desplazamiento mediante el aire comprimido. Se accionara o s e contraerá dependiendo de la conexión.

Válvula 5/2 accionada por switch

Diagramas de conexión

Válvula que tiene 5 vías y 2 posiciones

Esta valvula tiene la ventaja que tiene doble función, contraer y accionar el cilindro, nos podemos ahorrar las dos válvulas anteriores.

 

Primer circuito

Segundo circuito

Funcionamiento Primer circuito Para el primer circuito solo utilizamos una válvula 3/2 que es acc ac cio ion nada por por pulsad sador. Se conecto el sistema de alimentación a este, y colocamos el duct ducto o de la mane manera ra que, que, al presionar el botón, el vástago se extendiera. La parte negativa de este est e circu circuito ito es que que las única únicas s formas de retraer el vástago a su posición de inicio, fue hacerlo con la mano o cambiando el ducto a la ot otra ra entr entrad ada a del del cili cilind ndro ro de doble efecto.

Tercer circuito

 

Segundo circuito Para este circuito se disponía de dos válvulas 3/2, debido a que el primero no era posible pos ible realiza realizarr las maniobr maniobras as de extensión y retracción empl em ple eando ando las las válv válvul ulas as,, se co colo loca caro ron n dos dos válv válvul ulas as,, un una a para cada movimiento. El resultado fue exitoso, al presionar un botón el vástago se re retr traí aía, a, al acti activa varr la otra otra válvula moviendo el switch, se extendía.

Tercer circuito En la tercera prueba, ut util iliz izam amos os una una válv válvul ula a 5/2 5/2 accionada por switch, de esta manera man era logram logramos os redu reducir cir el tamaño del sistema neumático y accionar el cilindro mediante mediante el swit itc ch de la válvul vula, al girarlo hacia un lado el vástago se extendía, mientras que qu e al hacer hacerlo lo hacia hacia el otro otro lado el vástago se retraía.

Quiz 4 # Calificación 9.6 Quiz 4 - Unidad temática II: Elementos de circuitos neumáticos e hidráulicos.

(Valor 40%)

1.- ¿Qué es un fluido hidráulico?

 

Es un líquido transmitor de potencia que se utiliza para transformar, controlar y transmitir  los esfuerzos mecánicos a través de una variación de presión o de flujo.

2.- ¿Cuál es el otro propósito de la filtración? Evitar paradas producidas por la acumulación de impurezas.

3.- Menciona 5 partes del depósito hidráulico: Filtro de respiración, Bomba, Bafle, Junta, Guarnición

4.- Describe la función de únicamente uno de los siguientes actuadores (Contrapeso, Resorte y de Pistón) Contrapeso: ejerce una fuerza sobre el líquido almacenado, por medio de grandes pesos que actúan sobre el pistón o embolo. Es el único que mantiene la presión constante.

5.- ¿En dónde son utilizadas las mangueras hidráulicas de mediana presión (SAE100R1, SAE100R5, SAE100R7)? Utilizadas para el transporte de aceites minerales, hidráulicos y emulsiones de agua y aceite.

6.- ¿Qué fluidos conducen las uniones de acero?  Aire, agua, aceites, combustibles, combustibles, algunos algunos gases inertes y algunos otros compuestos que no ataquen al acero.

7.- ¿Para qué se necesita un sistema de enfriamiento o intercambiador de calor? Para enfriar el sistema ya que le liquido está en constante movimiento y se va calentando, prolongar la vida de los sellos y evitar fugas.

8.- ¿Qué parametros se toman en cuenta al seleccionar un sistema de enfriamiento? Carga té Carga térmi rmica ca,, el espa espacio cio dispo disponib nible le,, las las co cond ndici icione ones s ambie ambienta ntales les,, la fu fuen ente te de la alimentación, el ruido, los costos de operación, etc.

9.- ¿De qué tipo pueden ser los tubos hidráulicos o líneas de conducción?

 

10.- ¿Cuál es la función de un tubo hidráulico? Es ser el medio de conducción de la energía para poner en movimiento varios tipos de mecanismos.

Problemas (Valor 20% cada uno)

1.- Calcular la fuerza desarrollada por un cilindro de doble efecto. a) Fuerza de entrada (F1). b) Fuerza de salida (F2).

Diametro interior del cilindro hidráulico: 200 mm Diametro exterior del cilindro hidráulico: 100 mm Presión P1 y P2 es igual a: 200 N/m 2

2.- Calcular la presión y la fuerza (F1). Expresar la presión en N/m2 y la fuerza en N. a) P. b) F1.

 

  3.- Calcular el caudal de alimentación del cilindro. Exprese su resultado en L/min.