guias de hidraulica festo - ejercicios.pdf

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-1Curso

TP501 • Festo Didactic

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 Curso


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 introducciónen la tabla

Trazado de la curva característica de la bomba

Sacar conclusiones

A-3Ejercicio 1


MECATRONICA

Highlight

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El husillo principal de un torno automáico es accionado por un motorhidráulico, mientras que para ejecutar el movimiento de avance seutiliza un cilindro hidráulico. Se ha detectado que ya no se alcanzala 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


MECATRONICA

Highlight


Evaluación

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

HOJA DE EJERCICIO

0 10 20 30 40 50p

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-5Ejercicio 1


A-6 Ejercicio 1


Hidráulica Tema

Dispositivo elevador de paquetes Título

Enseñar al alumno cómo obtener las características de una válvulalimitadora 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-7Ejercicio 2


MECATRONICA

Highlight


Debido a cambios en el proceso de producción, a un dispositivo ele-vador de paquetes se le exige levantar paquetes más pesados delos usuales para los que fue diseñado. Se ha observado que la velo-cidad de ascenso es ahora inferior. Utilizando la característica pre-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 Ejercicio 2


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-9Ejercicio 2


A-10 Ejercicio 2


Hidráulica Tema

Prensa de embutición Título

Enseñar al alumno a medir resistencias al caudal Objetivo didáctico



Establecer un caudal constante

Medición de las resistencias al caudal

Sacar conclusiones

A-11Ejercicio 3



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

Ejercicio


A-12 Ejercicio 3


p2.1 = Presión antes del componentep2.2 = Presión después del componente

Evaluación

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

HOJA DE EJERCICIO

ComponenteCaudal

ql/min

Presiónp2.1bar

Presiónp2.2bar

Diferenciade presión ∆p

bar

Válvulalimitadora depresión total-mente abierta

2

1

Válvula deestrangulacióntotalmenteabierta

2

1

Válvula de 4/2-vías,P –> A

2

1

Válvula de4/3 vías,P –> A

2

1

A-13Ejercicio 3


A-14 Ejercicio 3


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 unaválvula de 2/2 vías



Evaluación de este circuito

A-15Ejercicio 4


MECATRONICA

Highlight


MECATRONICA

Highlight

MECATRONICA

Highlight

Unos rollos de papel se elevan hacia una calandria por medio de undispositivo de elevación. El dispositivo de elevación es accionado porun cilindro de émbolo buzo (cilindro de simple efecto). Cuando sepone 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 protegera la bomba de la contrapresión del aceite. Por encima de la válvulade antirretorno se dispone una válvula limitadora de presión paraproteger a la bomba de presiones excesivas.

Ejercicio


A-16 Ejercicio 4


MECATRONICA

Highlight

MECATRONICA

Highlight

MECATRONICA

Highlight


HOJA DE EJERCICIO

m

P T

Ts

M

Esquema del circuito

A-17Ejercicio 4


¿Cuál es la desventaja de este circuito?Conclusión

HOJA DE EJERCICIO

Elem. Nº Cantidad Descripción

Lista de componentes

A-18 Ejercicio 4


Hidráulica Tema

Horno de templado Título

Familiarizar al alumno con las aplicaciones de una válvula de3/2 vías


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


Determinación de los componentes necesarios


Medición de la presión durante el recorrido y tiempo del recorridopara 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-19Ejercicio 5


MECATRONICA

Highlight


La tapa de un horno de templado debe ser elevada por un cilindrode simple efecto. El cilindro está activado por una válvula de3/2 vías. Para representar la carga, hay unido al vástago del cilindroun 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 Ejercicio 5


Evaluación

Datos característicos necesarios para el cálculo:

Carga aplicada: FG = 90 N Superficie del émbolo: APN = 2 cm2

Longitud de la carrera: s = 200 mm Caudal de la bomba: q = 2 l/min

Presión de la carga: pL = FG

APN

pL = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Resistencia hidráulica = Presión durante el recorrido - presión de lacarga

pres = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

¿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-21Ejercicio 5


Velocidad durante el avance : vext = q

APN

vadv = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Tiempo del avance : t = s

vadv

t = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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

HOJA DE EJERCICIO

A-22 Ejercicio 5


Hidráulica Tema

Control de la puerta de un horno Título

Familiarizar al alumno con las aplicaciones de una válvula de4/2 vías


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


Determinar los componentes necesarios


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-23Ejercicio 6


MECATRONICA

Highlight


MECATRONICA

Highlight

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

Ejercicio


A-24 Ejercicio 6


MECATRONICA

Highlight

MECATRONICA

Highlight

MECATRONICA

Highlight

MECATRONICA

Highlight

MECATRONICA

Highlight


HOJA DE EJERCICIO

P T

Ts

MEsquema del circuito hidráulico

A-25Ejercicio 6


Evaluación

Datos característicos para el cálculo:

Superficie del émbolo: APN = 2 cm2 Superficie anular el émbolo: APR = 1,2 cm2 Longitud de la carrera: s = 200 mm Caudal de la bomba: q = 2 l/min

Relación de superficies: α = APN

APR

α = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Velocidad en la carrera de avance: vadv = qAPN

vadv = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Tiempo de avance: tadv = s

vadv

tadv = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Velocidad de retroceso: vret = q

APR

vret = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Tiempo de retroceso: tret = svret

tret = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

HOJA DE EJERCICIO

Carrera de avance Presión de recorridop2.1

Contrapresiónp2.2

Tiempo de recorridotadv

Carrera de retrocesoContrapresión

p2.1Presión de recorrido

p2.2Tiempo de recorrido

tret

A-26 Ejercicio 6


Relación de velocidades:

vadv

vret = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Relación de tiempos:

tadv

tret = . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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

Conclusión

HOJA DE EJERCICIO

A-27Ejercicio 6


A-28 Ejercicio 6


Hidráulica Tema

Dispositivo tensor Título

Familiarizar al estudiante con las aplicaciones de una válvula de4/2 vías


Mostrar cómo utilizar una válvula de antirretorno pilotada


Determinación de los componentes necesarios


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

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

A-29Ejercicio 7


MECATRONICA

Highlight


Por medio de un transportador con banda de acero, se alimentanpiezas a un horno de secado. Debe ser posible controlar la bandapor medio de un sistema tensor para asegurar que la banda no sal-da de sus rodillos. Este dispositivo consiste en un rodillo de aceroarticulado en un extremo y movible en el otro, arrastrado por un ci-lindro de doble efecto. La potencia hidráulica debe estar disponiblecontinuamente. 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 ejerceuna 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 posi-ción media y segundo con una válvula de 4/3 vías, cerrada en posi-ción media.


A-30 Ejercicio 7


HOJA DE EJERCICIO

P T

Ts

MEsquema delcircuito hidráulico

A-31Ejercicio 7


Evaluación

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

η

PDR = 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


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 hadetenido la bomba


Determinar los componentes necesarios


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

Sacar conclusiones

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

Nombrar las posibles aplicaciones de un acumulador

A-33Ejercicio 8


MECATRONICA

Highlight


Una pesada puerta de un almacén frigorífico se abre y cierra pormedio 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 cerrarsevarias veces. Para el accionamiento del cilindro se utilizará una vál-vula de 4/2 vías. La válvula debe conectarse de tal forma que elvástago avance con la válvula en posición normal. En este ejemplo,no es necesario prever el paro de seguridad, que es esencial paraevitar que pudieran quedar personas atrapadas por la puerta. Estafunción 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 yéste 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 travésde la válvula reguladora de caudal.


A-34 Ejercicio 8


HOJA DE EJERCICIO

P T

A B

T P

P

T

P T

Ts


A-35Ejercicio 8


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 Ejercicio 8


Hidráulica Tema

Estación de mecanizado giratoria Título

Familiarizar al alumno con la utilización de una válvula reguladorade 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 caudaly contención

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

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

A-37Ejercicio 9


MECATRONICA

Highlight


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 estudiadoen la estación de taladrado. Las fluctuaciones de la presión y lasfuerzas de tracción creadas durante el mecanizado no deben afectaral avance del cabezal de taladrado. Debe utilizarse una válvula regu-ladora del caudal para asegurar una velocidad de avance regular yajustable, mientras que debe utilizarse una válvula limitadora de pre-sión como válvula de contención para compensar las fuerzas de trac-ción.

Ejercicio


A-38 Ejercicio 9


HOJA DE EJERCICIO

P

P

A B

PA

P

T

T

T

P T

Ts

M

Esquema del circuito hidráulico

A-39Ejercicio 9


Medir lo siguiente:Evaluación

p2.1 = Presión antes de la válvula reguladora de caudalp2.2 = Presión después de la válvula reguladora de caudalp2.3 = Presión en la válvula de contenciónt → = Tiempo de avance del cilindro

¿Cómo cambia el tiempo de recorrido cuando varían las presionesen la entrada y la salida?

Conclusiones

HOJA DE EJERCICIO

p2.1 p2.2 p2.3 t →

50 bar 10 bar

40 bar 10 bar

30 bar 10 bar

20 bar 10 bar

10 bar 10 barFluctuación de lapresión de entrada

p2.1 p2.2 p2.3 t →

50 bar 10 bar

50 bar 20 bar

50 bar 30 bar

50 bar 40 bar

50 bar 50 barFluctuación de lapresión de salida

A-40 Ejercicio 9


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 reguladorade 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 de2 vías

Comparación con una válvula estranguladora

A-41Ejercicio 10


MECATRONICA

Highlight


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

Ejercicio


A-42 Ejercicio 10


Medir lo siguiente: Evaluación

p2.1 = Presión antes de la válvulap2.2 = Presión después de la válvulaqTWFCV = Caudal a través de la válvula reguladora de caudal de 2 víasqTV = Caudal a través de la válvula estranguladora

HOJA DE EJERCICIO

p2.1 p2.2 qFCV qTV

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 lapresión de carga

p2.1 p2.2 qFCV qTV

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 lapresión de entrada

A-43Ejercicio 10


¿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 laválvula reguladora de caudal

A-44 Ejercicio 10


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 unaválvula de estrangulación, basándose en una aplicación concreta



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

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

Comparación de los tiempos de avance con los del Ejercicio 9

A-45Ejercicio 11


Para grabar símbolos sobre una tira de metal, se utiliza una máquinaespecial. La tira se alimenta a la grabadora con un tiempo de cicloajustable. 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 elpeso de la estampa haga descender el vástago del cilindro, se utilizauna 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 Ejercicio 11


HOJA DE EJERCICIO

P

P

A B

A

B

T

T

T

P T

Ts

M

P


A-47Ejercicio 11



p2.1 = Presión en la entrada de la válvula reguladora de caudal p2.2 = Presión en la salida de la válvula reguladora de caudal p2.3 = Presión en la válvula de contenciónt → = Tiempo de avance del cilindro

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

Conclusiones

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

HOJA DE EJERCICIO

p2.1 p2.2 p2.3 t →

50 bar 10 bar

40 bar 10 bar

30 bar 10 bar

20 bar 10 bar

10 bar 10 barFluctuación de lapresión de entrada

p2.1 p2.2 p2.3 t →

50 bar 10 bar

50 bar 20 bar

50 bar 30 bar

50 bar 40 bar

50 bar 50 barFluctuación de la presión de salida

A-48 Ejercicio 11


Hidráulica Tema

Rectificadora de superficies Título

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


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

Comprensión del esquema de un circuito hidráulico Definición del problema


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-49Ejercicio 12


La mesa de una rectificadora de superficies es accionada por un ci-lindro hidráulico. Dado que se exige que la velocidad sea la mismaen ambos sentidos, debe diseñarse el circuito hidráulico de formaque 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 Ejercicio 12


HOJA DE EJERCICIO

P T

A

T

A

P

p2

P T

Ts

M

P

p2.1

p2.2


A-51Ejercicio 12



p2.1 = Presión en el lado del émbolo del cilindrop2.2 = Presión en el lado del vástago del cilindrop2 = Presión del sistema = 50 bart → = Tiempo de avance del cilindro , aprox. 4 s

Dimensiones del cilindro:

Superficie del émbolo: APN = 2 cm2 Superficie anular del émbolo: APR = 1.2 cm2 Carrera del cilindro: s = 0.2 m

Relación de superficies: α = APNAPR

= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Relación de tiempos:tadv

tret

= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Relación de fuerzas:F1

F2 =

APN ⋅ p2.1

APR ⋅ p2.2

= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Caudal durante la carrera de avance:

Lado del émbolo: qPN = APN ⋅ stadv

= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Lado anular del émbolo: qPR = APR ⋅ stadv

= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

HOJA DE EJERCICIO

Dirección p2.1 p2.2 t

Carrera de avance

Carrera de retroceso

Tabla de valores

A-52 Ejercicio 12


Componente de la válvula reguladora de caudal: qFCV = qPN − qPR

= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Caudal durante la carrera de retorno:

Lado anular el émbolo: qPR = APR ⋅ stret

= . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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

Conclusiones

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

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

HOJA DE EJERCICIO

A-53Ejercicio 12


¿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 avancevadv?

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

3. ¿Cuáles son los factores que controlan el tiempo de la carrerade avance tadv?

4. ¿Cual es el valor del tiempo de retorno tret en comparación conel tiempo de avance tadv?

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

HOJA DE EJERCICIO

Circuito simple Circuito diferencial

1. Velocidad avance vadv

2. Velocidad retroceso vret

3. Tiempo de avance tadv

4. Tiempo de retroceso tretComparación

A-54 Ejercicio 12


Hidráulica Tema

Máquina de taladrar Título

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


Explicar el modo de funcionamiento de un regulador de presión de3 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-55Ejercicio 13


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 paraadaptarlo al diseño de la pieza. También debe ser posible variar lavelocidad de cierre por medio de una válvula reguladora de caudalunidireccional.

Ejercicio

A

B


A-56 Ejercicio 13


Medir lo siguiente: Evaluación

p2.1 = Presión antes de la válvula reguladora de caudalp2.2 = Presión antes del cilindrop2.3 = 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 p2.2 = 15 bar

3. Durante el avance con presión de contención p2.3 = 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

p2.1 p2.2 p2.3

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 finalCarrera de avance

p2.1 p2.2 p2.3

1. Carrera de retroceso

2. Posición final

3. Carrera de retroceso con contención

4. Posición final

5. Carrera de retroceso con regulador pres.

6. Posición finalCarrera de retroceso

A-57Ejercicio 13


¿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 Ejercicio 13


Hidráulica Tema

Puerta de protección Título

Familiarizar al alumno con un circuito para el bloqueo hidráulico deuna 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 ysin contención

Comparación y evaluación de los resultados

A-59Ejercicio 14


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

Ejercicio


A-60 Ejercicio 14


HOJA DE EJERCICIO

P

P T

A B

T

A

B

P T

Ts

M

m

p2

p2.2

p2.1


A-61Ejercicio 14



t→ = Tiempo de avance del cilindrop2.1 = Presión del cilindro durante el avancep2.2 = Presión del cilindro durante el retrocesop2 = 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 de5 s con una presión del sistema de 50 bar pero sin una carga apli-cada o una contención. A continuación debería establecerse unacontrapresión de contención de 10 bar.

Al desmontar el circuito, asegurarse de que no queda fluido atrapado(p2.2 = 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 p2.1 p2.2 t →

Sin carga ni contención 50 bar 5 s

Con carga sin contención

Con carga y contención 10 bar

Sin carga con contención 10 barTabla de valores

A-62 Ejercicio 14


Hidráulica Tema

Rampa de carga de un transbordador Título

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


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



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

Comparación y evaluación de resultados

A-63Ejercicio 15


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 reguladorade caudal. Esta debe instalarse de tal forma que impida que secreen presiones excesivas en el sistema.

Ejercicio


A-64 Ejercicio 15


HOJA DE EJERCICIO

p2.2

p2.1

m

P T

A B

P

T

P T

Ts

M

p2

Esquema del circuito hidráulico,con contención y válvula reguladora de caudal en lalínea de entrada

A-65Ejercicio 15



t→ = Tiempo de avance del cilindrop2.1 = Presión de avance del cilindrop2.2 = Presión de retroceso del cilindrop2 = Presión del sistema

Variar lo siguiente:Carga aplicadaContenciónRegulación 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 paraobtener un tiempo de avance de t –> = 5 s con una presión delsistema 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 líneade salida para crear una contención.

Al desmontar el circuito, asegurarse de que no queda atrapado fluidoa presión (p2.2 = 0).

Nota

HOJA DE EJERCICIO

A-66 Ejercicio 15


¿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 p2.1 p2.2 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 barVálvula reguladora decaudal en la línea deentrada

Carga p2 p2.1 p2.2 t →

Sin carga 50 bar 5 s

Con carga Válvula reguladora decaudal en la línea de salida

A-67Ejercicio 15


A-68 Ejercicio 15


Hidráulica Tema

Carga y descarga de contenedores Título

Desarrollar un circuito hidráulico para un cilindro de doble efectosujeto 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-69Ejercicio 16


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

Ejercicio


A-70 Ejercicio 16


HOJA DE EJERCICIO

P T

A B

P

T

P T

Ts


A-71Ejercicio 16


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

HOJA DE EJERCICIO

A-72 Ejercicio 16


Hidráulica Tema

Prensa de encolado Título

Enseñar al alumno cómo especificar la presión para un cilindro dedoble efecto


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

A-73Ejercicio 17


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

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 depresión 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 Ejercicio 17


HOJA DE EJERCICIO

P T

A B

P

T

P

T

A

P T

P T

Ts

M

p2

P T

A B

P

T

P T

Ts

M

p2

p2.2

p2.2


A-75Ejercicio 17


Realizar los siguientes ajustes:Evaluación

p2 = Presión del sistema = 50 bar p2.2 = Presión antes del cilindro = 30 bar

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

Conclusiones

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

HOJA DE EJERCICIO

A-76 Ejercicio 17


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


Puesta a punto sistemática ajustando la presión y el caudal

A-77Ejercicio 18


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

Ejercicio

A


A-78 Ejercicio 18


HOJA DE EJERCICIO

P T

A B

P

T

P

T

P

T

P T

Ts


A-79Ejercicio 18


¿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


Hidráulica Tema

Cálculos para un dispositivo de montaje Título

Enseñar al alumno a calcular las fuerzas asociadas a un cilindro dedoble efecto


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

Escritura de la descripción del problema Definición del problema

Cálculo de la fuerza de prensado-montaje

Cálculo del tiempo de prensado-montaje

A-81Ejercicio 19


Para unir piezas para su taladrado conjunto, se utiliza un dispositivode montaje por presión. La secuencia de funcionamiento se describeen el ejercicio 18. Nuestro objetivo aquí es verificar matemáticamentela operación de prensado del cilindro A. Determinar la fuerza deprensado-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 cámaraanular 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


A-82 Ejercicio 19


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

A-83Ejercicio 19


Fuerza del émbolo: F1 = APN ⋅ p1

Contrafuerza: F2 = APR ⋅ p2

Fuerza de prensado-montaje: F = F1 − F2

Tiempo de prensado-montaje: t = Vq

HOJA DE EJERCICIO

A-84 Ejercicio 19


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-85Ejercicio 20


Una cinta transportadora traslada virutas hacia un contenedor bascu-lante. Cuando el contenedor está lleno, se vacía en una caja. Paraello 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. Parapoder detener el grupo hidráulico durante este tiempo, el émbolo delcilindro debe protegerse por medios hidráulicos, contra un retrocesoimprevisto (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 lospulsadores "Subir" o "Bajar".

Ejercicio


A-86 Ejercicio 20


HOJA DE EJERCICIO

P T

Ts

M

P

T


A-87Ejercicio 20


¿Qué medidas aseguran que el cilindro mantiene su posición y queno se mueve, incluso en el caso que se accionaran accidentalmenteambos 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 delcircuito eléctrico

A-88 Ejercicio 20


Sección B – Fundamentos

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

Hidráulica

Nivel básico TP 501

PN

093

287

B-1Fundamentos


MECATRONICA

Highlight


guias de hidraulica festo - ejercicios.pdf

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