Guias de hidraulica FESTO - Ejercicios.pdf
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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
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
A-6 Ejercicio 1
TP501 • Festo Didactic
Hidráulica Tema
Dispositivo elevador de paquetes Título
Enseñar al alumno cómo obtener las características de una válvulalimitadora de presión
Objetivo didáctico
Dibujo del esquema del circuito hidráulico Definición del problema
Montaje práctico del circuito
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
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-8 Ejercicio 2
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
A-10 Ejercicio 2
TP501 • Festo Didactic
Hidráulica Tema
Prensa de embutición Título
Enseñar al alumno a medir resistencias al caudal Objetivo didáctico
Dibujo del esquema del circuito hidráulico Definición del problema
Montaje práctico del circuito
Establecer un caudal constante
Medición de las resistencias al caudal
Sacar conclusiones
A-11Ejercicio 3
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-12 Ejercicio 3
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
A-14 Ejercicio 3
TP501 • Festo Didactic
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
Dibujo del esquema del circuito hidráulico Definición del problema
Montaje práctico del circuito
Evaluación de este circuito
A-15Ejercicio 4
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-16 Ejercicio 4
TP501 • Festo Didactic
HOJA DE EJERCICIO
m
P T
Ts
M
Esquema del circuito
A-17Ejercicio 4
TP501 • Festo Didactic
¿Cuál es la desventaja de este circuito?Conclusión
HOJA DE EJERCICIO
Elem. Nº Cantidad Descripción
Lista de componentes
A-18 Ejercicio 4
TP501 • Festo Didactic
Hidráulica Tema
Horno de templado Título
Familiarizar al alumno con las aplicaciones de una válvula de3/2 vías
Objetivos didácticos
Mostrar cómo determinar tiempos, presiones y fuerzas durante lascarreras de avance y retorno de un cilindro de simple efecto.
Dibujo del esquema del circuito hidráulico Definición del problema
Determinación de los componentes necesarios
Montaje práctico del circuito
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
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-20 Ejercicio 5
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
Hidráulica Tema
Control de la puerta de un horno Título
Familiarizar al alumno con las aplicaciones de una válvula de4/2 vías
Objetivos didácticos
Mostrar cómo determinar tiempos, presiones y fuerzas durante lascarreras de avance y retroceso de un cilindro de doble efecto.
Dibujo del esquema del circuito hidráulico Definición del problema
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-23Ejercicio 6
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-24 Ejercicio 6
TP501 • Festo Didactic
HOJA DE EJERCICIO
P T
Ts
MEsquema del circuito hidráulico
A-25Ejercicio 6
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
A-28 Ejercicio 6
TP501 • Festo Didactic
Hidráulica Tema
Dispositivo tensor Título
Familiarizar al estudiante con las aplicaciones de una válvula de4/2 vías
Objetivos didácticos
Mostrar cómo utilizar una válvula de antirretorno pilotada
Dibujo del esquema del circuito hidráulico Definición del problema
Determinación de los componentes necesarios
Montaje práctico del circuito
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
TP501 • Festo Didactic
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.
Croquis de situación
A-30 Ejercicio 7
TP501 • Festo Didactic
HOJA DE EJERCICIO
P T
Ts
MEsquema delcircuito hidráulico
A-31Ejercicio 7
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
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
Dibujo del esquema del circuito hidráulico Definición del problema
Determinar los componentes necesarios
Montaje práctico del circuito
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
TP501 • Festo Didactic
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.
Croquis de situación
A-34 Ejercicio 8
TP501 • Festo Didactic
HOJA DE EJERCICIO
P T
A B
T P
P
T
P T
Ts
MEsquema del circuito hidráulico
A-35Ejercicio 8
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
Hidráulica Tema
Estación de mecanizado giratoria Título
Familiarizar al alumno con la utilización de una válvula reguladorade caudal de 2 vías
Objetivos didácticos
Mostrar cómo montar un circuito de contención
Comprender el esquema de un circuito hidráulico Definición del problema
Montaje práctico del circuito
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
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-38 Ejercicio 9
TP501 • Festo Didactic
HOJA DE EJERCICIO
P
P
A B
PA
P
T
T
T
P T
Ts
M
Esquema del circuito hidráulico
A-39Ejercicio 9
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
Hidráulica Tema
Cabina de pintura Título
Mostrar cómo trazar la curva característica para una válvula regula-dora de caudal de 2 vías
Objetivos didácticos
Mostrar cómo hacer una comparación entre una válvula reguladorade caudal de 2 vías y una válvula de estrangulación del caudal
Dibujo del esquema del circuito hidráulico Definición del problema
Montaje práctico del circuito
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
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-42 Ejercicio 10
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
¿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
TP501 • Festo Didactic
Hidráulica Tema
Máquina grabadora Título
Familiarizar al estudiante con la utilización de una válvula regulado-ra de caudal unidireccional
Objetivos didácticos
Explicar las diferencias entre una válvula reguladora de caudal y unaválvula de estrangulación, basándose en una aplicación concreta
Dibujo del esquema del circuito hidráulico Definición del problema
Montaje práctico del circuito
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
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-46 Ejercicio 11
TP501 • Festo Didactic
HOJA DE EJERCICIO
P
P
A B
A
B
T
T
T
P T
Ts
M
P
Esquema del circuito hidráulico
A-47Ejercicio 11
TP501 • Festo Didactic
Medir lo siguiente:Evaluación
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
TP501 • Festo Didactic
Hidráulica Tema
Rectificadora de superficies Título
Familiarizar al alumno con el diseño y modo de funcionamiento deun circuito diferencial
Objetivos didácticos
Explicar la influencia de presiones, fuerzas, velocidades y tiemposde 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-49Ejercicio 12
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-50 Ejercicio 12
TP501 • Festo Didactic
HOJA DE EJERCICIO
P T
A
T
A
P
p2
P T
Ts
M
P
p2.1
p2.2
Esquema del circuito hidráulico
A-51Ejercicio 12
TP501 • Festo Didactic
Medir lo siguiente:Evaluación
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
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
¿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
TP501 • Festo Didactic
Hidráulica Tema
Máquina de taladrar Título
Enseñar a los alumnos a diseñar un circuito de control con presiónde salida reducida
Objetivos didácticos
Explicar el modo de funcionamiento de un regulador de presión de3 vías
Dibujo del esquema del circuito hidráulico Definición del problema
Montaje práctico del circuito
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
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-56 Ejercicio 13
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
¿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
TP501 • Festo Didactic
Hidráulica Tema
Puerta de protección Título
Familiarizar al alumno con un circuito para el bloqueo hidráulico deuna puerta de protección
Objetivos didácticos
Mostrar la diferencia comparando circuitos con y sin contención
Dibujo del esquema del circuito hidráulico Definición del problema
Montaje práctico del circuito
Medición del tiempo de avance del cilindro con y sin carga y con ysin contención
Comparación y evaluación de los resultados
A-59Ejercicio 14
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-60 Ejercicio 14
TP501 • Festo Didactic
HOJA DE EJERCICIO
P
P T
A B
T
A
B
P T
Ts
M
m
p2
p2.2
p2.1
Esquema del circuito hidráulico
A-61Ejercicio 14
TP501 • Festo Didactic
Medir lo siguiente:Evaluación
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
TP501 • Festo Didactic
Hidráulica Tema
Rampa de carga de un transbordador Título
Familiarizar al alumno con un circuito de control de la velocidad conuna carga de tracción
Objetivos didácticos
Comparar circuitos con válvulas reguladoras de caudal en la entra-da y en la salida respectivamente
Dibujo del esquema del circuito hidráulico Definición del problema
Montaje práctico del circuito
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
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-64 Ejercicio 15
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
Medir lo siguiente:Evaluación
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
TP501 • Festo Didactic
¿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
TP501 • Festo Didactic
A-68 Ejercicio 15
TP501 • Festo Didactic
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
Montaje práctico del circuito
Puesta a punto del sistema de control
Descripción del modo de funcionamiento del circuito de control
A-69Ejercicio 16
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-70 Ejercicio 16
TP501 • Festo Didactic
HOJA DE EJERCICIO
P T
A B
P
T
P T
Ts
MEsquema del circuito hidráulico
A-71Ejercicio 16
TP501 • Festo Didactic
¿Cómo se realiza la contención hidráulica en ambos lados?Conclusión
HOJA DE EJERCICIO
A-72 Ejercicio 16
TP501 • Festo Didactic
Hidráulica Tema
Prensa de encolado Título
Enseñar al alumno cómo especificar la presión para un cilindro dedoble efecto
Objetivos didácticos
Mostrar cómo decidir entre una válvula limitadora de presión o unregulador de presión
Dibujo del esquema del circuito hidráulico Definición del problema
Montaje práctico del circuito
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
TP501 • Festo Didactic
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.
Croquis de situación
A-74 Ejercicio 17
TP501 • Festo Didactic
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
Esquema del circuito hidráulico
A-75Ejercicio 17
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
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-77Ejercicio 18
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-78 Ejercicio 18
TP501 • Festo Didactic
HOJA DE EJERCICIO
P T
A B
P
T
P
T
P
T
P T
Ts
MEsquema del circuito hidráulico
A-79Ejercicio 18
TP501 • Festo Didactic
¿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
TP501 • Festo Didactic
Hidráulica Tema
Cálculos para un dispositivo de montaje Título
Enseñar al alumno a calcular las fuerzas asociadas a un cilindro dedoble efecto
Objetivos didácticos
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
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-82 Ejercicio 19
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic
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
Croquis de situación
A-86 Ejercicio 20
TP501 • Festo Didactic
HOJA DE EJERCICIO
P T
Ts
M
P
T
Esquema del circuito hidráulico
A-87Ejercicio 20
TP501 • Festo Didactic
¿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
TP501 • Festo Didactic
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
TP501 • Festo Didactic