Hidráulica Nivel básico - Festo Didactic

Hidráulica Nivel básico

Manual de trabajo TP 501

Con CD-ROM

1A1 1V3 A m

B

1Z1

1Z2

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A

X

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P

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0V1

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Festo Didactic 551145 es

Referencia: Datos actualizados en: Autores: Artes gráficas: Maquetación:

551145 09/2011 Renate Aheimer, Frank Ebel, Annabella Zimmermann Doris Schwarzenberger 09/2011, Frank Ebel, Susanne Durz

© Festo Didactic GmbH & Co. KG, D-73770 Denkendorf, Alemania, 2013 Internet: www.festo-didactic.com E-mail: [email protected] El comprador adquiere un derecho de utilización limitado sencillo, no excluyente, sin limitación en el tiempo, aunque limitado geográficamente a la utilización en su lugar / su sede. El comprador tiene el derecho de utilizar el contenido de la obra con fines de capacitación de los empleados de su empresa, así como el derecho de copiar partes del contenido con el propósito de crear material didáctico propio a utilizar durante los cursos de capacitación de sus empleados localmente en su propia empresa, aunque siempre indicando la fuente. En el caso de escuelas / universidades y centros de formación profesional, el derecho de utilización aquí definido también se aplica a los escolares, participantes en cursos y estudiantes de la institución receptora. En todos los casos se excluye el derecho de publicación, así como la inclusión y utilización en Intranet e Internet o en plataformas LMS y bases de datos (por ejemplo, Moodle), que permitirían el acceso a una cantidad no definida de usuarios que no pertenecen al lugar del comprador. Los derechos de entrega a terceros, multicopiado, procesamiento, traducción, microfilmación, traslado, inclusión en otros documentos y procesamiento por medios electrónicos requieren de la autorización previa y explícita de Festo Didactic GmbH & Co. KG.

Importante Se sobreentiende que el uso de términos en género masculino (por ejemplo, estudiante, instructor, etc.) incluye también los correspondientes términos de género femenino. Se prescinde de la alusión explícita a los dos géneros únicamente con el fin de no complicar la formulación de las frases y facilitar la lectura.

Contenido Utilización debida ________________________________________________________________________ V Prólogo ______________________________________________________________________________ VI Introducción ____________________________________________________________________________ VIII Indicaciones de seguridad y utilización ______________________________________________________ IX Conjunto didáctico: Hidráulica, nivel básico (TP 500) ___________________________________________ XI Conjunto didáctico: Hidráulica, nivel básico (TP 501) ___________________________________________ XII Atribución de los ejercicios en función de objetivos didácticos ___________________________________ XIV Equipo didáctico________________________________________________________________________ XVII Atribución de componentes y tareas_________________________________________________________ XIX Informaciones para el instructor ____________________________________________________________ XX Estructura de los ejercicios ________________________________________________________________ XXI Denominación de los componentes ________________________________________________________ XXII Contenido del CD-ROM: __________________________________________________________________ XXII

Ejercicios y soluciones Ejercicio 1: Equipamiento de un puesto de trabajo de hidráulica ___________________________________3 Ejercicio 2: Puesta en funcionamiento de una prensa hidráulica de dos columnas___________________ 13 Ejercicio 3: Medición de la línea característica de la bomba _____________________________________ 21 Ejercicio 4: Medición de la línea característica de apertura de una válvula limitadora de presión _______ 33 Ejercicio 5: Descarga de una máquina de producción de papel __________________________________ 41 Ejercicio 6: Abrir un horno de templado _____________________________________________________ 51 Ejercicio 7: Abrir y cerrar la compuerta de una caldera _________________________________________ 59 Ejercicio 8: Cálculo de un equipo de montaje ________________________________________________ 69 Ejercicio 9: Clasificación de cajas de transporte ______________________________________________ 73 Ejercicio 10: Medición de la línea característica de una válvula reguladora de caudal _________________ 83 Ejercicio 11: Ajuste de la velocidad del movimiento de una plataforma elevadora ____________________ 93 Ejercicio 12: Optimización del funcionamiento de una máquina estampadora ______________________ 103 Ejercicio 13: Equiparación de la velocidad de avance y de retroceso ______________________________ 115 Ejercicio 14: Bloquear movimientos involuntarios de retroceso __________________________________ 123 Ejercicio 15: Corrección de la inclinación de una cinta de transporte ______________________________ 133 Ejercicio 16: Aplicación de contrafuerza al cerrar una compuerta ________________________________ 139 Ejercicio 17: Carga y descarga de contenedores ______________________________________________ 145

© Festo Didactic GmbH & Co. KG 551145

III

Contenido

Ejercicios y hojas de trabajo Ejercicio 1: Equipamiento de un puesto de trabajo de hidráulica ___________________________________3 Ejercicio 2: Puesta en funcionamiento de una prensa hidráulica de dos columnas___________________ 13 Ejercicio 3: Medición de la línea característica de la bomba _____________________________________ 21 Ejercicio 4: Medición de la línea característica de apertura de una válvula limitadora de presión _______ 33 Ejercicio 5: Descarga de una máquina de producción de papel __________________________________ 41 Ejercicio 6: Abrir un horno de templado _____________________________________________________ 51 Ejercicio 7: Abrir y cerrar la compuerta de una caldera _________________________________________ 59 Ejercicio 8: Cálculo de un equipo de montaje ________________________________________________ 69 Ejercicio 9: Clasificación de cajas de transporte ______________________________________________ 73 Ejercicio 10: Medición de la línea característica de una válvula reguladora de caudal _________________ 83 Ejercicio 11: Ajuste de la velocidad del movimiento de una plataforma elevadora ____________________ 93 Ejercicio 12: Optimización del funcionamiento de una máquina estampadora ______________________ 103 Ejercicio 13: Equiparación de la velocidad de avance y de retroceso ______________________________ 115 Ejercicio 14: Bloquear movimientos involuntarios de retroceso __________________________________ 123 Ejercicio 15: Corrección de la inclinación de una cinta de transporte ______________________________ 133 Ejercicio 16: Aplicación de contrafuerza al cerrar una compuerta ________________________________ 139 Ejercicio 17: Carga y descarga de contenedores ______________________________________________ 145

IV


Utilización debida El equipo didáctico correspondiente al nivel básico de hidráulica deberá utilizarse únicamente cumpliendo las siguientes condiciones: • Utilización apropiada y convenida en cursos de formación y perfeccionamiento profesional • Utilización en perfecto estado técnico Los componentes del conjunto didáctico cuentan con la tecnología más avanzada actualmente disponible y cumplen las normas de seguridad. A pesar de ello, si se utilizan indebidamente, es posible que surjan peligros que pueden afectar al usuario o a terceros o, también, provocar daños en el sistema. El sistema para la enseñanza de Festo Didactic ha sido concebido exclusivamente para la formación y el perfeccionamiento profesional en materia de sistemas y técnicas de automatización industrial. La empresa u organismo encargados de impartir las clases y/o los instructores deben velar por que los estudiantes/aprendices respeten las indicaciones de seguridad que se describen en el presente manual. Festo Didactic excluye cualquier responsabilidad por lesiones sufridas por el instructor, por la empresa u organismo que ofrece los cursos y/o por terceros, si la utilización del presente conjunto de aparatos se realiza con propósitos que no son de instrucción, a menos que Festo Didactic haya ocasionado dichos daños premeditadamente o con extrema negligencia.


V

Prólogo El sistema de enseñanza en materia de sistemas y técnica de automatización industrial de Festo se rige por diversos planes de estudios y exigencias que plantean las profesiones correspondientes. En consecuencia, los equipos didácticos están clasificados según los siguientes criterios: • Conjuntos didácticos de orientación tecnológica • Mecatrónica y automatización de procesos de fabricación • Automatización de procesos continuos y técnica de regulación • Robótica móvil • Equipos didácticos híbridos El sistema para enseñanza de la técnica de automatización se actualiza y amplía regularmente, a la par que avanzan los métodos utilizados en el sector didáctico y se introducen nuevas tecnologías en el sector industrial. Los equipos didácticos técnicos abordan los siguientes temas: neumática, electroneumática, hidráulica, electrohidráulica, hidráulica proporcional, controles lógicos programables, sensores, electrotecnia, electrónica y actuadores eléctricos.

Los equipos didácticos tienen una estructura modular, por lo que es posible dedicarse a aplicaciones que rebasan lo previsto por cada uno de los equipos didácticos individuales. Por ejemplo, es posible trabajar con controles lógicos programables para actuadores neumáticos, hidráulicos y eléctricos.

VI


Todos los conjuntos didácticos incluyen lo siguiente: • Hardware (equipos técnicos) • Material didáctico • Seminarios Hardware (equipos técnicos) El hardware incluye componentes y equipos industriales que han sido adaptados para fines didácticos. La selección de componentes de los equipos didácticos y su ejecución se realiza específicamente según los proyectos previstos para cada nivel. Material didáctico Los medios relacionados con cada tema se clasifican en teachware (material didáctico) y software. El «teachware» orientado hacia la práctica, incluye lo siguiente: • Libros técnicos y libros de enseñanza (publicaciones estándar para la adquisición de conocimientos de carácter fundamental). • Manuales de trabajo (con ejercicios prácticos, informaciones complementarias y soluciones modelo) • Diccionarios, manuales, publicaciones técnicas (profundizan los temas técnicos) • Transparencias para proyección y vídeos (para crear un entorno de estudio ilustrativo y activo) • Pósters (para la representación esquematizada de temas técnicos) El software incluye programas para las siguientes aplicaciones: • Programas didácticos digitales (temas de estudio preparados didácticamente, aprovechando diversos medios digitalizados) • Software de simulación • Software de visualización • Software para la captación de datos de medición • Software para diseño de proyectos y construcción • Software de programación para controles lógicos programables Los medios de estudio y enseñanza se ofrecen en varios idiomas. Fueron concebidos para la utilización en clase, aunque también son apropiados para el estudio autodidacta. Seminarios Los contenidos que se abordan mediante los equipos didácticos se completan mediante una amplia oferta de seminarios para la formación y el perfeccionamiento profesional.

¿Tiene alguna sugerencia o desea expresar una crítica en relación con el presente manual? Envíe un e-mail a: [email protected] Los autores y Festo Didactic están interesados en conocer su opinión.


VII

Introducción El presente manual de trabajo forma parte del sistema para la enseñanza en materia de sistemas y técnica de automatización industrial de Festo Didactic GmbH & Co. KG. El sistema constituye una sólida base para la formación y el perfeccionamiento profesional de carácter práctico. Los conjuntos didácticos TP 501 y TP 502 únicamente contienen sistemas de control hidráulicos. El equipo didáctico básico TP 501 es apropiado para adquirir conocimientos básicos en materia de técnicas de control de sistemas hidráulicos. El estudiante adquiere conocimientos físicos básicos relacionados con la hidráulica así como sobre el funcionamiento y la utilización de componentes hidráulicos. Con los componentes pueden configurarse sistemas de control hidráulicos sencillos. El nivel avanzado TP 502 es apropiado para profundizar conocimientos en materia de técnicas de control de sistemas hidráulicos. Con los componentes pueden configurarse sistemas de control hidráulicos más avanzados. El presente manual permite adquirir conocimientos de física relacionados con la hidráulica así como sobre los esquemas de distribución hidráulicos más importantes. Los ejercicios abordan los siguientes temas: • Obtención de líneas características de los componentes. • Comparación de la utilización de diversos componentes. • Montaje de sistemas en función de diversos esquemas de distribución básicos. • Aplicación de las ecuaciones básicas de hidráulica. Para el montaje de los sistemas de control deben cumplirse las siguientes condiciones técnicas: • Un puesto de trabajo Learnline o Learntop-S con un panel de prácticas perfilado de Festo Didactic. El panel perfilado tiene 14 ranuras en T paralelas a una distancia de 50 milímetros. • Un unidad hidráulica (tensión de funcionamiento de 230 V, 50 Hz, con presión de funcionamiento de 6 MPa (60 bar) y caudal de 2 l/min). • Una unidad de alimentación eléctrica con anticortocircuitaje (entrada: 230 V, 50 Hz; salida: 24 V, máx. 5 A) para el sensor de caudal. • Cables de seguridad de laboratorio Para llevar a cabo los 17 ejercicios y solucionar las tareas únicamente se necesitan los componentes del conjunto didáctico TP 501. La teoría necesaria para el entendimiento del presente manual consta en el manual de estudio. • Hidráulica, nivel básico Además, se ofrecen hojas de datos correspondientes a todos los componentes (cilindros, válvulas, etc.).

VIII


Indicaciones de seguridad y utilización

Informaciones generales • Los estudiantes únicamente podrán trabajar con los equipos en presencia de un instructor. • Lea detenidamente las hojas de datos correspondientes a cada uno de los componentes y, especialmente, respete las respectivas indicaciones de seguridad. • Los fallos que podrían mermar la seguridad no deberán ocasionarse durante las clases y deberán eliminarse de inmediato. • Utilice equipos de protección individual adecuados, como p. ej. zapatos de seguridad y guantes de protección. Parte mecánica • Manipule los componentes de la estación únicamente si está desconectada. • Monte todos los componentes fijamente sobre la placa perfilada. • Los detectores de posiciones finales no deberán accionarse frontalmente. • ¡Peligro de accidente durante la localización de fallos! Para accionar los detectores de posiciones finales, utilice una herramienta (por ejemplo, un destornillador). • Efectúe el montaje de todos los componentes de tal manera que pueda acceder fácilmente a los interruptores y a los empalmes. • Respete las indicaciones sobre el posicionamiento de los componentes. • Efectúe el montaje de los cilindros con su respectiva protección. Sistema eléctrico • Únicamente deberá utilizarse baja tensión (de máximo 24 V DC). • Las conexiones eléctricas únicamente deberán conectarse y desconectarse sin tensión. • Utilizar únicamente cables eléctricos provistos de conectores de seguridad. • Al desconectar los cables, únicamente tire de los conectores de seguridad, nunca de los cables. Sistema hidráulico • Limite la presión del sistema a 6 MPa (60 bar). La presión máxima admisible de todos los aparatos del conjunto didáctico es de 12 MPa (120 bar). • ¡Peligro de accidente al conectar la bomba hidráulica! Los cilindros pueden avanzar o retroceder de modo incontrolado. • El cilindro únicamente deberá ponerse en movimiento si está montada la tapa protectora. • Todas las válvulas, los aparatos y los tubos flexibles tienen acoplamientos rápidos autoobturadores.


IX

•

•

•

•

•

Acoplamiento de tubos flexibles – ¡Nunca acoplar o desacoplar si la bomba está en funcionamiento o si el sistema está bajo presión! Las conexiones deben establecerse sin presión. – Colocar el acoplamiento tipo zócalo verticalmente sobre el empalme Evite ladear el acoplamiento en relación con el empalme. Montaje según el esquema hidráulico Al efectuar el montaje, la bomba hidráulica y la fuente de alimentación eléctrica deben estar desconectadas. – Antes de la puesta en funcionamiento, verifique si todos los tubos están conectados y si todos los empalmes están fijamente montados. Puesta en funcionamiento – Ponga en funcionamiento los cilindros únicamente si están provistos de su tapa protectora. – Primero conecte la fuente de alimentación eléctrica y, a continuación, la bomba hidráulica. Desmontaje de la parte hidráulica – Antes de efectuar el desmontaje, asegúrese que el sistema no esté bajo presión. – Primero desconecte la bomba hidráulica y, a continuación, la fuente de alimentación eléctrica. Si se efectúa el desmontaje de los acoplamientos bajo presión, se mantiene la presión debido al funcionamiento de la válvula antirretorno. Esa presión puede reducirse mediante la unidad de descarga.

Técnicas de fijación Las placas de montaje de los equipos están dotadas con las variantes de fijación A, B o C: • Variante A: sistema de fijación por enclavado Para componentes ligeros, no sometidos a cargas (por ejemplo, válvulas distribuidoras, sensores). Los componentes se montan grapándolos simplemente en las ranuras de panel perfilado. Para desmontar los componentes debe accionarse la leva azul. • Variante B: sistema de fijación por giro Componentes medianamente pesados sometidos a cargas bajas (por ejemplo, cilindros hidráulicos o neumáticos). Estos componentes se sujetan al panel perfilado mediante tornillos con cabeza de martillo. Para sujetar o soltar los componentes se utilizan las tuercas moleteadas de color azul. • Variante C: sistema de fijación por atornillamiento Para componentes que soportan cargas altas o componentes que no se retiran con frecuencia del panel perfilado (por ejemplo, válvula de cierre con unidad de filtro y regulador). Estos componentes se fijan mediante tornillos de cabeza cilíndrica y tuercas en T. Accesorios indispensables Para evaluar los resultados obtenidos en los ejercicios llevados a cabo con el sensor de caudal se necesita un multímetro digital. Con el multímetro digital se mide la intensidad de salida del sensor de caudal. Para medir los tiempos de avance y de retroceso del cilindro hidráulico se necesita un cronómetro.

X


Conjunto didáctico: Hidráulica, nivel básico (TP 500) El equipo didáctico TP 500 incluye una gran cantidad de material didáctico y, también, seminarios. El presente equipo didáctico incluye exclusivamente unidades de control hidráulicas. Los componentes individuales del equipo didáctico TP 500 también pueden formar parte del contenido de otros equipos didácticos. Componentes principales del TP 500 • Mesa de trabajo fija con panel perfilado de Festo Didactic • Conjuntos de equipos didácticos y componentes individuales (por ejemplo, cilindros, válvulas, aparatos de medición) • Instalaciones de laboratorio completas Material didáctico El material didáctico del equipo didáctico TP 500 incluye un manual de estudio y un manual de trabajo. El manual de estudio explica la teoría relacionada con la hidráulica. El manual de trabajo incluye las hojas de ejercicios, las soluciones y un CD-ROM. Cada manual de trabajo se entrega con las hojas de ejercicios y de trabajo correspondientes a cada tarea a resolver. El equipo didáctico se entrega con hojas de datos correspondientes a los componentes del hardware. Material didáctico Manual de estudio Manual de trabajo

Hidráulica, nivel básico Hidráulica, nivel básico (TP 501) Hidráulica, nivel básico (TP 502)

Juego de transparencias

Fundamentos de la hidráulica

Programa de simulación

FluidSIM® Hidráulica

Programa de estudio

WBT (curso a través de la red): Hidráulica

digitalizado

Cuadro general de los medios correspondientes al equipo didáctico TP 500

El equipo didáctico TP 500 incluye el software correspondiente al programa de estudio digital de hidráulica. FluidSIM® H facilita la preparación de las clases. El programa permite configurar sistemas de control hidráulicos y realizar simulaciones. El programa de estudio digitalizado permite adquirir conocimientos básicos sobre sistemas de control hidráulicos. Recurriendo a ejemplos de aplicación industrial real, el estudiante adquiere conocimientos básicos sobre la hidráulica y sobre el funcionamiento de componentes hidráulicos. El material didáctico se ofrece en varios idiomas. Los materiales didácticos disponibles constan en los catálogos y en Internet.


XI

Conjunto didáctico: Hidráulica, nivel básico (TP 501)

• • • • • • • • • • • • • • • • •

• • • • • • • • • • • • • •

XII

Componentes El estudiante conocerá la construcción y funcionamiento de una bomba hidráulica. El estudiante conocerá los parámetros más importantes relacionados con una bomba hidráulica. El estudiante podrá explicar cómo se produce la presión en sistemas de control hidráulicos. El estudiante conocerá la relación existente entre el caudal de la bomba y la presión de funcionamiento. El estudiante conocerá la construcción y la utilización de válvulas limitadoras de presión. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula limitadora de presión. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de un cilindro de simple efecto. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de un cilindro de doble efecto. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de 2/2 vías. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de 3/2 vías. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de 4/2 vías. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de 4/3 vías. El estudiante conocerá el efecto que tienen las diversas variantes de posiciones centrales de válvulas de 4/3 vías. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de antirretorno. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de estrangulación y antirretorno. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de antirretorno desbloqueable. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula reguladora de caudal.

Esquemas de distribución El estudiante podrá poner en funcionamiento de modo seguro sistemas de control hidráulicos. El estudiante podrá utilizar un cilindro de simple efecto. El estudiante conocerá la diferencia entre la estrangulación de alimentación y la estrangulación de escape. El estudiante podrá comparar esquemas de distribución con válvulas reguladoras de caudal en el tramo de alimentación y en el de escape. El estudiante sabrá cómo utilizar una válvula reguladora de caudal para ajustar la velocidad de los movimientos de un actuador. El estudiante podrá dar ejemplos de aplicaciones con válvulas reguladoras de caudal. El estudiante conocerá la diferencia entre una válvula reguladora de caudal y una válvula de estrangulación y antirretorno. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de un circuito de derivación. El estudiante conocerá la influencia que las superficies del émbolo tienen en las presiones, fuerzas, velocidades y en los tiempos de los movimientos. El estudiante podrá utilizar correctamente válvulas de antirretorno desbloqueables. El estudiante sabrá cómo aprisionar un cilindro de doble efecto. El estudiante podrá comparar esquemas de distribución con y sin contrafuerza. El estudiante conocerá la diferencia entre una solución con aplicación de contrafuerza, la utilización de una válvula de estrangulación y antirretorno y una válvula limitadora de presión. El estudiante podrá utilizar cilindros de doble efecto con cargas cambiantes.


• • • • • • • •

Mediciones y cálculos El estudiante podrá trazar e interpretar la línea característica de una bomba hidráulica. El estudiante podrá medir el caudal en un sistema de control hidráulico. El estudiante podrá trazar e interpretar la línea característica de una válvula limitadora de presión. El estudiante podrá trazar e interpretar la línea característica de una válvula reguladora de presión. El estudiante podrá determinar los tiempos de avance y retroceso de un cilindro de simple efecto y podrá calcular las presiones y las fuerzas correspondientes. El estudiante podrá determinar los tiempos de avance y retroceso de un cilindro de doble efecto y podrá calcular las presiones y las fuerzas correspondientes. El estudiante podrá calcular los tiempos de avance de émbolos. El estudiante podrá calcular el rendimiento de válvulas de 4/3 vías considerando diversas posiciones centrales.


XIII

Atribución de los ejercicios en función de objetivos didácticos Ejercicio

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Objetivo didáctico El estudiante conocerá la construcción y funcionamiento de una bomba hidráulica. El estudiante conocerá los parámetros más importantes de una bomba hidráulica. El estudiante podrá explicar cómo se produce la presión en sistemas de control hidráulicos. El estudiante conocerá la construcción y la utilización de válvulas limitadoras de presión.

• • • •

El estudiante podrá poner en funcionamiento de modo seguro sistemas de control hidráulicos.

•

El estudiante podrá trazar e interpretar la línea característica de una bomba hidráulica.

•

El estudiante podrá medir el caudal en un sistema de control hidráulico.

•

El estudiante conocerá la relación entre caudal de la bomba y presión de funcionamiento.

•

El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula limitadora de presión.

•

El estudiante podrá trazar e interpretar la línea característica de una válvula limitadora de presión.

•

El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de un cilindro de simple efecto.

•

El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de 2/2 vías.

•

El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de antirretorno.

•

El estudiante podrá utilizar un cilindro de simple efecto. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de 3/2 vías.

• •

El estudiante podrá determinar los tiempos de avance y retroceso de un cilindro de simple efecto y podrá determinar las presiones y las fuerzas correspondientes. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de un cilindro de doble efecto. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de 4/2 vías.

XIV

•

• •


Ejercicio

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Objetivo didáctico El estudiante podrá determinar los tiempos de avance y retroceso de un cilindro de doble efecto y podrá calcular las presiones y las fuerzas correspondientes. El estudiante podrá utilizar un cilindro de doble efecto. El estudiante podrá calcular las fuerzas que aplica un cilindro de doble efecto. El estudiante podrá calcular los tiempos de avance de émbolos.

•

• • •

El estudiante explicar el funcionamiento de aplicaciones con válvulas reguladoras de caudal.

•

El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de estrangulación y antirretorno.

•

El estudiante conocerá la diferencia entre la estrangulación de alimentación y la estrangulación de escape.

•

El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula reguladora de caudal.

•

El estudiante podrá trazar e interpretar la línea característica de una válvula reguladora de presión. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de 4/3 vías.

•

•

El estudiante conocerá el significado de las variantes posibles de posiciones centrales de válvulas.

•

El estudiante sabrá cómo utilizar una válvula reguladora de caudal para ajustar la velocidad de los movimientos de un actuador.

•

El estudiante podrá comparar esquemas de distribución con válvulas reguladoras de caudal en el tramo de alimentación y en el de escape.

•

El estudiante conocerá la diferencia entre una válvula reguladora de caudal y una válvula de estrangulación y antirretorno. El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de un circuito de derivación.

•

•

El estudiante conocerá la influencia que las superficies del émbolo tienen en las presiones, fuerzas, velocidades y en los tiempos de los movimientos.


•

XV

Ejercicio

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

Objetivo didáctico El estudiante conocerá la construcción y el funcionamiento de una válvula de antirretorno desbloqueable.

•

El estudiante podrá utilizar una válvula de antirretorno desbloqueable en un sistema de control.

•

•

El estudiante podrá calcular el rendimiento de válvulas de 4/3 vías considerando diversas posiciones centrales.

•

El estudiante sabrá cómo aprisionar un cilindro de doble efecto.

•

El estudiante podrá comparar esquemas de distribución con y sin contrafuerza.

•

El estudiante conocerá la diferencia entre una solución con aplicación de contrafuerza, la utilización de una válvula de estrangulación y

•

antirretorno y una válvula limitadora de presión. El estudiante podrá utilizar cilindros de doble efecto con cargas cambiantes.

XVI

•


Equipo didáctico El equipo didáctico básico de hidráulica (TP 501) es apropiado para adquirir conocimientos básicos en materia de técnicas de control de sistemas hidráulicos. El equipo contiene todos los componentes necesarios para alcanzar los objetivos didácticos definidos, y puede ampliarse indistintamente mediante componentes de otros equipos didácticos.

Conjunto didáctico: Hidráulica, nivel básico (TP 501), referencia 573035 Denominación

Referencia

Cantidad

Válvula reguladora de caudal de 2 vías

544338

1

Válvula de 4/2 vías con palanca manual, con reposición por muelle

544342

1

Válvula manual de 4/3 vías con posición central a descarga (AB > T) y enclavamiento

544344

1

Válvula manual de 4/3 vías con centro cerrado y enclavamiento

544343

1

Válvula de cierre

152844

1

Cilindro diferencial 16/10/200, con tapa protectora

572746

1

Válvula de estrangulación y antirretorno

152843

1

Válvula limitadora de presión

544335

1

Manómetro

152841

3

Sensor de caudal

567191

1

Peso de 9 kg para cilindro diferencial

152972

1

Motor hidráulico

152858

1

Válvula de antirretorno, 0,6 MPa (6 bar) de presión de apertura

548618

1

Válvula de antirretorno, desbloqueable

544339

1

Conector en T

152847

1

Distribuidor cuádruple, con manómetro

159395

2


XVII

Símbolos de los componentes Componente

Símbolo gráfico

Componente

Válvula reguladora de caudal de 2 vías

Símbolo gráfico

Manómetro

Válvula de 4/2 vías con

Sensor de caudal

palanca manual, con reposición por muelle

A

B

P

T

ISO 1219-1

EN 60617-7

24V (RD) q

0 – 10V (BK) 0V (BU)

Válvula manual de 4/3 vías

Motor hidráulico

con posición central a descarga (AB > T) y enclavamiento

Válvula manual de 4/3 vías con centro cerrado y enclavamiento

A

B

P

T

A

B

P

T


Válvula de cierre


Cilindro diferencial 16/10/200

Válvula de estrangulación y antirretorno

Válvula limitadora de

Conector en T

A

B

P

presión


Peso de 9 kg para cilindro diferencial

m T

XVIII


Atribución de componentes y tareas Equipo didáctico TP 501 Indicaciones Las ejercicios desde 1 hasta 8 son tareas que deben resolverse teóricamente, trabajando con las hojas de datos o realizando cálculos. Prever el tiempo necesario para realizar el montaje. En los ejercicios 5, 6, 11, 14 y 16 se utiliza el cilindro en posición vertical, atornillado a la columna perfilada por su lado ancho. Adicionalmente se aplica carga en el cilindro mediante un peso. También deberá montarse la tapa protectora para el peso.

Ejercicio

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1

1

1

1

1

1

14

15

16

17

Componente Válvula reguladora de caudal de 2 vías Válvula de 4/2 vías

1

1

1

1

Válvula de 4/3 vías, centro sin carga

1

Válvula de 4/3 vías, centro cerrado Válvula de cierre

1 1

1

1

Cilindro diferencial 16/10/200 Válvula de estrangulación y antirretorno

1

1

Válvula limitadora de presión

1

1

1

Manómetro

1

1

Sensor de caudal

1

1

Peso de 9 kg para cilindro diferencial Motor hidráulico

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

1

Conector en T

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

2

2

2

1

1

1 1

1

1

2

2

2

1

2

1


1 2

1

1


2

1

1



1

2

2

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

1

2

2

2

2

2

XIX

Accesorios indispensables Ejercicio

1

2

3

4

5

6

7

Tubo flexible de 600 mm.

3

2

4

2

2

Tubo flexible de 1.000 mm.

2

3

2

2

Tubo flexible de 1.500 mm. Tapa para el peso de 9 kg

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

2

2

5

5

5

6

5

7

5

7

2

2

2

2

2

2

2

2

2

3

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

1

1

1

Componente

Multímetro digital Unidad de alimentación de corriente eléctrica, 24 V DC Bomba hidráulica

1

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1

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1

1

1

Informaciones para el instructor Objetivos didácticos El objetivo didáctico general del manual de trabajo es el de enseñar el funcionamiento básico de sistemas hidráulicos y, además, el montaje real en la placa perfilada según los correspondientes esquemas de distribución. La interacción directa entre la teoría y la práctica asegura un rápido y sostenible progreso de los estudios. Los objetivos detallados constan en la lista anterior correspondiente. Los objetivos didácticos concretos e individuales están relacionados con cada ejercicio específico. Duración aproximada El tiempo necesario para desarrollar los ejercicios depende de los conocimientos previos de los alumnos. Con aprendices/estudiantes del sector de metal-mecánica o electricidad, la duración es de aproximadamente dos semanas. Con operarios con nivel de capacitación de oficiales o estudiantes de mayor nivel, la duración es de aproximadamente una semana. Componentes del equipo didáctico El manual de estudio, el manual de trabajo, la colección de ejercicios y los componentes se corresponden. Para resolver los 17 ejercicios se necesitan los componentes del equipo didáctico TP 501. Las tareas de todos los ejercicios pueden solucionarse montando los componentes en una placa perfilada de mínimo 700 mm de ancho. Las normas En el presente manual de trabajo se aplican las siguientes normas: ISO 1219-1: Técnica de fluidos, símbolos gráficos y esquemas de distribución ISO 1219-2: Técnica de fluidos, símbolos gráficos y esquemas de distribución EN 60617-7: Símbolos gráficos utilizados en esquemas de distribución EN 81346-2: Sistemas industriales, equipos y productos industriales; principios aplicados para la estructuración e identificación de referencias

XX


Identificación de las soluciones propuestas. Los textos con las soluciones y las informaciones complementarias en las representaciones gráficas aparecen en color rojo. Identificaciones utilizadas en la colección de ejercicios Las partes que deben completarse en los textos aparecen marcadas con líneas o con celdas sombreadas en las tablas. Las gráficas que deben completarse están identificadas mediante un fondo matricial. Sugerencias para las clases Aquí se ofrecen informaciones adicionales sobre cada componente y sobre los sistemas de control. Estas informaciones no aparecen en la colección de ejercicios. Soluciones Las soluciones que se ofrecen en el presente manual de trabajo se obtuvieron llevando a cabo mediciones de prueba. Por lo tanto, los resultados obtenidos por el instructor pueden ser diferentes. Especialidades de estudio A continuación se establece una relación entre las especialidades técnicas / profesiones y los temas incluidos en el manual «Fundamentos de hidráulica». Profesión

Tema

Electrónico especializado en técnicas de automatización

Analizar y adaptar sistemas de control

Efectuar el montaje de equipos y comprobar su seguridad Mecánico industrial

Instalación y puesta en funcionamiento de sistemas de control.

Mecatrónico

Analizar flujos de energía y transmisión de datos en módulos eléctricos, neumáticos e hidráulicos Crear sistemas parciales de mecatrónica

Estructura de los ejercicios La estructura metódica es la misma para todos los 17 ejercicios. Los ejercicios están estructurados de la siguiente manera: • Título • Objetivos didácticos • Descripción de la tarea a resolver • Esquema de situación • Tareas a resolver • Medios auxiliares • Hojas de ejercicios El manual del instructor contiene las soluciones de las 17 tareas incluidas en el manual de ejercicios.


XXI

Denominación de los componentes Los componentes incluidos en los esquemas de distribución están denominados de acuerdo con la norma ISO 1219-2. Todos los componentes incluidos en un circuito llevan el mismo número principal de identificación. Dependiendo del componente específico, se agregan letras de identificación. Si un circuito incluye varios componentes iguales, éstos están numerados correlativamente. Cilindros: 1A1, 2A1, 2A2, ... Válvulas: 1V1, 1V2, 1V3, 2V1, 2V2, 3V1, ... Señales de entrada: 1S1, 1S2, ... Accesorios: 0Z1, 0Z2, 1Z1, ...

Contenido del CD-ROM El manual de trabajo está incluido en el CD-ROM adjunto en forma de archivo de formato pdf. El CD-ROM se incluye en calidad de material didáctico complementario. Estructura del contenido del CD-ROM: • Instrucciones de utilización • Imágenes • Esquemas de distribución FluidSIM® • Presentaciones Instrucciones de utilización Instrucciones para la utilización apropiada de los componentes incluidos en el equipo didáctico. Estas instrucciones son útiles al efectuar el montaje y poner en funcionamiento los componentes respectivos. Imágenes Mediante fotografías y representaciones gráficas se muestran aplicaciones industriales reales. Estas imágenes pueden aprovecharse para entender mejor la tarea a resolver en cada ejercicio. Además, pueden utilizarse para ampliar y completar la presentación de proyectos. Esquemas de distribución FluidSIM® En esta carpeta se incluyen los esquemas de distribución FluidSIM® correspondientes a todos los ejercicios. Presentaciones En esta carpeta se incluyen presentaciones resumidas de los componentes incluidos en el equipo didáctico. Pueden utilizarse, por ejemplo, para incluirlas en las presentaciones sobre proyectos.

XXII


Contenido Ejercicios y soluciones Ejercicio 1: Equipamiento de un puesto de trabajo de hidráulica ___________________________________3 Ejercicio 2: Puesta en funcionamiento de una prensa hidráulica de dos columnas___________________ 13 Ejercicio 3: Medición de la línea característica de la bomba _____________________________________ 21 Ejercicio 4: Medición de la línea característica de apertura de una válvula limitadora de presión _______ 33 Ejercicio 5: Descarga de una máquina de producción de papel __________________________________ 41 Ejercicio 6: Abrir un horno de templado _____________________________________________________ 51 Ejercicio 7: Abrir y cerrar la compuerta de una caldera _________________________________________ 59 Ejercicio 8: Cálculo de un equipo de montaje ________________________________________________ 69 Ejercicio 9: Clasificación de cajas de transporte ______________________________________________ 73 Ejercicio 10: Medición de la línea característica de una válvula reguladora de caudal _________________ 83 Ejercicio 11: Ajuste de la velocidad del movimiento de una plataforma elevadora ____________________ 93 Ejercicio 12: Optimización del funcionamiento de una máquina estampadora ______________________ 103 Ejercicio 13: Equiparación de la velocidad de avance y de retroceso ______________________________ 115 Ejercicio 14: Bloquear movimientos involuntarios de retroceso __________________________________ 123 Ejercicio 15: Corrección de la inclinación de una cinta de transporte ______________________________ 133 Ejercicio 16: Aplicación de contrafuerza al cerrar una compuerta ________________________________ 139 Ejercicio 17: Carga y descarga de contenedores ______________________________________________ 145


1

Contenido

2


Ejercicio 1 Equipamiento de un puesto de trabajo de hidráulica Objetivos didácticos Una vez realizado este ejercicio, habrá adquirido los conocimientos que se indican a continuación y, por lo tanto, habrá alcanzado las metas didácticas correspondientes: • El estudiante conoce la construcción y funcionamiento de una bomba hidráulica. • El estudiante conoce los parámetros más importantes relacionados con una bomba hidráulica. • El estudiante puede seleccionar una bomba hidráulica apropiada.

Descripción de la tarea a resolver En el taller de estudios se instalará un nuevo puesto de trabajo con equipos hidráulicos. El equipo incluye componentes del tamaño NG 4. La presión máxima deberá ser de 6 MPa (60 bar). En el taller se dispone de la toma necesaria de 230 V. Deberá seleccionarse la bomba hidráulica apropiada.

Esquema de situación

Puesto de trabajo de hidráulica


3

Ejercicio 1 – Equipamiento de un puesto de trabajo de hidráulica

1. 2. 3. 4.

Tareas a resolver Describa la construcción y el funcionamiento de bombas hidráulicas. Calcule el caudal de una bomba hidráulica. Calcule el grado de eficiencia de una bomba hidráulica. Seleccione una bomba hidráulica apropiada.

• •

Medios auxiliares Hojas de datos Manual de estudio: Hidráulica

1. Construcción y funcionamiento de bombas hidráulicas Información Las bombas hidráulicas funcionan de acuerdo al principio de «aspiración y expulsión». Considerando el volumen de expulsión, es posible diferenciar entre tres tipos básicos de bombas hidráulicas: • Bombas de funcionamiento constante el volumen de expulsión no cambia • Bombas ajustables posibilidad de ajustar el volumen de expulsión • Bombas regulables regulación del volumen en función de la presión, el caudal y la potencia Una bomba hidráulica genera un caudal volumétrico (pero no genera presión). El caudal volumétrico generado por la bomba (expresado en l/min) depende del volumen expulsado por cada giro y por las revoluciones de la bomba. Únicamente se produce una presión si se interpone una resistencia al caudal (por ejemplo, resistencia al flujo, resistencia de carga, válvula limitadora de presión). La presión se expresa en unidades de MPa o bar.

4



a) Describa el funcionamiento de una bomba de engranajes. 1 2

3 Bomba de engranajes: dibujo en sección; 1: Compresión del líquido, 2: Cámara de presión, 3: Cámara de aspiración

Las bombas de engranajes son bombas de funcionamiento constante, ya que no cambia el volumen expulsado, determinado por el espacio existente entre los dientes del sistema de engranajes. Principio de funcionamiento de una bomba de engranajes: • Una de las ruedas dentadas está unida a un sistema de accionamiento que se encarga del giro de la otra rueda dentada. • Se produce un vacío en la cámara de aspiración debido al aumento del volumen ocasionado por la salida de un diente del espacio que le corresponde. • El líquido sometido a presión llena las cámaras entre los dientes y fluye a lo largo del cuerpo de la bomba hacia la cámara de presión. • Al engranar los dientes de los rodillos, se expulsa el líquido sometido a presión hacia el tubo de salida.

Sugerencias para las clases En el espacio entre los dientes, entre la cámara de aspiración y la cámara de expulsión, el líquido se comprime. Este líquido fluye hacia la cámara de presión a través de una ranura. Este flujo es necesario porque la compresión del aceite aprisionado provocaría picos de presión que ocasionarían ruidos y la avería de la bomba. El aceite de fuga de la bomba depende del espacio entre el cuerpo, las puntas y las superficies laterales de los dientes, de la sobreposición de los dientes, de la viscosidad del aceite y de las revoluciones de la bomba.


5


b) Denomine los símbolos y explique brevemente el funcionamiento de los componentes. 1

2

3 P

T

M

4 Sistema hidráulico: símbolos

1.

Motor eléctrico con un sentido de giro Unidad de accionamiento de bombas hidráulicas

2.

Bomba hidráulica Bomba de caudal constante. El caudal depende de las revoluciones del motor y del volumen desplazado en cada giro.

3.

Manómetro Indica la presión con un determinado margen de tolerancia.

4.

Válvula limitadora de presión Válvula limitadora de presión regulable, sin conexión de fuga de aceite. La válvula empieza a abrir el paso a partir de una determinada presión que se ajustó previamente.

6



c)

En la fig. anterior, atribuya a cada componente de la bomba hidráulica el número que corresponda. 10

11

1

2

9 8

7 3 6

5

4

Sistema hidráulico: esquema

N° de componente:

Denominación de componentes

6

Tornillo de escape

3

Cámara de aspiración

2

Tubo de aspiración

10

Alimentación con filtro de aire

4

Chapa de estabilización del caudal

8

Filtro de entrada

9

Indicador de nivel; nivel máximo de llenado

7

Indicador de nivel; nivel mínimo de llenado

1

Motor y bomba

11

Retorno

5

Cámara de retorno


7


2. Cálculo del caudal de una bomba hidráulica Información El volumen de expulsión V (también llamado volumen de transporte o volumen de elevación) es el parámetro que se utiliza para definir el tamaño de la bomba. Este parámetro define el volumen del líquido que transporta la bomba con cada giro (o, respectivamente, con cada movimiento de elevación). El volumen de líquido transportado por minuto se denomina caudal volumétrico q (caudal bombeado o caudal de transporte). Este caudal depende del volumen de expulsión V y de las revoluciones n de la bomba: q = n ⋅V

–

Calcule el caudal volumétrico de una bomba hidráulica.

Valores conocidos Revoluciones Volumen de expulsión

n = 1.450 rpm V = 2,8 cm3 (por giro)

Incógnita Caudal volumétrico q en l/min Cálculo q = n ⋅ V = 1450 min -1 2,8 cm3 = 4060

8

cm3 dm3 = 4,06 = 4,06 l/min min min



3. Cálculo del grado de eficiencia de una bomba hidráulica Información Una bomba transforma la potencia mecánica en potencia hidráulica. Esa transformación implica pérdidas de potencia. Esa pérdida se expresa a través del grado de eficiencia. La potencia hidráulica útil Phyd de una bomba hidráulica depende de la presión de funcionamiento p y del caudal volumétrico efectivo qeff. Fórmula para calcular la potencia útil: Phyd = p ⋅ qeff

El grado de eficiencia volumétrica expresa la relación entre el caudal volumétrico efectivo y el caudal volumétrico teórico (calculado) de la bomba. ηvol =

qeff qth

qth = Vth ⋅ n qeff = Vth ⋅ n ⋅ ηvol

–

Calcule el grado de eficiencia de una bomba hidráulica.

Valores conocidos Revoluciones Volumen de expulsión Caudal volumétrico efectivo

n = 1.450 rpm V = 6,5 cm3 (por giro) l qeff = 8,6 con 100 bar min

Incógnita Grado de eficiencia ηvol Cálculo qth = 6,5 cm3 ⋅ 1450 min -1 = 9,4

ηvol

l min

l qeff 8,6 min = = = 0,92 = 92 % l qth 9,4 min


9


4. Selección de una bomba hidráulica Información A continuación se ofrece datos técnicos resumidos correspondientes a tres bombas hidráulicas. Seleccione la bomba que cumpla las siguientes condiciones: • Motor de accionamiento con tensión nominal de 230 V • Frecuencia: 50 Hz • Caudal con revoluciones nominales: 2,2 l/min • Peso sin aceite: máx. 20 kg

Informaciones generales

HA-5L-230-50

HA-5L-110-60

HA-20L-400-50

Largo

580 mm

580 mm

580 mm

Ancho Alto

300 mm 180 mm

300 mm 180 mm

300 mm 180 mm

Bomba vacía Bomba con aceite

19 kg 24 kg

19 kg 24 kg

19 kg 29 kg

Sistema eléctrico

HA-5L-230-50

HA-5L-110-60

HA-20L-400-50

Motor

Corriente alterna monofásica


Corriente alterna trifásica

Potencia nominal

650 W

550 W

550 W

Tensión nominal

230 V

110 V

400 V

Frecuencia

50 Hz

60 Hz

50 Hz

Revoluciones nominales

1.320 rpm

1.680 rpm

1.390 rpm

Clase de protección

IP 20

IP 20

IP 20

Tiempo de utilización

50 %

50 %

100 %

Dimensiones

Peso

10



Sistema hidráulico

HA-5L-230-50

Medio

Aceite mineral. Recomendado: 22 cSt (mm2/s)

Construcción de la bomba

Bomba de corona dentada exterior

Caudal volumétrico

1,6 cm3

1,6 cm3

1,6 cm3

Caudal en función de las revoluciones nominales

2,2 l/min

2,7 l/min

2,2 l/min

Presión de funcionamiento

0,5 -6 MPa (5-60 bar)

Ajuste

Manual

Manómetro, margen de indicación

0 -10 MPa (0-100 bar)

Manómetro: clase de calidad

1,6

Volumen del depósito de aceite

aprox. 5 l

Filtro de retorno, grado de filtración

90 μm

Conexión

Un acoplamiento por P y otro por T, un acoplamiento para el tubo del depósito, una conexión para el depósito calibrado de evacuación.

–

HA-5L-110-60

aprox. 5 l

HA-20L-400-50

aprox. 10 l

¿Qué bomba hidráulica seleccionó usted? Explique su elección. La bomba hidráulica apropiada es la HA-5L-230-50. Esta bomba cumple las siguientes condiciones: • Motor de accionamiento con tensión nominal de 230 V • Frecuencia: 50 Hz • Caudal con revoluciones nominales: 2,2 l/min • Peso sin aceite: máx. 20 kg


11


12


Contenido Ejercicios y hojas de trabajo Ejercicio 1: Equipamiento de un puesto de trabajo de hidráulica ___________________________________3 Ejercicio 2: Puesta en funcionamiento de una prensa hidráulica de dos columnas___________________ 13 Ejercicio 3: Medición de la línea característica de la bomba _____________________________________ 21 Ejercicio 4: Medición de la línea característica de apertura de una válvula limitadora de presión _______ 33 Ejercicio 5: Descarga de una máquina de producción de papel __________________________________ 41 Ejercicio 6: Abrir un horno de templado _____________________________________________________ 51 Ejercicio 7: Abrir y cerrar la compuerta de una caldera _________________________________________ 59 Ejercicio 8: Cálculo de un equipo de montaje ________________________________________________ 69 Ejercicio 9: Clasificación de cajas de transporte ______________________________________________ 73 Ejercicio 10: Medición de la línea característica de una válvula reguladora de caudal _________________ 83 Ejercicio 11: Ajuste de la velocidad del movimiento de una plataforma elevadora ____________________ 93 Ejercicio 12: Optimización del funcionamiento de una máquina estampadora ______________________ 103 Ejercicio 13: Equiparación de la velocidad de avance y de retroceso ______________________________ 115 Ejercicio 14: Bloquear movimientos involuntarios de retroceso __________________________________ 123 Ejercicio 15: Corrección de la inclinación de una cinta de transporte ______________________________ 133 Ejercicio 16: Aplicación de contrafuerza al cerrar una compuerta ________________________________ 139 Ejercicio 17: Carga y descarga de contenedores ______________________________________________ 145


1

Contenido

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Ejercicio 1 Equipamiento de un puesto de trabajo de hidráulica Objetivos didácticos Una vez realizado este ejercicio, habrá adquirido los conocimientos que se indican a continuación y, por lo tanto, habrá alcanzado las metas didácticas correspondientes: • El estudiante conoce la construcción y funcionamiento de una bomba hidráulica. • El estudiante conoce los parámetros más importantes relacionados con una bomba hidráulica. • El estudiante puede seleccionar una bomba hidráulica apropiada.

Descripción de la tarea a resolver En el taller de estudios se instalará un nuevo puesto de trabajo con equipos hidráulicos. El equipo incluye componentes del tamaño NG 4. La presión máxima deberá ser de 6 MPa (60 bar). En el taller se dispone de la toma necesaria de 230 V. Deberá seleccionarse la bomba hidráulica apropiada.

Esquema de situación

Puesto de trabajo de hidráulica


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1. 2. 3. 4.

Tareas a resolver Describa la construcción y el funcionamiento de bombas hidráulicas. Calcule el caudal de una bomba hidráulica. Calcule el grado de eficiencia de una bomba hidráulica. Seleccione una bomba hidráulica apropiada.

• •

Medios auxiliares Hojas de datos Manual de estudio: Hidráulica

1. Construcción y funcionamiento de bombas hidráulicas Información Las bombas hidráulicas funcionan de acuerdo al principio de «aspiración y expulsión». Considerando el volumen de expulsión, es posible diferenciar entre tres tipos básicos de bombas hidráulicas: • Bombas de funcionamiento constante el volumen de expulsión no cambia • Bombas ajustables posibilidad de ajustar el volumen de expulsión • Bombas regulables regulación del volumen en función de la presión, el caudal y la potencia Una bomba hidráulica genera un caudal volumétrico (pero no genera presión). El caudal volumétrico generado por la bomba (expresado en l/min) depende del volumen expulsado por cada giro y por las revoluciones de la bomba. Únicamente se produce una presión si se interpone una resistencia al caudal (por ejemplo, resistencia al flujo, resistencia de carga, válvula limitadora de presión). La presión se expresa en unidades de MPa o bar.

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Nombre: __________________________________ Fecha: ____________



a) Describa el funcionamiento de una bomba de engranajes. 1 2

3 Bomba de engranajes: dibujo en sección; 1: Compresión del líquido, 2: Cámara de presión, 3: Cámara de aspiración


Nombre: __________________________________ Fecha: ____________

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b) Denomine los símbolos y explique brevemente el funcionamiento de los componentes. 1

2

3 P

T

M

4 Sistema hidráulico: símbolos

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Nombre: __________________________________ Fecha: ____________



c)

En la fig. anterior, atribuya a cada componente de la bomba hidráulica el número que corresponda. 10

11

1

2

9 8

7 3 6

5

4

Sistema hidráulico: esquema

N° de componente:

Denominación de componentes

Tornillo de escape Cámara de aspiración Tubo de aspiración Alimentación con filtro de aire Chapa de estabilización del caudal Filtro de entrada Indicador de nivel; nivel máximo de llenado Indicador de nivel; nivel mínimo de llenado Motor y bomba Retorno Cámara de retorno


Nombre: __________________________________ Fecha: ____________

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2. Cálculo del caudal de una bomba hidráulica Información El volumen de expulsión V (también llamado volumen de transporte o volumen de elevación) es el parámetro que se utiliza para definir el tamaño de la bomba. Este parámetro define el volumen del líquido que transporta la bomba con cada giro (o, respectivamente, con cada movimiento de elevación). El volumen de líquido transportado por minuto se denomina caudal volumétrico q (caudal bombeado o caudal de transporte). Este caudal depende del volumen de expulsión V y de las revoluciones n de la bomba: q = n ⋅V

–

Calcule el caudal volumétrico de una bomba hidráulica.

Valores conocidos Revoluciones Volumen de expulsión

n = 1.450 rpm V = 2,8 cm3 (por giro)

Incógnita Caudal volumétrico q en l/min Cálculo

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Nombre: __________________________________ Fecha: ____________



3. Cálculo del grado de eficiencia de una bomba hidráulica Información Una bomba transforma la potencia mecánica en potencia hidráulica. Esa transformación implica pérdidas de potencia. Esa pérdida se expresa a través del grado de eficiencia. La potencia hidráulica útil Phyd de una bomba hidráulica depende de la presión de funcionamiento p y del caudal volumétrico efectivo qeff. Fórmula para calcular la potencia útil: Phyd = p ⋅ qeff

El grado de eficiencia volumétrica expresa la relación entre el caudal volumétrico efectivo y el caudal volumétrico teórico (calculado) de la bomba. ηvol =

qeff qth

qth = Vth ⋅ n qeff = Vth ⋅ n ⋅ ηvol

–

Calcule el grado de eficiencia de una bomba hidráulica.

Valores conocidos Revoluciones Volumen de expulsión Caudal volumétrico efectivo

n = 1.450 rpm V = 6,5 cm3 (por giro) l qeff = 8,6 con 100 bar min

Incógnita Grado de eficiencia ηvol Cálculo


Nombre: __________________________________ Fecha: ____________

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4. Selección de una bomba hidráulica Información A continuación se ofrece datos técnicos resumidos correspondientes a tres bombas hidráulicas. Seleccione la bomba que cumpla las siguientes condiciones: • Motor de accionamiento con tensión nominal de 230 V • Frecuencia: 50 Hz • Caudal con revoluciones nominales: 2,2 l/min • Peso sin aceite: máx. 20 kg

Informaciones generales

HA-5L-230-50

HA-5L-110-60

HA-20L-400-50

Largo

580 mm

580 mm

580 mm

Ancho Alto

300 mm 180 mm

300 mm 180 mm

300 mm 180 mm

Bomba vacía Bomba con aceite

19 kg 24 kg

19 kg 24 kg

19 kg 29 kg

Sistema eléctrico

HA-5L-230-50

HA-5L-110-60

HA-20L-400-50

Motor



Corriente alterna trifásica

Potencia nominal

650 W

550 W

550 W

Tensión nominal

230 V

110 V

400 V

Frecuencia

50 Hz

60 Hz

50 Hz

Revoluciones nominales

1.320 rpm

1.680 rpm

1.390 rpm

Clase de protección

IP 20

IP 20

IP 20

Tiempo de utilización

50 %

50 %

100 %

Dimensiones

Peso

10

Nombre: __________________________________ Fecha: ____________



Sistema hidráulico

HA-5L-230-50

Medio

Aceite mineral. Recomendado: 22 cSt (mm2/s)

Construcción de la bomba

Bomba de corona dentada exterior

Caudal volumétrico

1,6 cm3

1,6 cm3

1,6 cm3

Caudal en función de las revoluciones nominales

2,2 l/min

2,7 l/min

2,2 l/min

Presión de funcionamiento

0,5 -6 MPa (5-60 bar)

Ajuste

Manual

Manómetro, margen de indicación

0 -10 MPa (0-100 bar)

Manómetro: clase de calidad

1,6

Volumen del depósito de aceite

aprox. 5 l

Filtro de retorno, grado de filtración

90 μm

Conexión

Un acoplamiento por P y otro por T, un acoplamiento para el tubo del depósito, una conexión para el depósito calibrado de evacuación.

–

HA-5L-110-60

aprox. 5 l

HA-20L-400-50

aprox. 10 l

¿Qué bomba hidráulica seleccionó usted? Explique su elección.


Nombre: __________________________________ Fecha: ____________

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Nombre: __________________________________ Fecha: ____________


Hidráulica Nivel básico - Festo Didactic

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