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8/16/2019 Dan 20_Reporte Hidraulica
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UNIVERSIDAD DE SONORA
DIVISION DE INGENIERIAS
INGENIERIA MECATRONICA
CERT. DE FESTO, DAN20-DIP. EN AUTOM. IND. CON
Reporte Práctico #1:
“Hidráulica”
M.C. Miguel Porchas Orozco
Araujo Ibarra Rafael Ernesto
Favela Estrada Armida
León Celaya José Luis
Oroz Hurtado Sergio Luis
Mercado Cruz Raúl Ernesto
Guerrero Machiche Raúl
Hermosillo, Sonora a Martes 8 de Marzo del 2016
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Índic e
Introducción …………………………………………………………………………….... 3
Marco teórico ……………………………………………………………………………...4
Practica #4 …………………………………………………………………………………12
Practica #5 …………………………………………………………………………………12
Practica #6 …………………………………………………………………………………13
Practica #7 …………………………………………………………………………………13
Practica #8 …………………………………………………………………………………14
Practica #9 …………………………………………………………………………………14
Practica #10 ……………………………………………………………………………….15
Practica #11 ………………………………………………………………………………15
Practica #12 ………………………………………………………………………………16
Practica #13 ………………………………………………………………………………16
Practica #14 ………………………………………………………………….................. 17
Practica #15 ………………………………………………………………………………17
Practica #16 ………………………………………………………………………………18
Practica #17 ………………………………………………………………………………18
Practica #18 ………………………………………………………………………………19
Conclusión……………………………………………………………………………….20
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Int roducción
Las prácticas realizadas, tiene como objetivo principal, desarrollar y/o reforzar los
conocimientos de nosotros los estudiantes en lo que se refiere al ámbito de
hidráulica; sobre todo con los materiales Festo; desde cómo funcionan, hasta
la tremenda combinaciones de secuencias que se pueden realizar con dichos
materiales.
Otro punto a resaltar en estas prácticas, es la relación que estos tienen con los
problemas en la vida real de una industria o empresa; como relacionar un simple
movimiento de un cilindro con un desplazamiento de cajas, todo depende de la
complejidad que uno quiera en una secuencia específica de acciones.
El contenido de este reporte consta de las pruebas (fotos) físicas de los resultados
obtenidos de las 14 prácticas realizadas, así como también los diagramas en el
programa FESTO FluidSim de cada práctica; este reporte cuenta también con un
croquis, el cual añade una perspectiva más visual de cada situación que se
presenta.
En estas semanas de realización de prácticas, el equipo llegó a conclusiones de
tremenda veracidad, que convergen en los conocimientos suficientes para resolver
problemas de alta dificultad. Este periodo también complemento y reforzó los
conocimientos en cuanto a la utilización de diversos equipos FESTO.
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Marco teórico
Elementos de Alimentación
Bombas Hidráulicas:
La bomba hidráulica es un elemento esencial en todo circuito, ya que es la
encargada de transformar la energía mecánica en energía hidráulica (caudal y/o
presión del fluido hidráulico en un circuito).
Clasificación de las Bombas Hidráulicas:
En cuanto a la posibilidad de ajuste del caudal, las bombas hidráulicas se dividen
en bombas de caudal fijo y de caudal variable.
Las primeras siempre entregan el mismo caudal para una velocidad de giro dada,
por lo que si necesitamos regular el caudal de alguna manera tendremos que
recurrir a la regulación de la velocidad de giro del motor que impulsa a la bomba.
Las segundas al contrario disponen de sistemas propios para conseguir la
regulación del caudal otorgado por la bomba con independencia de la velocidad de
giro del motor.
Bombas de Engranajes
Son las más sencillas de construir y por lo tanto también las más baratas, son de
caudal fijo y se emplearan por tanto en aplicaciones en las que no sea necesario
las variación del caudal.
Bomba de Engranaje Externo Bomba de Engranaje Interno
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Bombas de Paletas
El principio de funcionamiento es sencillo: un rotor ranurado arrastra unas paletas
que giran excéntricas en el interior de una carcasa, dando lugar a una cámara
cuyo tamaño decrece a medida que nos desplazamos desde el punto de entrada
del aceite al de salida, produciéndose por tanto la impulsión.
Bombas de Pistones
Se fundamentan en el simple principio de que un pistón moviéndose
alternativamente dentro de un hueco, aspira fluido para después impulsarlo.
Al igual que en el caso anterior existen dos tipos constructivos, en este caso según
la orientación de los elementos principales de la bomba: pistones axiales y
pistones radiales.
- Piston es axiales: los pistones se disponen paralelos entre sí y con el eje de
rotación al que circundan. Pueden ser de caudal fijo o variable dependiendo de si
el ángulo de inclinación de la placa de presión es a su vez fijo o variable.
Bomba de Paletas
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- Pistones radiales: los pistones se sitúan de forma radial al eje de rotación
alojados en un barrilete excéntrico, el caudal será fijo o variable en función de si la
excentricidad del barrilete es fija o ajustable.
Central oleo-hidráulica o grupo de presión
La central oleo-hidráulica es un conjunto de componentes montados
solidariamente en torno a una bomba y un depósito de aceite y que suministran
fluido hidráulico listo para ser utilizado en condiciones de seguridad y
funcionalidad.
Además de la bomba y deposito citados incorpora otros componentes, un motor
generalmente eléctrico que impulsa la bomba, un filtro a través del cual la bomba
aspira aceite del depósito enviándola a una válvula limitadora de presión que
actúa como válvula de seguridad, también se dispone generalmente de un
manómetro conectado inmediatamente al lado de la salida. El depósito ha de
disponer de uno o varios orificios que permitan su llenado y vaciado, también ha
de contar con un dispositivo como una varilla o mirilla para poder controlar el nivel
del aceite para que se mantenga entre los niveles máximo y mínimo. El depósito
ha de tener asimismo un sistema de aireación suficiente y un filtro para que el aire
que penetre en el depósito no contamine el aceite.
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Dispondremos de uno o varios retornos de aceite al depósito correspondientes a la
válvula limitadora de presión y uno o varios más para el retorno del aceite del
circuito, esto último a través de un nuevo filtro que evite la entrada de impurezas
desde el circuito exterior.
Filtro
El filtrado del aceite en las instalaciones hidráulicas es muy importante para
conservar estas en buen estado y evitar la abrasión de elementos de
estanqueidad y otros. Las impurezas desgastan especialmente las piezas móviles,
los filtros de tamiz imantado son muy adecuados para impurezas metálicas.
En las instalaciones hidráulicas se suele montar dos filtros, uno en la tubería de
retorno y otro antes de la bomba que llamaremos de aspiración.
Manómetro
Los manómetros sirven para controlar la presión existente en un circuito, se
colocará en el punto que nos interese conocer la presión, generalmente la central
oleo-hidraulica siempre incorpora uno para conocer la presión en la salida de esta,
que por otra parte suele ser la mayor de todo el circuito.
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Tubería Hidráulica
Las conducciones o tubería empleadas en los circuitos hidráulicos pueden ser de
varios tipos si bien se pueden distinguir dos bien diferenciados atendiendo a su
uso:
-Tubos Rígidos
-Mangueras Flexibles
Válvulas
Son los elementos de un circuito hidráulico que realizan las funciones de abrir,
cerrar regular y controlar el flujo y la presión del fluido en el circuito hidráulico
Válvulas limitadoras de presión:
Su función es la de limitar la presión de un circuito hidráulico a un valor máximo
(generalmente ajustable en la propia válvula), su uso más común es como válvula
de seguridad para evitar reventones en el circuito.
Válvula de descarga:
Es muy similar a las anteriores solo que al contrario de estas, que solo actúan en
situaciones límites, actúa habitualmente como divisor de caudal cuando la bomba
es de caudal constante y necesitamos ajustar el caudal sobre un elemento de otra
forma.
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Válvula de secuencia:
Funcionalmente similar a la limitadora solo que en este caso el aceite que pasa a
través de ella no se conduce al tanque si no que se utiliza para pilotar otra válvula
o elemento hidráulico.
Válvulas antirretorno o de cierre:
Estas válvulas permiten el flujo en un sentido mientras lo bloquean en el contrario.
Este bloqueo ha de ser totalmente hermético y sin fugas por lo que siempre son de
asiento.
Válvula antirretorno
Esta válvula es la más sencilla, se representa en corte a la derecha cuando el
aceite llega por la parte de la derecha empuja el cono y pasa hacia la izquierda
pero si llega po la izquierda no puede fuir y es bloqueada.
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Válvula reguladora o reductora de presión:
Son válvulas que reducen la presión del aceite en la salida a un valor siempre
menor que el de la entrada.
Válvulas reguladoras de caudal:
Estas válvulas ajustan el caudal que circula por ellas a un valor más o menos
constante y siempre menor al que el circuito podría conseguir, por lo que quizá
deberíamos llamarlas reductoras de caudal.
Válvulas reguladoras de caudal fijo:
Estas válvulas ofrecen una sección de estrangulamiento constante al paso de la
corriente, por lo que también se llaman válvulas estranguladoras fijas. Se emplean
para reducir el caudal en determinadas partes de los circuitos hidráulicos.
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Válvulas reguladoras de caudal variable no compensadas:
Al igual que las anteriores producen una resistencia al paso del líquido hidráulico
mediante el estrangulamiento de la sección de paso de este, a diferencia de las
anteriores, dicho estrangulamiento es regulable, básicamente existen dos tipos:
las de aguja y las de leva frontal.
Válvulas reguladoras de caudal variable compensadas:
Estas válvulas disponen de un émbolo de compensación y un muelle de
compresión que consiguen mantener constante la caída de presión entre la
entrada y la salida de la válvula por lo que el caudal que la atraviesa se mantiene
constante para un amplio rango de presiones de funcionamiento.
Válvulas reguladoras de caudal con antirretorno:
Tanto en el caso de válvulas compensadas como no compensadas, se puede
incorporar un antirretorno a la válvula lo que permite regular el caudal en un
sentido de circulación sin que afecte sensiblemente a la circulación en el otro
sentido.
Válvulas distribuidoras o de vías:
Son elementos que modifican el flujo en los circuitos hidráulicos, permiten
controlar la dirección del movimiento y la parada de los cilindros y otros
actuadores.
Válvulas d e func ionam iento c on tinuo : estas válvulas tienen dos posiciones
finales e infinitas posiciones intermedias entre ambas con diferentes
características de estrangulamiento, pueden ser válvulas proporcionales y
servoválvulas.
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4. - Unos rollos de papel se elevan hacia una calandria por medio de un dispositivo de elevación. El dispositivo de
elevación es accionado por un cilindro de émbolo buzo (cilindro de simple efecto). Cuando se pone en marcha el grupo
hidráulico, el caudal de la bomba fluye directamente hacia el cilindro. Una válvula de 2/2 vías, cerrada en posición de
reposo, está dispuesta en una línea en derivación que conduce al depósito. Se utiliza una válvula de antirretorno para
proteger a la bomba de la contrapresión del aceite. Por encima de la válvula de antirretorno se dispone de una válvula
limitadora de presión para proteger a la bomba de presiones excesivas.
5. - La tapa de un horno de templado debe ser elevada por un cilindro de simple efecto. El cilindro está activado por una
válvula de 3/2 vías. Para representar la carga, hay unido al vástago del cilindro un peso de 9 kg. Medir y calcular los
siguientes valores: Presión durante el recorrido, resistencia y contrapresión. Tiempo y velocidad de la carrera de avance.
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6. - La puerta de un horno se abre y se cierra por medio de un cilindro de doble efecto. El cilindro es activado con una
válvula de 4/2 vías con muelle de retorno. Esto asegura que la puerta solo se abre mientras la válvula está accionada.
Cuando la leva de accionamiento de la válvula se libera, la puerta se cierra de nuevo.
7. - Por medio de un transportador con banda de acero, se alimentan piezas a un horno de secado. Debe ser posible
controlar la banda por medio de un sistema tensor para asegurar que la banda no salga de sus rodillos. Esta dispositivo
consiste en un rodillo de acero articulado en un extremo y movible en el otro, arrastrado por un cilindro de doble efecto.
La potencia hidráulica debe estar disponible continuamente. El sistema hidráulico debe conmutar a recirculación (caudal
de la bomba en derivación/bypass) cuando la válvula distribuidora no se halla accionada. La tensión de la propia banda
ejerce una contrafuerza continua sobre el cilindro. Una válvula de antirretorno pilotada se utiliza para evitar el retroceso
del cilindro como resultado de las pérdidas de aceite en la válvula distribuidora. A efectos de comparación, calcular la
potencia de accionamiento necesaria, primero con una válvula de 4/3 vías, recirculando en posición media y segundo con
una válvula de 4/3 vías, cerrada en posición media.
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8. - Una pesada puerta de un almacén frigorífico se abre y cierra por medio de un cilindro hidráulico. Debe instalarse un
acumulador hidráulico para permitir cerrar la puerta en caso de un fallo en la tensión eléctrica. Esto permitirá que la
puerta pueda abrirse y cerrarse varias veces. Para el accionamiento del cilindro se utilizará una válvula de 4/2 vías. La
válvula debe conectarse de tal forma que el vástago avance con la válvula en posición normal. En este ejemplo, no es
necesario prever el paro de seguridad, que es esencial para evitar que pudieran quedar personas atrapadas por la puerta.
Esta función de corte, normalmente se realiza con un dispositivo de control eléctrico que actúa sobre el sistema
hidráulico.
9. - Varios cabezales de una estación de mecanizado giratoria están accionados por un grupo hidráulico. Dado que los
cabezales se activan y desactivan, producen fluctuaciones de presión en el circuito hidráulico. Este efecto será estudiado
en la estación de taladrado. Las fluctuaciones de la presión y las fuerzas de tracción creadas durante el mecanizado no
deben afectar al avance del cabezal de taladrado. Debe utilizarse una válvula reguladora del caudal para asegurar una
velocidad de avance regular y ajustable, mientras que debe utilizarse una válvula limitador de presión como válvula de
contención para compensar las fuerzas de tracción.
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10.- Una cinta transportadora alimenta piezas a una cabina de pintura. La cinta es accionada por un motor hidráulico.
Debido a cambios en el proceso de producción, el peso de las piezas que pasan por la cabina de pintura ha cambiado.
Sin embargo, la velocidad de la cinta transportadora debe ser la misma que antes. Debe determinarse si esto puede
conseguirse instalando una válvula reguladora de caudal y, si es así, cuál es el tipo adecuado.
11.- Para grabar símbolos sobre una tira de metal, se utiliza una máquina especial. La tira se alimenta a la grabadora con
un tiempo de ciclo ajustable. La velocidad de descenso de la estampa debe poder variarse. El movimiento de elevación o
retroceso siempre debe ejecutarse rápidamente. Para controlar la velocidad de la estampa, se utiliza una válvula
reguladora del caudal unidireccional, mientras que para evitar que el peso de la estampa haga descender el vástago del
cilindro, se utiliza una válvula limitadora de presión como contención. Para el movimiento de subida y bajada se utiliza
una válvula de 4/2 vías.
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12.- La mesa de una rectificadora de superficies es accionada por un cilindro hidráulico. Dado que se exige que la
velocidad sea la misma en ambos sentidos, debe diseñarse el circuito hidráulico de forma que compensa la diferencia de
volumen de las dos cámaras del cilindro. Se sugiere un circuito diferencial con válvula de 3/2 vías y válvula reguladora de
caudal para el ajuste de la velocidad.
13.- Para taladrar unas piezas huecas se utiliza una máquina taladradora. Las piezas se sujetan hidráulicamente en un
tornillo de accionamiento hidráulico. Debe ser posible reducir la presión de sujeción para adaptarlo al diseño de la pieza.
También debe ser posible variar la velocidad de cierra por medio de una válvula reguladora de caudal unidireccional.
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14.- Para abrir y cerrar una puerta de protección de un horno se utiliza un cilindro de doble efecto. El cierre debe
realizarse de forma regular y a una velocidad constante regulable. La velocidad se ajusta por medio de una válvula
reguladora de caudal unidireccional. Debe disponerse una válvula limitadora de presión para crear la contención y evita
que la pesada puerta tire del vástago del cilindro durante la operación de cierre.
15.- La rampa de carga de un transbordador debe poder adaptar diferentes alturas. La rampa sube y baja por medio de
un cilindro hidráulico. Este movimiento debe realizarse suavemente y a velocidad constante. Para ajustar la velocidad
debe utilizarse una válvula reguladora de caudal. Esta debe instalarse de tal forma que impida que se creen presiones
excesivas en el sistema.
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16.- La carga y descarga de contenedores sobre una plataforma de transporte se realiza utilizando dos cilindros de doble
efecto. Cada cilindro está sujeto a diferentes cargas – de tracción durante la descarga y de compresión durante la carga.
El contenedor debe subir y bajar a una velocidad lenta y constante. Por lo tanto, cada cilindro debe contenerse
hidráulicamente en ambos sentidos.
17.- Para adherir láminas o letras en paneles de madera o de plástico, se utiliza una prensa de encolado. La presión de
trabajo debe poder ajustarse según el material y adhesivo utilizados y debe poder mantenerse durante largo tiempo
mientras la válvula distribuidora se halle activado. Desarrollar y comparar dos circuitos. El primero debe utilizar un
regulador de presión de 3 vías para ajustar la presión de la prensa, mientras que el segundo debe incorporar una válvula
limitadora de presión conectada en la línea de recirculación para este fin. En ambos casos debe utilizarse una válvula de
4/3 vías para su activación.
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18.- Se utiliza un dispositivo de montaje para unir piezas por presión para su posterior taladrado. El cilindro A presiona la
pieza en el cuerpo. Esta operación debe realizarse lentamente y a velocidad constante. Cuando la presión en el cilindro A
ha alcanzado 20 bar (pieza prensada en su lugar), se taladra un agujera en la pieza y en el cuerpo. La broca es
accionada por un motor hidráulico. Después de la operación de taladrado, la broca se detiene y retrocede. El cilindro A
solamente retrocede cuando la broca ha salido del cuerpo.
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Conclusión
El desarrollo de estos circuitos está aplicado principalmente para industrias que requieran una
tecnología limpia como la industria alimenticia o aquellas que requerían tecnología sin riesgos de
chispas como la petroquímica.
Al terminar el curso adquirimos las habilidades y conocimientos para generar circuitos de modo
metodológica, que nos permitirá aplicar dentro de la industria.
Dentro del curso aprendimos problemas y soluciones que solo se pueden realizar con hidráulica y
no neumática. Un gran ejemplo es la diferencia de fuerza que tiene un pistón en los sistemas de
hidráulica a la fuerza que tiene en los sistemas de neumática.
Este curso fue de gran importancia, pues la complejidad de los problemas fue de un nivel superior
al que utilizaremos en la industria.