Hidroneumtica

Instituto Politcnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingenieras Campus GuanajuatoPrctica 9 Control de sistemas HidrulicosObjetivo. El estudiante conocer, identificar y conectar un sistema para la medicin y el control de motores hidrulicos El estudiante conocer, identificar y conectar un sistema hidrulico para la conversin de un cilindro de doble efecto en uno de simple efecto.Material a Emplear. 1 Cilindro hidrulico de doble efecto 1 Motor hidrulico 1 Vlvula hidrulica 4/2 monoestable de palanca 1 Vlvula hidrulica 4/3 centro cerrado de palanca 1 Vlvula hidrulica 4/3 centro tndem de palanca 1 Acumulador hidrulico 1 Caudalmetro hidrulico 2 Manifold 1 Regulador hidrulico de caudal unidireccional 1 Regulador hidrulico de caudal bidireccional 1 Vlvula hidrulica limitadora de presin pilotada 12 mangueras hidrulicas 2 T`s hidrulicas

Equipo de seguridad requerido: Bata de Laboratorio, zapatos, lentes de seguridad, tapones auditivos.

Marco Terico

Motor hidrulico Un motor hidrulico es un actuador mecnico que convierte presin hidrulica y flujo en un par de torsin y un desplazamiento angular, es decir, en una rotacin o giro. Su funcionamiento es pues inverso al de las bombas hidrulicas y es el equivalente rotatorio del cilindro hidrulico. Se emplean sobre todo porque entregan un par muy grande a velocidades de giro pequeas en comparacin con los motores elctricos.

Tipos de motores hidrulicos

Motores de engranajesSon de tamao reducido y pueden girar en los dos sentidos, pero el par es pequeo, son ruidosos, pueden trabajar a altas velocidades pero de forma anloga a los motores de paletas, su rendimiento cae a bajas velocidades.

Motores de paletasTienen la misma estructura que las bombas de paletas, pero el movimiento radial de las paletas debe ser forzado, mientras que en las bombas se debe a la fuerza centrfuga.Motores de pistonesSon los ms empleados de todos ya que se consiguen las mayores potencias trabajando a altas presiones. En funcin de la posicin de los pistones con respecto al eje podemos encontrar: Motores de pistones axiales: Los pistones van dispuestos en la direccin del eje del motor. El lquido entra por la base del pistn y lo obliga desplazarse hacia fuera. Como la cabeza del pistn tiene forma de rodillo y apoya sobre una superficie inclinada, la fuerza que ejerce sobre ella se descompone segn la direccin normal y segn la direccin tangencial a la superficie. Esta ltima componente la obligar a girar, y con ella solidariamente, el eje sobre la que va montada. Variando la inclinacin de la placa o el basculamiento entre el eje de entrada y salida se puede variar la cilindrada y con ella el par y la potencia. Motor de pistones radiales: Los pistones van dispuestos perpendicularmente al eje del motor. El principio de funcionamiento es anlogo al de los axiales pero aqu el par se consigue debido a la excentricidad, que hace que la componente transversal de la fuerza que el pistn ejerce sobre la carcasa sea distinta en dos posiciones diametralmente opuestas, dando lugar a una resultante no nula que origina el par de giro.

El motor utilizado en la prctica es de la marca PARKER con nmero de serie TB0050FP100AAAA.

Motor PARKER con nmero de serie TB0050FP100AAAA

Desplazamiento 49 cm3/rev

Mxima velocidad a flujo intermitente678 rev/min

Flujo mximo de aceite34 l/min

Presin diferencial mxima 125 psi

Suministro de presin mxima190 psi

Torque mximo78.3 Nm

Desempeo mximo7.5 KW

Torque mnimo de arranque36 Nm

Acumulador hidrulico Nos permite otimizar el desempeo de un sistema hidrulico. Por ejemplo, se puede utilizar como reserva de energa, o para absorver presin de algn fluido. Los acumuladores son capaces de contener un volumen de fluido definido bajo presin y lo libera cuando el sistema lo requiere con prdidas mnimas. Su construccin consiste en un contenedor de acero con tapas toriesfricas, con un separador de fases(nitrogeno-aceite hidrulico), normalmente se comprime un gas inerte como el nitrgeno ( nunca aire u oxgeno).

Caudalmetro hidrulico

Los caudalmetros nos permiten medir el caudal del fluido, es por eso que se conectan en lnea con la tubera.

Caudalmetro Tipo Venturi. Son los caudalmetros ms comunes. La tubera reduce levemente su dimetro y luego regresa a su dimetro original. Cuando el fluido recorre esta reduccin, disminuye su presin a la salida. La diferencia de presin de antes y despus es medida de manera mecnica o electrnica. A mayor diferencia de presin mayor es el caudal.

Caudalmetro electrnico de turbina. Una turbina colocada de frente al flujo del lquido, encapsulada en las paredes de un tubo, rota proporcionalmente al caudal. La turbina, fabricada con un compuesto de resina y polvo de alnico, genera un campo magntico que es ledo y codificado por un Hall-Effectswitch.

Caudalmetro mecnico de molino. Este caudalmetro est provisto de un molino cuyas aspas estn transversales a la circulacin del fluido. El flujo hace girar el molino cuyo eje mueve un contador que acumula lecturas.

Caudalmetro magntico. Basa su funcionamiento en la ley de Faraday que enuncia que: el voltaje inducido a travs de un conductor que se desplaza transversal a un campo magntico es proporcional a la velocidad del conductor.Se aplica un campo magntico a una tubera y se mide su voltaje de extremo a extremo de la tubera. Este sistema es muy poco intrusivo pero solo funciona con lquidos que tengan algo de conductividad elctrica. Es de muy bajo mantenimiento ya que no tiene partes mviles.

Caudalmetro Vortex. El vortex basa su funcionamiento en el principio de generacin de vrtices. Un cuerpo que atraviese un fluido generar vrtices flujo abajo. los vrtices se forman alternndose de un lado al otro produciendo diferencias de presin, esta son censadas por un cristal piezoelctrico. La velocidad de flujo es proporcional a la frecuencia de formacin de los vrtices. El vortex es muy preciso y requiere bajo mantenimiento.

Planteamientoa) Accionando una palanca, los artculos son empujados lejos del depsito alimentador a un sistema de bandas transportadoras. Un cilindro de simple efecto facilita esta operacin. Cuando la palanca es desactivada el cilindro regresa a su posicin inicial (vstago retrado).Por efecto de no contar con el cilindro requerido, utilizar un tanque para la funcin de regreso por resorte.b) Una puerta es abierta y cerrada por medio de un motor hidrulico, este actuador es controlado mediante una palanca es posible: a) mover la puerta en un solo sentido y detenerla, que no es la mejor solucin b) la detencin de la puerta en cualquier posicin y en ambos sentidos, se deber poder controlar la fuerza y la velocidad de la puerta

Desarrollo1) Realizar los pasos y consideraciones requeridas para poner a funcionar el sistema hidrulico.Para la utilizacin del acumulador se debe realizar una presurizacin del sistema sin el acumulador conectado, ya despus se regula el acumulador a cierta presin y se conecta con el actuador.2) Realizar el diagrama y la conexin del sistema hidrulico correspondiente al inciso a.

1.2)Diagrama 1. Debido a que en el laboratorio no se cuenta con un cilindro hidrulico de simple efecto, se opt por ejemplificar su funcionamiento con un acumulador, como se muestra en el diagrama. 1.1) Al no accionar la palanca, el cilindro se encuentra en posicin retrada. 1.2) Al accionar la palanca el cilindro se extiende y al momento de dejar de accionarla, por efecto del acumulador, el cilindro se retrae.3) Realizar un resumen correspondiente a las observaciones del inciso a.Primeramente se necesita conectar correctamente las vlvulas de accionamiento (palancas) y el pistn. Despus se necesita presurizar el sistema y presurizar el acumulador directamente con la bomba a 600 psi y ajustarlo a 100 psi. Por ltimo, antes de poner a funcionar el sistema es necesario conectar el cilindro de doble efecto a la vlvula del acumulador en la conexin que nos sirve para retraerlo, y conectar la bomba a la vlvula de accionamiento por palanca para poder observar su funcionamiento como se muestra en el diagrama 1.4) Realizar el diagrama y la conexin del sistema hidrulico correspondiente al inciso b.

2.1)2.2)Diagrama 2 Una puerta es abierta y cerrada mediante un motor al accionarse una palanca. 2.1) al no estar accionada la palanca el motor no funciona. 2.2) al accionar la palanca el motor es accionado (el motor slo puede girar en un sentido).5) Indique los inconvenientes de la utilizacin del sistema hidrulico del diagrama elaborado.El inconveniente es que el motor slo se puede hacer girar en un sentido. Como en el caso de la aplicacin para este sistema la puerta no podra abrirse y cerrarse mediante este mecanismo, slo podra realizar cualquiera de estas dos acciones.7) Realizar el diagrama y la conexin del sistema hidrulico correspondientes al inciso b seccin b.

Diagrama 2. Una puerta es abierta y cerrada mediante un motor al accionarse una palanca. 2.3) mediante una palanca y una vlvula se hace girar un motor y se puede detener en cualquier posicin (palanca no accionada) 2.4) palanca accionada.

Cuestionario:1.- Identifique y enumere las ventajas del uso de acumuladores en los sistemas hidrulicos. Evitar que los fluidos se dilaten y pierdan presin debido a los cambios de temperatura Compensar pequeas prdidas de fluido en el circuito. Se puede utilizar como amortiguador Puede mantener una presin y servir como reserva de energa.

2.- Investigue algunas aplicaciones donde podemos utilizar este tipo de sistemas. Para sistemas con amortiguadores Para sistemas que necesiten reservas de energa Como sistema de seguridad para maquinaria que levante cosas muy pesadas Para puertas de seguridad3.- Cual o cuales consideras como los componentes principales del sistema hidrulico del inciso a.El acumulador.

4.- Indicar las diferencias principales en los diagramas del inciso bLa principal diferencia fue la vlvula utilizada, ya que en el diagrama 2.1 y 2.2 slo se requiere poner a funcionar el motor hidrulico y se implementa una vlvula 2/2, y en el diagrama 2.3 y 2.4 se mide el flujo, por lo que se implementa una vlvula 4/3

5.- Realizar la medicin de la mxima razn de flujo del sistema hidrulico.La mxima razn de flujo medido fue de 2 l/min con un aproximado de 40 rev/min

6.- Medir y calcular la mnima velocidad del motor hidrulico, con relacin a la razn de flujo medida.Debido a que no se midi el flujo mnimo en el motor se procedi a realizar una tabla con valores cercanos a cero.Flujo lt/minRevoluciones del motor rev/min

240.8

120.4

0.24.1

0.12

0.081.6

0.061.2

0.040.8

0.030.6

0.020.4

0.010.2

00

ConclusionesLa implementacin de acumuladores en los sistemas hidrulicos nos permite aumentar la aplicacin de dichos sistemas ya que podemos utilizarlos de diversas formas, como lo son para reserva de energa, como amortiguadores, etc. Ms que nada nos permite aumentar la seguridad en algunos sistemas, como lo es en el sistema hidrulico de la aeronave, el cual es indispensable que aunque falle alguna bomba, este sistema siga funcionando. Adems el saber implementar motores hidrulicos nos ampla la gama de aplicaciones que se le pueda dar a estos sistemas.Fuentes consultadasFESTO Fluidsim 4Anexos

Anexo 1. Conexiones fsicas del inciso a) de esta prctica

Anexo 2. Conexiones fsicas del inciso b) de esta prctica (seccin a)

Anexo 3. Conexiones fsicas del inciso b) de esta prctica (seccin b) 8AM1Julio Csar Valladares Hernndez